寧夏引黃灌區(qū)灌淤土的成土特點(diǎn)及系統(tǒng)分類研究*

曲瀟琳 龍懷玉 謝 平 曹祥會(huì) 王佳佳

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081 ）

寧夏引黃灌區(qū)灌淤土的成土特點(diǎn)及系統(tǒng)分類研究*

曲瀟琳 龍懷玉?謝 平 曹祥會(huì) 王佳佳

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081 ）

為了解寧夏引黃灌區(qū)灌淤土的成土特點(diǎn)和系統(tǒng)分類歸屬，在研究區(qū)內(nèi)挖掘5個(gè)典型土壤剖面，經(jīng)過剖面形態(tài)觀測(cè)和分層取樣分析，發(fā)現(xiàn)灌淤土主要的成土過程是人為耕作引起的土壤熟化過程、灌溉水和地下水共同作用引起的氧化還原過程以及灌溉水泥沙沉降引起的地表物理堆墊過程，有些地方還有鹽漬化過程。依據(jù)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》進(jìn)行檢索、鑒定，發(fā)現(xiàn)5個(gè)典型剖面的診斷依據(jù)有灌淤表層、肥熟表層、雛形層等診斷層和冷性土壤溫度狀況、石灰性和氧化還原特征等診斷特性以及鈣積現(xiàn)象，5個(gè)典型剖面分別屬于人為土土綱，旱耕人為土亞綱，灌淤旱耕人為土和肥熟旱耕人為土2個(gè)土類，斑紋灌淤旱耕人為土、灌淤肥熟旱耕人為土和普通灌淤旱耕人為土3個(gè)亞類。依據(jù)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類土族與土系劃分標(biāo)準(zhǔn)》將5個(gè)剖面按照控制層段土壤顆粒大小、礦物學(xué)類型的不同，初步建立5個(gè)土族和5個(gè)土系。將典型剖面在不同分類系統(tǒng)中的位置進(jìn)行參比研究，表明發(fā)生分類與系統(tǒng)分類雖然并非簡(jiǎn)單一對(duì)一的關(guān)系，但卻具有優(yōu)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；5個(gè)典型剖面在發(fā)生分類中歸屬為灌淤土土類，在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類歸屬中為灌淤旱耕人為土和肥熟旱耕人為土2個(gè)土類，在美國(guó)土壤系統(tǒng)分類中歸屬為Inceptisols土綱，Ustepts亞綱和Haplustepts土類；相比之下，發(fā)生分類和美國(guó)土壤系統(tǒng)分類較為穩(wěn)定，定量化的中國(guó)土壤系統(tǒng)分類分異性較大，使分類更加全面、細(xì)化。

引黃灌區(qū)；灌淤土；診斷層；診斷特性；土壤系統(tǒng)分類；參比研究

在我國(guó)干旱地區(qū)，由于長(zhǎng)期的人為引水灌溉導(dǎo)致泥沙淤積，在耕作施肥的熟化作用下，淤積層理消失，形成一種土壤質(zhì)地適中、土壤結(jié)構(gòu)和通氣狀況良好的、含有較豐富有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的土壤［1］，1978年中國(guó)土壤學(xué)會(huì)正式將這種因灌淤作用形成的土壤命名為灌淤土［2］。在土壤系統(tǒng)分類方面，1984年龔子同等［3］將灌淤土列為人為土土綱、旱耕人為土亞綱、灌淤土土類，李福興等［4］、鄒德生等［5-6］隨后相繼開展了河西走廊、新疆南天山烏什谷地、喜馬拉雅北麓山間谷地灌淤土的基礎(chǔ)研究，主要總結(jié)了灌淤土的成土特點(diǎn)并進(jìn)行了初步的系統(tǒng)分類研究。此外，國(guó)際土壤資源參比基礎(chǔ)（WRB）參照中國(guó)土壤系統(tǒng)分類增設(shè)了灌淤土［7］，但美國(guó)土壤系統(tǒng)分類中暫未設(shè)人為土土綱。

寧夏回族自治區(qū)地處我國(guó)西北干旱區(qū)，屬于典型的溫帶大陸性氣候，干旱少雨，地勢(shì)南高北低，黃河從其中部向北穿流，引黃灌溉可追溯至兩千多年以前［8］。古籍中有載：“（寧夏）地土大半盡屬沙堿，必得河水乃潤(rùn)，必得濁泥乃沃”、“田土日高”，充分說明了人們對(duì)于灌淤作用的認(rèn)識(shí)。王吉智［9］從發(fā)生學(xué)的角度先后闡述了寧夏引黃灌區(qū)灌淤土的形成［1］、分類、基本性態(tài)以及合理利用措施。隨后，馬玉蘭和金國(guó)柱［10］在此基礎(chǔ)上研究了銀川平原土壤的氧化還原特性；李友宏等［11］和尚清芳［12］相繼提出灌區(qū)土壤速效氮、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分的變異特征；董林林等［13］指出土壤分類是研究灌區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的基礎(chǔ)。目前，我國(guó)土壤的分類研究仍處于發(fā)生分類占主導(dǎo)、系統(tǒng)分類快速發(fā)展的階段，有關(guān)寧夏引黃灌區(qū)灌淤土的研究也多是以土壤發(fā)生分類為基礎(chǔ)，尚未建立完整的土壤系統(tǒng)分類。而土壤分類是認(rèn)識(shí)土壤、進(jìn)行土地評(píng)價(jià)、利用規(guī)劃以及推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，也是推動(dòng)土壤科學(xué)研究定量化的基礎(chǔ)。定量化、標(biāo)準(zhǔn)化的診斷分類已成為國(guó)際土壤分類的主流［14］。本研究從土壤發(fā)生學(xué)角度入手，在正確認(rèn)識(shí)灌區(qū)典型灌淤土的成土過程和剖面特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，鑒定出診斷層和診斷特性，依照中國(guó)土壤系統(tǒng)分類的檢索依據(jù)和擬定指標(biāo)，對(duì)寧夏引黃灌區(qū)的灌淤土進(jìn)行系統(tǒng)分類研究，并與發(fā)生分類、美國(guó)土壤系統(tǒng)分類進(jìn)行參比研究，以期為本區(qū)域其他方面的土壤科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

寧夏引黃灌區(qū)素有“塞上江南”的美譽(yù)，是寧夏主要的糧、棉、油產(chǎn)區(qū)，這一區(qū)域廣泛分布著灌淤土這一高產(chǎn)農(nóng)田土壤類型，有悠久的灌溉耕種歷史。寧夏引黃灌區(qū)面積較大，2009年已達(dá)4.61×105hm2［13］，包括銀川市、石嘴山市、中衛(wèi)市、吳忠市等4個(gè)市的引黃灌溉和揚(yáng)水灌溉部分，引黃灌區(qū)年平均氣溫8～10 ℃，年平均降水量190～230 mm，地貌類型為黃河沖積平原，地勢(shì)平坦，海拔1 100～1 300m，是寧夏土壤科學(xué)研究的熱點(diǎn)區(qū)域。

1.2 樣品采集與分析

將第二次全國(guó)土壤普查形成的寧夏地區(qū)的土壤圖、地形地貌圖、土地利用圖及地質(zhì)圖等，在ArcGIS9.3校正后進(jìn)行疊加，確定土壤協(xié)同變化的環(huán)境因子，通過模糊聚類和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法［15］，確定典型樣點(diǎn)，根據(jù)典型土壤圖斑的分布區(qū)域，補(bǔ)充代表性樣點(diǎn)，在研究區(qū)域內(nèi)共采集灌淤土典型剖面5個(gè)，地理位置參見圖1。

在野外利用GPS進(jìn)行定位，對(duì)典型剖面進(jìn)行挖掘，按照《土壤野外調(diào)查手冊(cè)》描述剖面，包括土壤顏色、干濕狀態(tài)、土壤結(jié)構(gòu)、土壤發(fā)育程度、結(jié)持性、新生體等，進(jìn)行pH、石灰反應(yīng)等現(xiàn)場(chǎng)速測(cè)，按照發(fā)生學(xué)層次自下而上采集土壤樣品。剖面點(diǎn)的成土環(huán)境條件見表1。

圖1 樣點(diǎn)分布的地理位置Fig 1 Geographical locations of the profiles

表1 供試土壤的成土環(huán)境Table 1 Soil forming environment of the studied soils

土壤基本理化指標(biāo)的測(cè)試包括pH、碳酸鈣、有機(jī)碳、全氮、陽離子交換量（CEC）；交換性鉀、鈉、鈣、鎂；顆粒組成、礦物組成等。其中，土壤的顆粒組成測(cè)定采用吸管法；有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法；交換性鉀鈉、鈣鎂等鹽基離子的測(cè)定采用氯化銨-乙醇交換，火焰光度計(jì)法/原子吸收分光光度法；陽離子交換量的測(cè)定采用氯化銨-乙醇交換法；pH的測(cè)定采用pH計(jì)（水土比2.5∶1），分析方法參照《土壤調(diào)查實(shí)驗(yàn)室分析方法》［16］和《土壤農(nóng)化分析》［17］。

2 典型土壤的剖面形態(tài)特征及理化特性

2.1 供試土壤的剖面形態(tài)特征

由表2可知，供試土壤剖面顏色以棕色為主，顏色較淺，1號(hào)剖面的色調(diào)為5YR，其余剖面的色調(diào)均為7.5YR，明度介于3～6，彩度介于3～6，剖面顏色比較均勻，各層次間差異不大。土壤結(jié)構(gòu)以塊狀、棱塊狀和鱗片結(jié)構(gòu)為主。在野外剖面觀察中，可以看到不同時(shí)期灌溉淤積物的新舊覆蓋，剖面中有瓦礫、炭塊以及農(nóng)膜等侵入體，并且能觀察到蚯蚓糞便。各剖面通體石灰反應(yīng)呈現(xiàn)強(qiáng)或極強(qiáng)，表現(xiàn)石灰性。可見，灌淤土剖面均具有一定厚度的灌淤土層，全層在顏色、結(jié)構(gòu)等方面均比較均勻。

在野外樣品采集過程中，5號(hào)剖面挖掘深度在1m左右出現(xiàn)地下水滲水，其余剖面在挖掘深度內(nèi)未見地下水。1號(hào)、4號(hào)、5號(hào)剖面土體中部均可見少量的鐵錳銹斑或銹紋銹斑，其中5號(hào)剖面表層在根孔周圍可見明顯的根銹，且剖面下部也可觀察到銹紋銹斑，1號(hào)和4號(hào)剖面土體銹斑在土層中分布具有不連續(xù)性，這可能說明1號(hào)和4號(hào)剖面的銹斑主要是由灌溉滯水所致，而5號(hào)剖面的銹斑則是由地下水位的升降變化引起的。此外，1號(hào)和5號(hào)剖面土體中上部有鐵錳結(jié)核，并且土表有鹽斑。綜上所述，寧夏灌淤土具有地下水位高、地下水含鹽量高以及氣候干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈的成土環(huán)境特點(diǎn)。

2.2 供試土壤的機(jī)械組成

土壤質(zhì)地是在土壤顆粒組成基礎(chǔ)上的量化歸類，反映土壤內(nèi)在肥力特征。由表3可知，典型剖面的土壤質(zhì)地以粉壤土和砂壤土為主，其中2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)剖面顆粒組成中砂粒含量超過55%，以砂粒為主，1號(hào)和5號(hào)剖面的顆粒組成則以粉粒為主。各剖面之間粉黏比變化范圍大，介于1.14～47.32。1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)和5號(hào)剖面各層次間粉黏比差異不大，且1號(hào)與2號(hào)剖面粉黏比較為接近，5號(hào)剖面的粉黏比介于5.89～7.93，較其他3個(gè)剖面小的多。4號(hào)剖面隨著深度的增加，粉黏比從62.18驟降至1.14，土壤質(zhì)地由砂壤土突變?yōu)樯巴痢？紤]到灌淤土成土?xí)r間短、母質(zhì)性強(qiáng)，以上的數(shù)據(jù)表明寧夏不同地理位置、不同時(shí)期的灌溉落淤物質(zhì)并不完全相同，而且其顆粒組分直接影響了土壤剖面的顆粒組成。

表2 供試土壤的剖面特性Table 2 Profile characteristics of the studied soils

2.3 供試土壤的基本化學(xué)性質(zhì)

由表4可知，5個(gè)供試剖面的pH均大于7，呈堿性或偏堿性。不同剖面之間碳酸鈣含量差別較大，介于87.9～189 g kg-1。5號(hào)剖面碳酸鈣含量顯著高于其他4個(gè)剖面，含量介于162～189 g kg-1，但卻不表現(xiàn)為鈣積，這可能歸因于灌溉淤積物碳酸鹽含量高和灌淤土長(zhǎng)期大量的灌溉淋洗［18］。在同一個(gè)剖面上，各層次間變幅不大、相對(duì)均勻，呈雜亂型遞變。其中，1號(hào)剖面各層碳酸鈣含量介于117～138 g kg-1，層次間碳酸鈣差值可達(dá)21 g kg-1。

供試剖面有機(jī)碳含量具有表聚性，隨剖面深度的增加有機(jī)碳含量略有下降，其中表層含量以5號(hào)剖面為最高，達(dá)到10.2 g kg-1。各剖面有效磷含量的變化規(guī)律與有機(jī)碳的變化規(guī)律相似，表層含量

最高且隨深度增加而降低。2號(hào)剖面表層有效磷含量最高，達(dá)到41.04 mg kg-1，1號(hào)剖面表層含量最低，僅為4.18 mg kg-1。各剖面全氮含量的變化范圍介于0.258～0.921 g kg-1，由土體中上部向土體下部遞減。

表3 供試土壤的顆粒組成Table 3 Mechanical composition of the studied soils

表4 供試土壤的化學(xué)性質(zhì)Table 4 Chemical properties of the studied soils

陽離子交換量是表征土壤的保肥、供肥性能和緩沖能力的重要的化學(xué)性質(zhì)［19］。從表中數(shù)據(jù)可知，各剖面層次之間CEC變化緩慢，無明顯規(guī)律，介于5.57～14.58 cmol kg-1，均小于20 cmol kg-1，保肥能力相對(duì)較差，各剖面交換性鹽基離子均以Ca2+為主，Mg2+次之。此外，各剖面電導(dǎo)率值相差不大，介于0.11～1.19 dS m-1。

2.4 供試土壤的礦物組成特征

土壤礦物不僅是植物礦質(zhì)養(yǎng)料的主要來源［19］，也被用作系統(tǒng)分類土族的劃分依據(jù)［20］。從剖面的礦物組成類別上分析，供試剖面2、3、4的礦物組成以石英居多，其次是黏土礦物和長(zhǎng)石類。1號(hào)剖面則以黏土礦物居多，其次是石英、長(zhǎng)石類、方解石。5號(hào)剖面則以長(zhǎng)石類和黏土礦物為主。從組成礦物風(fēng)化的難易程度上分析，5個(gè)供試剖面的礦物組成均以石英和長(zhǎng)石類等不易風(fēng)化的礦物為主，難風(fēng)化礦物總量分別占各剖面土壤礦物組成的50%、68%、66%、71%和65%。由表3可知，供試土壤以粉壤土和砂壤土為主，根據(jù)顆粒大小級(jí)別，依據(jù)文獻(xiàn)［20］進(jìn)行礦質(zhì)土壤礦物學(xué)類型檢索，供試剖面的土壤礦物學(xué)類型參見表5。

表5 供試土壤的礦物組成Table 5 Mineral composition of the studied soils

3 分類歸屬

3.1 診斷層及診斷特性

根據(jù)上述剖面形態(tài)和性質(zhì)分析，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》［21］，檢索5個(gè)供試土壤剖面相應(yīng)的診斷層和診斷特性如表6所示。

3.1.1診斷層 診斷層包括位于單個(gè)土體最上部的診斷層，也包括由物質(zhì)的淋溶、遷移、淀積或就地富集作用在土壤表層之下形成的診斷表下層［21］。通過對(duì)供試剖面的形態(tài)觀察和理化性質(zhì)的分析，檢索供試剖面以下幾類診斷層：（1）診斷表層。各剖面均滿足灌淤土層≥50 cm，全層在顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、碳酸鈣含量等方面均一，且符合土表至50 cm有機(jī)碳加權(quán)平均值≥4.5 g kg-1含有侵入體等擬定標(biāo)準(zhǔn)，因此具有灌淤表層。2號(hào)剖面灌淤耕作至少有60多年的歷史，主要種植玉米和蔬菜，滿足有機(jī)碳加權(quán)平均值≥6 g kg-1，且有效磷加權(quán)平均值≥35 mg kg-1等肥熟表層的擬定標(biāo)準(zhǔn)，具有肥熟表層。（2）診斷表下層。各剖面滿足規(guī)定土層厚度至少5 cm，其他土層≥10 cm，細(xì)土質(zhì)地多為砂壤土和粉壤土，具有土壤結(jié)構(gòu)的發(fā)育，且不符合黏化層、灰化淀積層等條件，符合雛形層的診斷標(biāo)準(zhǔn)。2號(hào)剖面檢索出肥熟表層，且滿足厚度≥10 cm，有效磷≥18 mg kg-1，因此具有磷質(zhì)耕作淀積層。（3）診斷現(xiàn)象。1號(hào)剖面滿足鈣積層的厚度要求，碳酸鈣含量介于117～138 g kg-1，層次間碳酸鈣差值較下墊或上覆土層高20～50 g kg-1，故認(rèn)為有鈣積現(xiàn)象。

3.1.2診斷特性 （1）土壤水分狀況。年內(nèi)各時(shí)期土壤內(nèi)或某土層內(nèi)地下水或＜1500kPa，張力持水量的有無或多寡。研究區(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候，干旱少雨，因沒有土壤水分觀測(cè)資料，而結(jié)合氣候資料采用干燥度指數(shù)進(jìn)行土壤水分狀況的估測(cè)。干燥度指數(shù)是表征一個(gè)地區(qū)干濕程度的指標(biāo)，是年蒸散量與降水量之比。本研究借用中國(guó)科學(xué)院自然區(qū)劃工作委員會(huì)1959 年修正的謝良尼諾夫公式來估算土壤水分狀況，即干燥度指數(shù)K=0.16*（全年≥10℃積溫/全年≥10℃期間的降水量），用4.0等值線作為干早區(qū)和半干旱地區(qū)的分界線，與早作農(nóng)業(yè)西線相一致；1.5等值線作為亞濕潤(rùn)干旱區(qū)和半干旱區(qū)分界指標(biāo)；1.0等值線作為濕潤(rùn)和干旱亞濕潤(rùn)區(qū)的分界線。謝氏干燥度與Peman公式計(jì)算的干燥度等值線基本接近［22-23］。供試樣點(diǎn)位于的研究區(qū)域經(jīng)計(jì)算謝氏干燥度指數(shù)值介于1.88～2.74，結(jié)合野外觀測(cè)情況，按照文獻(xiàn)［21］進(jìn)行檢索，供試樣點(diǎn)屬于半干潤(rùn)土壤水分狀況。（2）土壤溫度狀況。符合冷性土壤溫度狀況的檢索依據(jù)，年平均土溫＜9 ℃，但夏季平均土溫高于寒性土溫的土壤，因此具有冷性土壤溫度狀況。（3）氧化還原特征。1號(hào)剖面中上部可見少量鐵錳銹斑和鐵錳結(jié)核，4號(hào)剖面中下部可見銹紋銹斑，5號(hào)剖面中下部可見銹紋銹斑和鐵錳結(jié)核符合氧化還原特征的檢索條件，因此認(rèn)為上述剖面具有氧化還原特征。（4）石灰性。供試剖面通體呈現(xiàn)強(qiáng)或極強(qiáng)的石灰反應(yīng)，依據(jù)表4可判斷具有石灰性。

表6 供試土壤的診斷層和診斷特性Table 6 Diagnostic horizons and characteristics of the studied soils

3.2 高級(jí)分類歸屬

根據(jù)上述診斷層和診斷特性（表6），按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》［21］對(duì)供試土壤進(jìn)行系統(tǒng)分類高級(jí)分類的檢索、命名并與發(fā)生分類的分類結(jié)果進(jìn)行參比，如表7所示。

由表7可知，5個(gè)典型剖面在土壤發(fā)生分類中歸屬的亞類分別是鹽化灌淤土、潮灌淤土、表銹灌淤土、普通灌淤土和普通灌淤土。參考《寧夏土壤》［18］，在第二次土壤普查時(shí)發(fā)生分類主要是依照分布地形部位的不同、種植模式的差異以及成土?xí)r間的長(zhǎng)短等來劃分灌淤土亞類，缺乏具體、定量化的指標(biāo)，在分類過程中發(fā)生導(dǎo)致同土異名情況的發(fā)生。在以診斷層和診斷特性為基礎(chǔ)的中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中，5個(gè)典型剖面的亞類歸屬依次是斑紋灌淤旱耕人為土、灌淤肥熟旱耕人為土、普通灌淤旱耕人為土、斑紋灌淤旱耕人為土和斑紋灌淤旱耕人為土。

3.3 基層分類歸屬

土族和土系作為系統(tǒng)分類的基層單元，反映與土壤利用管理有關(guān)的土壤理化性質(zhì)的分異，具有為土地利用和評(píng)價(jià)服務(wù)的功能。依據(jù)文獻(xiàn)［20］，劃分土族的指標(biāo)包括控制層段的土壤顆粒大小級(jí)別、不同顆粒級(jí)別的土壤礦物組成類型、土壤溫度等級(jí)、石灰性與土壤酸堿性、土體厚度等。由表7可知，1號(hào)、4號(hào)和5號(hào)剖面均屬于斑紋灌淤旱耕人為土亞類，根據(jù)土壤顆粒大小級(jí)別與礦物組成類型的不同將1號(hào)剖面劃分為壤質(zhì)混合型石灰性冷性-斑紋灌淤旱耕人為土土族，4號(hào)剖面劃分為砂質(zhì)長(zhǎng)石混合型石灰性冷性-斑紋灌淤旱耕人為土土族，5號(hào)剖面劃分為壤質(zhì)長(zhǎng)石型石灰性冷性-斑紋灌淤旱耕人為土土族。2號(hào)屬于灌淤肥熟旱耕人為土亞類，續(xù)分為砂質(zhì)長(zhǎng)石混合型石灰性冷性-灌淤肥熟旱耕人為土土族。3號(hào)剖面屬于普通灌淤旱耕人為土亞類，續(xù)分為砂質(zhì)硅質(zhì)混合型石灰性冷性-普通灌淤旱耕人為土土族。上述5個(gè)剖面分別屬于5個(gè)不同的土族，因而進(jìn)一步續(xù)分為城關(guān)系、西崗系和迎水橋系等5個(gè)不同的土系。此外，將發(fā)生分類與系統(tǒng)分類的基層分類結(jié)果進(jìn)行參比。

在第二次土壤普查時(shí)，發(fā)生分類劃分灌淤土土屬時(shí)按照灌淤土層的厚度劃分為厚層、薄層灌淤土，結(jié)合質(zhì)地進(jìn)一步劃分土種［18］，雖然劃分指標(biāo)過于單一，但重視土壤的生產(chǎn)性能，在農(nóng)業(yè)利用上辨識(shí)度較高。中國(guó)土壤系統(tǒng)分類劃分土系的指標(biāo)包括特定土層的深度和厚度，表層土壤質(zhì)地，土壤中巖石碎屑、結(jié)核、侵入體，土壤鹽分含量［20，24］等，在實(shí)際的分類工作中不需要豐富的野外經(jīng)驗(yàn)，定量分類容易操作。

表7 供試土壤的高級(jí)分類檢索結(jié)果Table 7 High level classification of the studied soils

表8 供試土壤的基層分類檢索結(jié)果Table 8 Basic level classification of the studieded soils

4 討 論

4.1 引黃灌區(qū)典型土壤的主要成土特點(diǎn)

灌淤土的形成是一個(gè)較為漫長(zhǎng)的過程，雖然多數(shù)剖面已不見淤積層理，但結(jié)合表2的數(shù)據(jù)分析可知灌溉淤積物的組分直接影響土壤的顆粒組成和質(zhì)地，證明了灌溉落淤對(duì)土表不斷的堆墊和抬升作用，現(xiàn)在這種作用也還在進(jìn)行著。在剖面的野外采集過程中，可見灌區(qū)干渠、支渠縱橫分布，其中多個(gè)剖面在挖掘時(shí)1m深即可見地下水，說明灌區(qū)土壤的灌溉水源充足，水分條件相對(duì)較好。在寧夏干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈的氣候因素影響下，灌水和地表排水的交替進(jìn)行，使土體內(nèi)水分條件不斷發(fā)生變化，土體內(nèi)氧化還原特征明顯，在土體的不同深度淀積形成銹紋銹斑和鐵錳結(jié)核等新生體，同時(shí)土壤鹽漬化也就非常容易發(fā)生了。在長(zhǎng)期的耕作影響下，落淤物質(zhì)與植物殘留根系、肥料不斷融合，結(jié)合表4的分析可知灌淤土層的有機(jī)質(zhì)和各養(yǎng)分元素含量水平相對(duì)較高。此外，在土體的不同部位可見瓦礫、炭塊以及農(nóng)膜等侵入體。

綜合以上5個(gè)灌區(qū)典型灌淤土的剖面形態(tài)特征和理化性質(zhì)，可以認(rèn)為寧夏引黃灌區(qū)灌淤土主要的成土過程是人為耕作引起的土壤熟化過程、灌溉水和地下水共同引起的氧化還原過程以及灌溉水泥沙沉降引起的地表物理堆墊過程，有時(shí)候還有鹽漬化過程。

4.2 不同土壤分類系統(tǒng)的分類對(duì)比

中國(guó)土壤系統(tǒng)分類與發(fā)生分類均以發(fā)生學(xué)思想為指導(dǎo)，土壤發(fā)生分類主要根據(jù)土壤形成條件中有較大差異的成土因素或成土條件進(jìn)行高級(jí)分類單元的劃分，具有一定的成土規(guī)律［19］。中國(guó)土壤系統(tǒng)分類則以診斷層和診斷特性為基礎(chǔ)進(jìn)行定量化的分類，而診斷層和診斷特性是五大成土因素綜合作用的結(jié)果，反映一定土壤形成和發(fā)育的規(guī)律［25］。5個(gè)典型剖面受氣候、地形、母質(zhì)、時(shí)間和生物等五大成土因素的影響具有相似的成土環(huán)境和成土過程，雖具有不完全相同的剖面特征，但5個(gè)典型剖面在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類和發(fā)生分類中均屬于人為土土綱，具備參比的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)。通過分類檢索和表7的數(shù)據(jù)分析，可知兩個(gè)分類系統(tǒng)中定量化的中國(guó)土壤系統(tǒng)分類可以減少分類過程中的混淆情況，提高分類的準(zhǔn)確性。

中國(guó)土壤系統(tǒng)分類與美國(guó)土壤系統(tǒng)分類二者的共同點(diǎn)是以診斷層和診斷特性為基礎(chǔ)，以土壤自身屬性為依據(jù)，劃分土壤的分類系統(tǒng)，但卻服務(wù)于不同的國(guó)情。結(jié)合典型剖面的數(shù)據(jù)分析，依據(jù)文獻(xiàn)［26］，檢索了典型剖面在美國(guó)土壤系統(tǒng)分類中的診斷層和診斷特性（表9）。由于美國(guó)土壤系統(tǒng)分類中暫未設(shè)人為土土綱，經(jīng)過檢索，發(fā)現(xiàn)5個(gè)典型剖面在美國(guó)系統(tǒng)分類中近似的土綱級(jí)別屬于Inceptisols始成土，亞綱級(jí)別屬于Ustepts干潤(rùn)始成土，土類級(jí)別則為Haplustepts簡(jiǎn)育干潤(rùn)始成土。結(jié)合文獻(xiàn)［27］的研究可知，發(fā)生分類的灌淤土與美國(guó)土壤系統(tǒng)分類制中始成土土綱的參比程度較高，說明上述的分類參比具有較高的可信度。

不同的分類體系之間的參比研究要注重“把握特點(diǎn)、占有資料、著眼典型”［28-29］。土壤發(fā)生分類、中國(guó)土壤系統(tǒng)分類和美國(guó)土壤系統(tǒng)分類的高級(jí)單元均包括土綱、亞綱、土類和亞類。中國(guó)土壤系統(tǒng)分類和美國(guó)土壤系統(tǒng)分類均是依據(jù)主要成土過程產(chǎn)生的診斷層和診斷特性來劃分土綱，因此土綱是兩個(gè)分類系統(tǒng)的重點(diǎn)，均比較穩(wěn)定。結(jié)合表7可知，5個(gè)典型剖面在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中歸為灌淤旱耕人為土和肥熟旱耕人為土兩個(gè)土類，土類級(jí)別開始出現(xiàn)分異，5個(gè)供試剖面在發(fā)生分類上均屬于灌淤土土類，在土類級(jí)別上相對(duì)穩(wěn)定，而在美國(guó)土壤系統(tǒng)分類中檢索到土類級(jí)別仍相對(duì)穩(wěn)定。相較之下，定量化的中國(guó)土壤系統(tǒng)分類的分異級(jí)別高，發(fā)生分類和美國(guó)土壤系統(tǒng)分類則較為穩(wěn)定。

4.3 土壤系統(tǒng)分類檢索指標(biāo)的修訂建議

在中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中，檢索灌淤肥熟旱耕人為土的條件是肥熟灌淤人為土中有灌淤現(xiàn)象，卻未提及符合灌淤表層的情況。而且在灌淤旱耕人為土中也可以檢索出肥熟灌淤旱耕人為土，這樣存在著兩個(gè)屬于不同土類、名稱卻十分相似的亞類——“肥熟灌淤旱耕人為土”、“灌淤肥熟旱耕人為土”，存在一定程度的混淆，如同發(fā)生分類中廣為詬病的“紅黃壤”、“黃紅壤”，況且“肥熟灌淤旱耕人為土”、“灌淤肥熟旱耕人為土”的剖面形態(tài)、利用性能等并沒有明顯差別。因此，建議修訂或取消“肥熟灌淤旱耕人為土”、“灌淤肥熟旱耕人為土”這兩個(gè)分類級(jí)別，以提高分類的準(zhǔn)確性。

土族和土系是系統(tǒng)分類的基層單元，兼具為土地利用和評(píng)價(jià)服務(wù)的目的性。在土族的劃分過程中，土壤的礦物學(xué)類型是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，結(jié)合表5的數(shù)據(jù)分析可知，依據(jù)土壤礦物組成的不同，將典型剖面劃分為混合型、長(zhǎng)石混合型等4種不同的礦物學(xué)類型，結(jié)合土壤顆粒大小級(jí)別將5個(gè)典型剖面初步劃分為5個(gè)不同的土族。而通過上文分析，5個(gè)典型剖面具有相似的成土環(huán)境、成土過程、剖面形態(tài)特征，在生產(chǎn)性能和農(nóng)業(yè)利用上也不存在明顯的差別，可見土壤的礦物組成并不是決定土地利用和生產(chǎn)性能的關(guān)鍵因素，將礦物學(xué)類型作為劃分土族的主要依據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致土族的過度分異，同時(shí)考慮到礦物學(xué)指標(biāo)測(cè)試繁瑣，在野外無法進(jìn)行初步判斷，因此建議在土族劃分依據(jù)中修訂或取消礦物學(xué)類型這一指標(biāo)。

此外，通過對(duì)剖面形態(tài)特征的描述和分析，可知1號(hào)和5號(hào)剖面地表可見鹽斑，存在一定的鹽堿化問題，經(jīng)檢索不滿足鹽積層或堿積層的檢索標(biāo)準(zhǔn)，也不符合土系劃分依據(jù)中鹽化土壤的鹽分含量要求，沒有其他可供參考的標(biāo)準(zhǔn)來劃分基層分類，因而在土族和土系劃分時(shí)沒有體現(xiàn)鹽堿特征，不能有效指導(dǎo)因地種植的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用。因此，建議系統(tǒng)分類劃分基層分類的標(biāo)準(zhǔn)作進(jìn)一步完善，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)性能的考慮，以便更好地服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

表9 供試土壤在美國(guó)土壤系統(tǒng)分類中的位置Table 9 Position of the studied soils in the US Soil Taxonomy

5 結(jié) 論

5個(gè)典型剖面上檢索出代表性的診斷依據(jù)有灌淤土層、肥熟土層、雛形層、耕作淀積層等診斷層和半干潤(rùn)土壤水分狀況、冷性土壤溫度狀況、石灰性、氧化還原特征等診斷特性以及鈣積現(xiàn)象。依據(jù)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》，5個(gè)典型剖面屬于旱耕人為土亞綱，斑紋灌淤旱耕人為土、灌淤肥熟旱耕人為土、普通灌淤旱耕人為土等3個(gè)亞類。依據(jù)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類土族與土系劃分標(biāo)準(zhǔn)》將典型剖面按照控制層段的土壤顆粒大小級(jí)別、土壤礦物組成類型的不同初步建立5個(gè)土族和5個(gè)土系。參比研究表明，寧夏引黃灌區(qū)的灌淤土在發(fā)生分類和中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中的位置并非簡(jiǎn)單一對(duì)一的關(guān)系，雖然發(fā)生分類以定性為主，系統(tǒng)分類重視定量，但是兩個(gè)分類系統(tǒng)均以發(fā)生學(xué)思想為指導(dǎo)，況且5個(gè)典型剖面具有相似的成土環(huán)境和成土過程，因而在參比研究時(shí)具有優(yōu)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過比較典型剖面在不同體系中的分類類別可知，發(fā)生分類和美國(guó)土壤系統(tǒng)分類較為穩(wěn)定，定量化的中國(guó)土壤系統(tǒng)分類分異性較大，使分類更加全面、細(xì)化。

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Pedogenesis and Taxonomy of Anthropogenic-alluvial Soil in the Ningxia Yellow River Irrigation Zone

QU Xiaolin LONG Huaiyu?XIE Ping CAO Xianghui WANG Jiajia
（Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing100081，China）

【Objective】 In order to better understand pedogenesis and taxonomy of the anthropogenicalluvial soil in the Yellow River Irrigation Zone of the Ningxia Hui Autonomous Region，five typical soil profiles were prepared by pit-digging with the aid of ArcGIS software and GPS in the zone for studying.【Method】From the data collected during the soil-series surveys of Ningxia in recent years after 2014 and the data and information acquired through profile observation and analysis of samples collected from the profiles by layer，it was found that the anthropogenic-alluvial soil was formed through mellowing processes triggered by artificial cultivation，redox process caused jointly by irrigation and groundwater，sedimentation of silt in irrigation water，and salinization process，as well，in some areas.【Result】By referring to and identification in line with“the Keys to the Chinese Soil Taxonomy（third Edition）”，it was found that the five typical profiles had the following diagnostic horizons and characteristics，siltigic epipedon，fimic epipedon，cambic horizon，and ustic soil moisture regime，frigid temperature regime，calcaric property，redox features and calcic evidence. In the Chinese Soil Taxonomy，the five typical profiles could be sorted into the soil order of Anthrosols，the suborder of Orthic Anthrosols，the soil groups of Siltigi-Orthic Anthrosols and Fimi-Orthic Anthrosols，and the subgroups of Mottlic Siltigi-Orthic Anthrosols，Siltigi Fimi-Orthic Anthrosols and Typic Siltigi-Orthic Anthrosols. According to the criteria for classification of soil families and soil series in the Chinese Soil Taxonomy，the five soil profiles were sorted divided into five soil families，i.e. loamy mixed type calcareous frigid-Mottlic Siltigi-Orthic Anthrosols，sandy feldspar mixed type calcareous frigid-Siltigi Fimi-Orthic Anthrosols，sandy silica mixed type calcareous frigid-Typic Siltigi-Orthic Anthrosols，Sandy feldspar mixed type calcareous frigid-Mottlic Siltigi-Orthic Anthrosols and Loamy feldspar type calcareous frigid-Mottlic Siltigi-Orthic Anthrosols，in the light of their soil particle size composition and mineral composition，and then further into five soil series，such as Chengguan series，Xigang series，Jinji series and so on.【Conclusion】In addition，the reference studies of the five soil profiles in different soil classification systems show that between the two soil classification systems，the Chinese Soil Genetic Classification and the Chinese Soil Taxonomy，does not exist any simple one to one relationship，the corresponding relationship between the two is significant. In the Chinese Soil Genetic Classification，the five soil profiles all belong to anthropogenic-alluvial soil，while in the Chinese Soil Taxonomy，they are sorted into 2 soil groups，and in the US Soil Taxonomy into the soil order of Inceptisols，the suborder of Ustepts and the soil group of Haplustepts. The comparison shows that the Chinese Genetic Classification and the US Soil Taxonomy are relatively stable in classification，whereas the quantitative Chinese Soil Taxonomy is more differentiable，thus making the classification more complete and detailed.

Yellow River Irrigation Zone；Anthropogenic-alluvial soil；Diagnostic horizons；Diagnostic characteristics；Chinese Soil Taxonomy；Reference study

S155.3

A

10.11766/trxb201702210467

* 國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)（2014FY110200A07）資助 Supported by the Basic Work of the Ministry of Science and Technology of China（No.2014FY110200A07）

? 通訊作者 Corresponding author，E-mail：hylong@ caas. ac. cn

曲瀟琳（1991—），女，山東煙臺(tái)人，碩士研究生，研究方向?yàn)橥寥赖乩韺W(xué)。E-mail：quxiaolinlove@ 163. com

2017-02-21；

2017-03-24；優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.cnki.net）：2017-04-07

（責(zé)任編輯：檀滿枝）