第二节森林土壤

森林土壤第二节森林土壤目的要求：掌握各森林土埌的形成特点和典型土体构型：了解各类土埌的成土条件的差异，弄清这些差异对成土过程的影响。从而理解森林土壤类型及其分布规律。森地土埌的共同特征①成土环境上都有气候湿润、林木茂盛的特点；②土埌所受淋溶作用强，呈酸性反应且盐基不饱和；③都有表层的腐殖质积累过程。森林土埌是世界上分布最广的土埌之一，其面积占世界陆地面积的35%。一、森林土地理分布规律及成土环境森林土埌地带性分布主要环境因素一览表土类气候带植物类型年均温℃≥10℃年积温年降水（毫米）在我国主要地理分布灰化土寒温带针叶林0-51400-2000400-500大兴安岭、青藏高原边缘高山、亚高山灰色森林土温带针叶林、落叶阔叶林-3.2-3.91800-2000430-450东北地区、青藏高原边缘山地森林草原过渡带暗棕埌温带针-阔叶混交林-1-52000-3000600-1100大兴安岭、阿尔泰山、准噶尔盆地以西棕埌暖温带落叶阔叶林5-163200-4500500-1200辽东、山东半岛褐土暖温带落叶阔叶林11-14500-700燕山、太行山、秦岭等山地黄棕埌北亚热带常绿阔叶林-落叶阔叶林15-184500-5500750-700从秦岭到长江、从青藏高原到长江下游黄埌亚热带常绿阔叶林常绿-落叶阔14-194500-55001000-2000亚热带、热带中等高度的山地红埌亚热带常绿阔叶林16-255000-65001500长江以南广阔的低山丘陵赤红埌南亚热带南亚热带季雨林20-236500-75001500-2000广东、广西的西部东南部福建、台湾南部砖红埌北热带热带雨林、季雨林23-267500-95001600-2000海南岛、雷州半岛、云南和台湾南部燥红土北热带热带稀树草原热带稀树灌丛24-258700750-1000云南南部深切河冬海南岛西南部二、灰化土（一）地理分布形成条件灰化土主要分布于北半球的北部，在欧洲大陆北部和美洲北部，形成一个断断续续围绕地球一周的广大在化土地带。我国灰化土也称漂灰土和棕色针叶林土，主要分布在大兴安岭北端和青藏高原边缘的高山、亚高山的垂直带谱中。灰化土是我国天然林区，占全国森林面积的四分之一。灰化土是在寒温带湿润气候、针叶林植被条件下发育的地带性土埌。降水400-500mm/年，不多，但由于T低，蒸发小（evaporation），所以形成淋溶型土埌水分状况。针叶林主为云杉、冷杉、落叶松等种类。（二）成土特点1、灰化过程及灰化层的形成：（由于针叶林盐基成分少，酸性条件好，富里酸+其他有机酸→酸性淋溶）1）富里酸+无机盐类（主要为碳酸盐类，以一价二价为主）→→可溶盐2）代换性盐基的淋失：H+→Na+、K+、Ca2+交换淋溶3）离铁，嫌气、酸性条件Fe、Mn还原→→淋洗4）酸性条件下，H+多饱和土壤胶体，土埌胶体中铝氧八面体中的Al不断水解折出，胶体晶格破裂，Al同活性有机质络合淋溶、淀积。剩余原生矿物以SiO2为主，粉末状，形成砂粒状结构的白色灰化层（A2）2、溶积层的形成由于B层多受腐殖酸影响较小，盐基物质未多淋溶，故呈中性→微酸性，上层淋溶下来的富里酸盐类，代换性盐基，Fe、Mn和溶胶状（络合态）Al都在此淀积，形成棕色、黄棕色的淀积层Bts。（三）土体构型特征A01、表层有机质含量高，高达20%以上，以粗有机质为主，A12、表层呈强酸性反应PH4.0-5.5，盐基饱和度低。亚表层：SiO2富积、R2O3淋A2Bts3、淀积层R2O3富积C4、粉粒含量是从表层向下明显增高，粘土矿物以伊利石、蛭石为主。三、暗棕埌和灰色森林土（一）地理分布和形成条件①暗棕埌：我国东北、青藏高原边缘山地分布②灰色森林土：大兴安岭中、南段，阿尔泰山、准噶尔盆地以西山地①暗棕埌：温带湿润气候针叶林、针叶阔叶混交林，降水600-1100毫米/年条件②灰色森林土：温带、半湿润森林草原地带，森林、草原过渡地区（以阔叶林为主，下有草灌植物，土壤有季节性冻层），降雨量为430—450毫米/年。温带针叶阔叶混交林（二）成土特点1、腐殖质积累①暗棕埌为强烈的弱酸性腐殖质积累由于雨热同季，水热条件比灰化土好，针阔叶混交林生物积累十分旺盛，凋落物中盐基较丰富，占灰分的80%以且Ca、Mg居多，故归还土埌盐基多，土埌呈中性→弱酸性。腐殖质组成以胡敏酸为主→有强烈的腐殖质积累（有深厚A1层）②灰色森林土有过渡性的强度腐殖质积累由于植物是过渡类型，有A0层，但由于草根的作用使之具有一个非常深厚的A1层，由于阔叶林中盐基丰富，土埌中性PH6.0-6.5，腐殖酸以胡敏酸为主。2、淋溶和粘化①暗棕埌具有轻度淋溶和粘化过程：由于降水较多600-1100mm/年，且集中于夏季，土埌易发生淋溶，原生矿物易发生分解，产生残积粘化，形成Bt层，但由于土埌溶液中富含Mg、Ca，土埌呈中性一弱酸，腐殖质以胡敏酸为主，故不会发生灰化作用。但有SiO2粉末层和铁、Mn胶膜。②灰色森林土的降水条件较差，430-450mm/年，所以盐基淋溶和粘化很弱，无明显显粘化层，有硅粉淀积层Bq和铁锰聚集层BCS。且有时下层有石灰反应。（草原土过渡的证据）。（三）基本性状①暗棕埌A0－A1（Ah）－Bt－CA、A1层深厚，腐殖质含量和H/F向下锐减。B、土埌呈微酸性反应，交换性阳离子主要为Ca、MgC、矿物含量组成比较一致，指示粘土矿物以水化云母为主。②灰色森林土：A0－A1（过渡性）－BCs－CA、A1深厚，由表层向下含量逐渐减少B、PH值由上往下有增高趋势暗棕壤四、棕埌和褐土（一）地理分布及成土条件棕埌（棕色森林土）：西欧、北欧分布较广、东欧巴尔干半岛、苏联南部、北美美国北部。亚州中国、朝鲜、日本。辽东、山东半岛。分布褐土（褐色森林土）：地中海沿岸、法国南部，巴尔干半岛。我国关中豫西、晋南棕埌：（淋溶土）暖温带湿润地区落叶阔叶林下的地带性土埌，降水量500—1200毫米/年。条件褐土：（半淋溶土）亚热带地中海型气候区的地带性土，也是欧亚大陆东部暖温带季风气候区的地带性土埌。在我国，属暖温带半湿润区，冬季寒冷、夏季炎热，干湿明显，植物为旱生阔叶林、旱生灌丛或草原，多发育在各种碳酸盐母质上，降水量500—700mm/年。棕壤（二）成土特点1、粘化和淋溶过程①棕埌：非常明显的残积、淀积粘化，淋溶强。由于气候更温暖，矿物分解更加强烈，故与暗棕埌相比，有非常明显的粘化。加之季节性降雨条件，使棕埌具有较强的淋溶作用。粘粒淋溶→向下聚积，淀积粘化，形成Bt（粘化层），活性Fe、Al也有较强移动。②褐土：淋溶较弱，风化处于脱钙阶段。由于褐土区较棕埌区干燥、降水较少，所以淋溶较弱，加之母质富含CaCO3，所以土壤风化处于脱Ca阶段。已脱钙的土层也发生一定程度的粘化Fe、Mn移动,形成棕色粘化层。褐土褐土褐土2、棕埌强盛的物质生物循环过程（表层中性）由棕埌植被的盐基含量高，加之落叶阔叶林归还土埌的盐基物质多，所以棕埌的盐基成分的生物循环相当强烈，二价盐丰富并有表聚现象，Ca、Mg丰富，表层土埌多为中性，向下变酸。3、褐土的钙化过程褐土母质富含CaCO3，由于季节性干旱，淋溶较弱，使Ca可能在土体中聚积形成钙积层（Bk），它的移动、积累形态为假菌丝状。（三）基本性状1、棕埌A0—A1—Bt（暗棕色粘化层）—C1）有机质由表层想下含量锐减2）由表向下，PH值降低，酸度增大。3）Bt层，粘粒聚积明显，质地粘重，棱块结构明显2、褐土：A0—A1—Bt（粘化层）—Bk（CaCO2）—C型五、黄棕埌、黄埌、红埌、砖红埌性红埌、砖红埌、燥红土见分类中的富铝土纲（铁铝土），为什么这些土埌列为一个系列？我国南方热带、亚热带森林地区的土埌，由南向北，主要分布有砖红埌、赤红埌、红埌、黄埌、黄棕埌。其共同的成土特点是，都具有不同程度的富铝化作用和生物积累（循环）作用。（二）成土特点1、富铝化过程是湿热气候带而又有一定的干湿季分异的地带性土类的主要成土过程，有时又称富铁铝化或砖红埌化作用。在热带和亚热带森林地区，常年高温多雨，化学风化强度大，岩石中的矿物（包括原生矿物和次生矿物）分解十分强烈而彻底，同时风化壳又受到强烈的淋溶作用。矿物长期不断地分解和风化壳长期不断地受淋溶，使土埌中所含碱金属和碱土金属受到淋失，也相应减少，而铁铝化合物则相对富集。2、生物富集过程：由于高温高湿、森林生长十分繁密，生物和土埌之间物质和能量转移极其迅速，土埌有机质来源十分丰富，土壤中聚集大量有机质。注意的是一般在热带、亚热带森林中，土埌的A1层并不很厚，这是由于热带、亚热带森林生物集累分解特定的：1）植物生长特别旺盛，生物循环，这样，矿物分解中所释放的养分，有很大一部分可被截留，不致大量进入地质大循环，而从土埌中流失。2）由于气温高，有机质矿化非常迅速，所以有机质不可能大量积聚。3、组合变化趋势由于富铝化过程和生物富集过程的相互作用和不同程度上的组合，形成了热带、亚热带地区丰富的土埌类型。由北向南、随着水热条件越来越优越，富铝化作用和生物富集作用皆有加强趋势，土埌由黄棕埌→黄埌→红埌→赤红埌→砖红埌变化。但注意：如果气候过干燥或阴湿都会阻滞富铝化作用的发展，而形成性质差异较大的燥红土和黄埌。（1）黄埌特殊的成土过程：（黄化过程）分析热量和降水量，可见，黄壤区热量比红埌略差，冷凉得多，降水却不少，这样就形成一个温和、阴湿的气候条件。土体经常保持潮湿，土埌中氧化铁水化而使土色变黄，B层黄色最明显，故称黄化层。+H2O+H2O+H2OFe2O32FeO(OH)Fe2O(OH)2Fe2O3·nH2O赤铁矿针铁矿水化针铁矿褐铁矿红色棕色棕色黄色黄壤的富铝化程度比红壤低，腐殖质积累比红壤高，酸度大，盐基不饱和黄壤（2）燥红土的成土特点由于受焚风效应影响，气候干热，蒸发是为降雨量的2—3倍。所以生物累积作用没有砖红埌强，而矿化速度又较快，所以土埌中腐殖质积累很少，一般矿物风化程度较低，脱硅富铝化作用不明显。由于淋溶作用弱，旱季又受水分蒸发影响，盐基有表聚趋势，土体有弱石灰反应。燥红土干热河谷景观（三）富铝土的基本性状特征黄棕壤黄壤红壤赤红壤砖红壤燥红土有机质含量%2-45-101-51-33-51左右H/F0.3-0.50.1-0.50.3-0.40.20.11-2淀积层形态棕色、形成粘盘黄色、粘粒聚积明显红棕色、粘粒聚较明显红色、棕色，粘粒有移动棕红色、粘粒弱移动红褐色、粘粒无移动新生体铁、铝微结核下部铁锰斑块网斑多、结核少下部铁锰结核并有网斑局部有铁盘多是较大铁锰结核下部有石灰结核风化度（SiO2/Al2O3）2.6-3.12.1-0.51.9-2.21.7-2.01.5-1.82.0-2.5阳离子代换量me/100g土3020-4015-2510-251020-30粘土矿物蒙脱石为主蛭石为主，高岭石、水云母为次高岭石、水云母为主，少量三水铝高岭石、埃洛石高岭石、三水铝石、赤铁矿水云母为主，其次为高岭石黄棕壤红壤赤红壤景观赤红壤砖红壤冲蚀景观砖红壤砖红壤热带雨林砖红壤剖面风化度增高，富铝化程度加强颜色由褐棕黄红北南