渝東南巖溶區典型土壤的系統分類研究①

陳 林，慈 恩，連茂山，翁昊璐，謝德體

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渝東南巖溶區典型土壤的系統分類研究①

陳 林，慈 恩*，連茂山，翁昊璐，謝德體

(西南大學資源環境學院，重慶 400715)

為明確渝東南巖溶區典型土壤在中國土壤系統分類中的歸屬，以該區域石灰巖發育的典型土壤個體為研究對象，挖掘8個典型剖面，通過野外觀測、分層取樣與分析，依據《中國土壤系統分類檢索(第三版)》進行分類檢索，并與發生分類進行參比。結果表明，8個供試剖面分別被劃歸為3個土綱(淋溶土、雛形土和新成土)、5個亞綱、7個土類和7個亞類等系統分類高級單元；在系統分類基層單元歸屬上，8個剖面分別被劃歸為8個土族和8個土系。黃棕壤參比到簡育常濕雛形土和酸性常濕雛形土，黃壤參比到簡育濕潤淋溶土，石灰(巖)土參比到鈣質常濕(濕潤)淋溶土、鈣質濕潤雛形土和濕潤正常新成土。結合成土環境分析可知，在渝東南巖溶區海拔<1 000 m的地區，海拔越高，其水分狀況越好，越容易形成黏化層；若海拔大致相同，坡度是影響土壤形成黏化層的首要因素；地形和海拔也與渝東南巖溶區的土壤水分狀況、雛形層的形成等密切相關，是影響渝東南土壤系統分類歸屬劃分的重要因素。

重慶市；巖溶區；土壤系統分類；診斷層；診斷特性

土壤分類是土壤科學水平的標志，是土壤調查制圖的基礎，是因地制宜推廣農業技術的依據之一，也是國內外土壤信息交流的媒介[1]。隨著土壤學研究的層層深入，土壤分類也在不斷發展。目前，以診斷層和診斷特性為基礎、定量化為特點的土壤系統分類已成為國際土壤分類的主流[21]；定量化、標準化和統一化成為國內外土壤分類發展的大趨勢[1-2]。從中國土壤系統分類(首次方案)發布至今已有20余年，我國土壤學家在此期間開展了大量關于土壤系統分類的研究工作，出版和發表了一系列專題著作和論文[3-11]，完成了中國土壤系統分類高級單元的檢索[1]，制定了中國土壤系統分類基層分類單元劃分標準[4]，一系列區域性土壤的研究工作[12-17]也相繼開展。

在國家基礎性科技專項的支持下，對于重慶市境內紫色砂頁巖和河流沖積物母質發育土壤的系統分類做了一系列研究工作[16-17]，但對于巖溶區石灰巖風化發育的土壤缺乏分析和總結。在渝東南地區，石灰巖廣泛出露，其殘坡積風化物是該區域最為主要的成土母質。因此，本文在明確渝東南巖溶區典型土壤成土特點、剖面形態和理化性質的基礎上，依據現行中國土壤系統分類的原則和方法，對其進行系統分類研究，并與發生分類進行參比，旨在進一步完善重慶土壤系統分類體系，也為我國土壤的系統分類提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

渝東南，即重慶市東南部，包括兩區四縣，即黔江區、武隆區、石柱土家族自治縣、彭水苗族土家族自治縣、秀山土家族苗族自治縣和酉陽土家族苗族自治縣。氣候類型為亞熱帶季風性濕潤氣候，氣候溫和，雨水充沛，四季分明，年平均氣溫15 ~ 18 ℃，海拔高差大，氣候垂直差異大。渝東南年日照時數1 000 ~ 1 400 h，日照百分率僅為25% ~ 35%[21]；年平均降水量在1 000 ~ 1 350 mm，降水多集中在5—9月；年平均相對濕度多在70% ~ 80%[17]。渝東南地形地貌復雜多樣，在其南部和東部，分別有大婁山和武陵山環繞，區縣境內多為多級夷平面與侵蝕溝谷組合的山區地貌，群山連綿，重巒疊嶂，峰壩交錯，溝壑縱橫；地表形態以中、低山為主，兼有山原、丘陵。

1.2 樣品采集與分析

利用ArcGIS軟件，依據重慶市土壤圖，篩選出渝東南石灰巖母質發育的土壤分布區，結合研究區地形等相關數據，劃定用于研究調查的典型地體單元(即在地形、母質上相對均一的地理單元)，結合研究的土種分布和交通狀況等，選取8個典型地體單元作為典型個體調查區，在每個調查區內布設1個采樣點。根據預設采樣點的坐標和第二次土壤普查資料，完成野外的找點、定點工作。參照《野外土壤描述與采樣手冊》[18](簡稱《手冊》)的相關規定，挖掘土壤剖面，調查成土條件，觀察描述剖面形態，做好記錄、拍照和部分指標(如土壤顏色、石灰反應、亞鐵反應等)的野外速測等相關工作；按發生層次采集土壤樣品(含容重樣)，并將其及時運回實驗室處理、測定或待用。依據中國標準土壤色卡判別土壤樣品的干/潤態顏色；土壤樣品的主要理化指標及測定方法如下：碳酸鈣含量采用氣量法測定；土壤有機碳采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測定；游離氧化鐵采用DCB浸提-鄰菲羅啉比色法測定；陽離子交換量采用醋酸銨-EDTA交換法測定；交換性鹽基采用NH4OAc(pH 7.0)浸提-原子吸收光譜法和火焰光度法測定；顆粒組成采用吸管法測定等[20]。

2 結果與分析

2.1 成土條件

由表1可見，8個供試剖面點的海拔范圍為306 ~ 1 628 m，其中5個剖面點位于800 m以下的低山、丘陵區，3個剖面點位于中山區；低山丘陵區樣點主要分布在其上部和中部，坡度分級為陡坡、中坡、緩和微坡，中山區樣點主要分布在不同地形部位的中坡和中緩坡地帶；成土母質主要為灰巖、白云巖、硅質巖等風化殘坡積物；剖面Y01、Y02、Y03的土地利用方式是林地，其他為旱地。

表1 供試剖面的成土環境

2.2 土壤剖面形態

從表2可知，在125 cm深度范圍內，有4個供試剖面出現R層；供試剖面的土壤色調主要為10YR、7.5YR和2.5Y，其中有5個剖面的土壤色調為10YR，供試剖面土壤干態明度介于4 ~ 7之間，干態彩度為1 ~ 6，潤態明度介于3~ 5之間，潤態彩度為1 ~ 6，絕大部分剖面的發生層次間明度變化不大；野外觀察發現，剖面Y07的結構面上有5% 左右鐵錳斑紋，剖面Y01土體中有不同數量的不規則的黃白色稍硬碳酸鈣結核，剖面Y01、Y06和Y07中有黏粒膠膜出現。

2.3 土壤理化性質

由表3可見，供試剖面的土壤質地以粉質黏土和粉質黏壤土為主，各剖面發生層黏粒含量的范圍為143.1 ~ 610.4 g/kg；8個剖面中，除Y05的C層外，其他層次的黏粒含量均在150 g/kg以上，除剖面Y02和Y04之外，其他剖面中均存在黏粒比大于1.20的土層。土壤pH范圍在4.3 ~ 8.5之間，最高值和最低值分別出現在剖面Y05和剖面Y03中。各供試剖面的SOC含量范圍為3.31 ~ 38.58 g/kg，最低值和最高值分別出現在剖面Y05的C層和Y03的AB1層中；各剖面表層SOC含量均＞9 g/kg。各剖面游離氧化鐵含量較高，均在20.85 g/kg以上，其中剖面Y01、Y02、Y04、Y08游離氧化鐵含量隨深度增加而增加。碳酸鹽含量在Y01的Bk1層和Y05的C層出現陡增現象，明顯高于同剖面的其他發生層。各供試剖面發生層的CEC范圍為17.79 ~ 41.63 cmol(+)/kg。各供試剖面發生層的鹽基飽和度在40% ~ 63% 之間。

2.4 土壤診斷層和診斷特性

2.4.1 診斷層 由表4可知，供試剖面涉及淡薄表層、雛形層和黏化層等診斷表層和診斷表下層。①淡薄表層：依照《中國土壤系統分類檢索(第三版)》中各類腐殖質表層的鑒定條件[1]，檢索出剖面Y06、Y07具有淡薄表層。②雛形層：從表2、3可知，該土壤土體發育較深，土壤B層發育較好，有明顯的結構特征，礫石含量不高，無黏粒淀積現象，且不符合黏化層、灰化淀積層等條件，符合雛形層的診斷標準，其中有4個供試剖面被檢出具有雛形層。③黏化層：依照黏化層的鑒定條件[1]，檢出剖面Y01、Y06、Y07具有黏化層(表4)，且均是由黏粒的淋移淀積所形成的。

表2 供試土壤的剖面特征

2.4.2 診斷特性 供試剖面主要涉及碳酸鹽巖巖性特征、土壤水分狀況、土壤溫度狀況、氧化還原特征、腐殖質特性、石質接觸面、鐵質特性、石灰性等診斷特性(表4)。

1)碳酸鹽巖巖性特征：在8個供試剖面中，除Y02、Y03剖面外，其余剖面都符合：土表至125 cm范圍內有碳酸鹽巖巖屑或風化殘余石灰，所有土層鹽基飽和度≥50%、pH≥5.5[1]的診斷標準。

2)土壤水分狀況：根據渝東南各區縣氣象站點的觀測數據，運用Penman經驗公式[1]估算可知，研究區內各區縣氣象站點的年干燥度均小于1，其中海拔800 m以上氣象站點的每月干燥度也均小于1；研究區內海拔800 m以上樣點(Y01、Y02、Y03)的土壤水分狀況為常濕潤土壤水分狀況，剖面Y04、Y05、Y06、Y07、Y08為濕潤土壤水分狀況[17]。

3)土壤溫度狀況：依據《手冊》[18]推薦的相關方法對各樣點土溫進行估算，結果表明，剖面Y02樣點年均土溫為15.6 ℃，符合溫性土壤溫度狀況的診斷標準；其余剖面樣點年均土溫均位于16.2 ~ 19.4 ℃之間，符合熱性土壤溫度狀況的診斷標準。

4)氧化還原特征：剖面Y07的B層有鐵錳斑紋出現，符合氧化還原特征的診斷標準[1]。

5)腐殖質特性：Y01、Y02號剖面土壤植被為林地，表層具有腐殖質的生物積累，在B層有自A層落下的含腐殖質土體，且土表至100 cm深度范圍內有機碳的總儲量>12 kg/m2，符合腐殖質特性診斷標準[1]。

6)石質接觸面：剖面Y04、Y05、Y06和Y08下墊物質為整塊碳酸鹽和連續板巖，均為石質接觸面。

7)鐵質特性：剖面Y07土壤基質色調為10YR，整個B層細土部分游離氧化鐵≥40 g/kg，符合鐵質特性診斷標準[1]。

8)石灰性：供試剖面Y01、Y04和Y05符合：土表至50 cm范圍內所有亞層中CaCO3相當物均≥10 g/kg，用1:3 HCl處理有泡沫反應[1]的診斷標準。

2.5 系統分類歸屬

依據上述診斷層和診斷特性(表4)，按照《中國土壤系統分類檢索(第三版)》[1]，對供試土壤進行逐級檢索、命名并與發生分類結果進行參比(表5)。從表5可知，8個供試剖面分別歸屬為3個土綱、5個亞綱、7個土類和7個亞類等系統分類高級單元；在土綱中，對應剖面最多的是雛形土土綱；在亞類中，有兩個剖面檢索為棕色鈣質濕潤雛形土。8個剖面在土壤發生分類中歸屬的亞類分別是石灰(巖)土、黃壤、黃棕壤；其中發生學分類的石灰(巖)土對應的系統分類亞類最多(4個亞類)。

土族是土壤系統分類的基層分類單元，是亞類的續分，主要反映與土壤利用管理有關的土壤理化性質的分異。根據《中國土壤系統分類土族與土系劃分標準》[4]，8個供試土壤可被劃分為8個不同土族，之后根據樣點所在鄉鎮、行政村或景區的名稱，本文暫定各土系名如下：白果系、仙女山系、石梁子系、黃柏渡系、濯水系、里仁系、鹿角系和金溝系，并將其與發生分類結果進行參比(表6)。

3 討論

針對渝東南地形地貌復雜多樣，且局部氣候受地形、海拔影響顯著的特點，根據土壤成土特點及利用現狀等，著重分析地形和海拔對土壤系統分類的影響。供試的8個土壤剖面有3個被劃分為淋溶土土綱，3個剖面中均有黏粒膠膜。其中，剖面Y06和Y07為旱地，土壤剖面發育深厚，其海拔相對較低(420 m和454 m)，雖為濕潤水分狀況，但相對較高海拔地區，其水分狀況依然較差，但剖面所處坡度較小，表層土壤未受到嚴重侵蝕，水分不易流失，土壤形成黏化層，被劃分為淋溶土土綱。剖面Y01為林地，除具有碳酸鹽巖巖性特征外，還具有腐殖質特性，說明該區域成土過程中生物作用比較強，雖所處位置坡度較大，但海拔為938 m，由于其優越的水分狀況(常濕潤)，黏粒受淋溶作用從主體上部向下移動并于底層淀積，土壤形成黏化層，該剖面雖在土壤發生分類中為黃色石灰土，但在土壤系統分類中卻劃分為淋溶土土綱。供試的8個土壤剖面有4個劃分為雛形土土綱。剖面Y02和Y03中有機質的積累比剖面Y07更明顯，且海拔在1 400 m以上，在自然植被下，有明顯的枯枝落葉層和腐殖質層，其表層有機質含量也遠高于其他剖面，降雨量大導致鹽基的大量淋失，土壤呈微酸性反應，土體中沒有黏化層發育，因此，這兩個剖面發育的黃棕壤雖在發生分類中隸屬于淋溶土綱，但在系統分類中劃為了雛形土土綱。剖面Y05和Y08海拔較低，所處位置坡度大，且周圍石灰巖廣泛出露，說明其在風化-成土過程中受侵蝕沖刷的影響大，土體中基本無物質淀積，但有土壤結構發育的B層，因而也劃為雛形土土綱。綜上，在渝東南巖溶區海拔<1 000 m的地區，海拔越高，其水分狀況越好，越容易形成黏化層，若海拔大致相同，坡度是影響土壤形成黏化層的首要因素。剖面Y04是由三疊系母巖發育的土壤，在剖面的野外采集過程中，可見其發育程度低，土壤剖面結構發育很差，無雛形層發育，因而此剖面發育的黑色石灰土在發生分類中隸屬于初育土綱，但在系統分類中劃為新成土土綱。

表5 供試土壤的高級分類單元劃分與參比

表6 供試土壤的基層分類單元劃分與參比

中國土壤系統分類與發生分類均以發生學思想為指導，但兩種分類結果不是呈簡單的、一一對應的關系。從參比結果來看，8個供試土壤剖面分別歸屬于中國土壤系統分類的淋溶土、雛形土和新成土3個土綱和7個土類，而在土壤發生分類中歸屬的土類只有3個，中國土壤系統分類的土類和亞類在其數量上都要多于土壤發生分類，系統分類細化與定量化的優勢得到體現。

4 結論

依據中國土壤系統分類的原則和方法，位于渝東南8個供試土壤剖面分別被劃歸為3個土綱(淋溶土、雛形土、新成土)、5個亞綱(常濕淋溶土、濕潤淋溶土、常濕雛形土、濕潤雛形土、正常新成土)、7個土類和7個亞類等系統分類高級單元；8個供試土壤剖面初步建立8個土族和8個土系。渝東南巖溶區典型土壤主要成土過程與母巖的風化和碳酸鹽的淋溶關系十分密切，其風化和淋溶的程度不同，形成的土壤也不盡相同；在渝東南巖溶區海拔<1 000 m的地區，海拔越高，其水分狀況越好，越容易形成黏化層，若海拔大致相同，坡度是影響土壤形成黏化層的首要因素；地形和海拔與渝東南巖溶區的土壤水分狀況、雛形層的形成等密切相關，是影響渝東南土壤系統分類歸屬劃分的重要因素。

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Soil Taxonomy of Typical Soils in Karst Area of Southeast Chongqing

CHEN Lin, CI En*, LIAN Maoshan, WENG Haolu, XIE Deti

(College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Eight soil profiles developed from calcareous rock were selected in karst area of southeast Chongqing as study objects, their attributions were identified in Chinese Soil Taxonomy (CST) according to the information of field observation and laboratory measurement, and their references to soil genetic classification (SGC) were also identified. The results showed that the tested soil profiles were identified as Argosols, Cambosols and Primosols Orders, 5 Suborders, 7 Groups and 7 Subgroups, and were sorted into 8 soil families and soil series in CST. The yellow-brown soil groups in SGC were sorted into Hapli-Perudic Cambosols and Acidi-Perudic Cambosols in CST. The yellow soil groups in SGC were sorted into Hapli-Udic Argosols in CST. The limestone soil groups in GSCC were sorted into Carbonati-Perudic Argosols, Carbonati-Udic Argosols, Carbonati-Udic Cambosols and Udi-Orthic Primosols in CST. According to soil-forming environment, the higher the elevation is, the better the water condition is, and the more easily formed for Argic horizon. Slope is the primary factor for the formation of Argic horizon under the similar elevation, terrain and elevation are closely related to soil moisture and the formation of Cambic horizon in the karst area of southeast Chongqing, which are important factors for soil identification in CST in southeast Chongqing.

Chongqing; Karst area; Soil taxonomy; Diagnostic horizons; Diagnostic characteristics

國家科技基礎性工作專項(2014FY110200A13)和中央高校基本科研業務費專項(XDJK2017B027)資助。

通訊作者(cien777@163.com)

陳林(1994—)，男，重慶大足人，碩士研究生，主要研究方向為土壤發生與分類。E-mail: 631877652@qq.com

S155.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.01.024