隆堯縣砂姜黑土的系統(tǒng)分類歸屬研究

□文/孫育強(qiáng) 方竹 肖輝 張建發(fā) 賈瑩 鄭衛(wèi)紅 杜通

邢臺(tái)市隆堯縣地處河北省南部太行山東麓，位于東經(jīng)114°33′ ～115°02′，北緯37°12′ ～37°33′ 之間，全縣地勢(shì)西高東低，海拔25～156 米，澧河、滏陽(yáng)河、小漳河由南向北流經(jīng)全縣，在大陸澤、寧晉泊一帶形成山麓沖積平原的扇緣洼地。隆堯縣屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)型氣候，干濕季節(jié)交替明顯，年平均氣溫13.2℃，全年無(wú)霜期202 天，年平均降水量478.2 毫米。隆堯縣低山丘陵與平原洼地的地形組合，影響著土壤和環(huán)境之間的物質(zhì)、能量交換，進(jìn)而影響成土過(guò)程。西部堯山附近地勢(shì)較高，平均海拔30 米以上，地下水位較深排水方便，黏粒下移形成黏化層，這一帶分布著褐土；東部交接洼地和沖積平原地勢(shì)低洼，平均海拔在30 米以下，地下水位較淺，土壤中氧化還原反應(yīng)交替進(jìn)行，形成潮土；在河流故道內(nèi)分布固定和半固定草甸風(fēng)沙土；在澧河、滏陽(yáng)河、小漳河流經(jīng)的交界洼地部位有砂姜黑土形成。

砂姜黑土是發(fā)育在碳酸鈣含量較高的河湖相沉積母質(zhì)上，經(jīng)過(guò)生物積累、淋溶淀積和旱耕熟化過(guò)程后形成［1］。所調(diào)查的水飯莊村砂姜黑土剖面點(diǎn)位于東經(jīng)114°47′ 28″、北緯37°24′ 48″ 之間，處于寧晉泊南端，大陸澤中心地帶（圖1）。大陸澤是由黃河沖積扇、漳河沖積扇、滹沱河沖積扇交錯(cuò)形成的扇間洼地，歷史上黃河以及發(fā)源于太行山脈的河流攜帶大量富含碳酸鈣的泥沙碎屑沉積于此，形成石灰性母質(zhì)，在地下水位較淺情況下，隨著干濕季節(jié)交替，土壤中碳酸鈣隨水位升降發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在土體一定深度形成碳酸鈣結(jié)核即“砂姜”［2］。有研究表明［3］，大約13000年前至今該地區(qū)經(jīng)歷了數(shù)次氣候由溫暖到寒冷、由濕潤(rùn)到干旱，植被由木本到草本、由陸生到水生的反復(fù)變化過(guò)程，這些水生植被死亡后在積水情況下經(jīng)歷腐殖化過(guò)程積累有機(jī)質(zhì)，隨著土壤潛育化過(guò)程的不斷進(jìn)行，形成厚度不等的黑土層。利用14C 斷代研究發(fā)現(xiàn)，砂姜黑土的表土層和黑土層的形成年代為全新世中期地質(zhì)時(shí)期，而砂姜層早于黑土層，約為晚更新世晚期地質(zhì)時(shí)期［4］。

圖1 隆堯縣砂姜黑土剖面位置

一、隆堯縣砂姜黑土剖面構(gòu)型和基本特征

砂姜黑土土體深厚，剖面（圖2）自上而下大致可以劃分為耕作層（0～25 厘米）、犁底層（25～40 厘米）、黑土層（40～80 厘米）、砂姜層（80～110 厘米）。大陸澤一帶對(duì)耕地的墾殖利用自明代開始加劇，圍湖造地使大陸澤持續(xù)萎縮，19 世紀(jì)末逐漸消失，長(zhǎng)期墾殖耕種形成了厚度穩(wěn)定的耕作層、犁底層。踏勘時(shí)發(fā)現(xiàn)，黑土層因所處地形部位不同，埋藏的深淺各異，有的出露于地表、有的深埋于地下，黑土層的厚度差異也較大。在黑土層下部有大量砂姜（圖3）出現(xiàn)，砂姜呈灰黃色、灰色，顏色比周邊土壤顏色淺，大小、形狀各異。剖面上黑土層中偶有粗砂狀細(xì)小砂姜出現(xiàn)，粒徑小于1 厘米，質(zhì)脆易碎與周圍土壤分界不明顯，稱之為“面砂姜”。在砂姜層中砂姜粒徑逐漸增大到十幾厘米甚至更大，形成“剛砂姜”，這時(shí)的砂姜在CaCO3基質(zhì)核心之外還包裹了SiO2等其他礦物結(jié)晶以及Fe、Mn 結(jié)核，膠結(jié)固化使砂姜質(zhì)地堅(jiān)硬，與周圍土壤分界明顯，形狀類似單個(gè)生姜狀。由砂姜層再向下，砂姜的形成時(shí)間越久遠(yuǎn)其體積越大，甚至CaCO3結(jié)核與土壤、砂礫等膠結(jié)固化形成水平層狀分布的“砂姜盤”。隨著砂姜體積的不斷增大，砂姜中存在SiO2含量不斷降低，CaO 和CaCO3含量逐漸增加的趨勢(shì)，與砂姜相比，周圍土壤中的SiO2含量較高，而CaO 和CaCO3含量較低［5］。

圖2 隆堯縣砂姜黑土剖面

圖3 隆堯縣砂姜黑土砂姜結(jié)核

如表1、表2 所示，被調(diào)查砂姜黑土剖面具有如下特征：黑土層pH 值7.9，其他層次均在8 以上；有機(jī)碳含量較低，耕作層4.7 克/千克，向下迅速減少；全剖面碳酸鈣含量高于120 克/千克，通體石灰反應(yīng)強(qiáng)烈；黑土層陽(yáng)離子代換量（CEC7）11.9cmol/千克，較其他層次高；剖面通體砂壤質(zhì)，自黑土層向下開始出現(xiàn)假菌絲體、面砂姜、銹紋銹斑等，砂姜體積隨深度增大，且土壤越發(fā)膠結(jié)緊實(shí)。

表1 供試土壤剖面形態(tài)特征

表2 隆堯縣砂姜黑土基本性質(zhì)

二、診斷層和診斷特性以及高級(jí)單元、基層分類單元?jiǎng)澐?/h2>

通過(guò)對(duì)砂姜黑土剖面及理化性質(zhì)的分析，參照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）》，判別檢索其診斷層和診斷特性，診斷層包括淡薄表層、雛形層，診斷特征包括氧化還原特征、溫性土壤溫度狀況、潮濕土壤水分狀況、石灰性、鹽基飽和。據(jù)此，在土壤系統(tǒng)分類高級(jí)單元（土綱-亞綱-土類-亞類）中可將此處砂姜黑土歸屬為普通砂姜潮濕雛形土亞類。

依據(jù)土族及土系劃分標(biāo)準(zhǔn)［6］，從顆粒大小級(jí)別與替代、礦物學(xué)類型、石灰性和酸堿反應(yīng)、土壤溫度等級(jí)四方面判別基層分類單元，得到：通過(guò)機(jī)械組成分析判定顆粒大小級(jí)別為壤質(zhì)；參考《河北土壤》，以及河湖相沉積物來(lái)源判定土壤礦物學(xué)類型為硅質(zhì)混合型；全剖面石灰反應(yīng)（遇冷稀HCl 冒氣泡）判定為石灰性；土壤溫度等級(jí)為溫性。由此判斷歸屬為壤質(zhì)硅質(zhì)混合型石灰性溫性－普通砂姜潮濕雛形土土族。剖面點(diǎn)位于隆堯縣水飯莊村東（114°47′ 28″ N，37°24′ 48″E），經(jīng)查詢《中國(guó)土系志·河北卷》未發(fā)現(xiàn)重復(fù)地名土系；與河北省同類土系中定州王莊系、李虎莊系對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在診斷層、土壤礦物組成、砂姜結(jié)核埋深、參比土種等方面存在較大差異，故擬命名隆堯縣砂姜黑土剖面為“水飯系”。

三、結(jié)論

隆堯縣的大陸澤一帶是由黃河沖積扇、漳河沖積扇、滹沱河沖積扇交錯(cuò)形成的扇間洼地，受氣候、地形、母質(zhì)、植被等因素影響，在這一帶形成了石灰性砂姜黑土，參照中國(guó)土壤系統(tǒng)分類（CTS）方法確定此處砂姜黑土為壤質(zhì)硅質(zhì)混合型石灰性溫性－普通砂姜潮濕雛形土土族，并初步擬定土系為“水飯系”，為今后在此地區(qū)開展砂姜黑土調(diào)查工作提供參考。