湖南省现行土壤分类体系中红壤分类的现状、问题与建议

2014-09-28 03:23张杨珠廖超林黄运湘
湖南农业科学 2014年21期
关键词:成土亚类红壤

张杨珠,周 清,盛 浩,廖超林,黄运湘

(湖南农业大学资源环境学院,湖南 长沙410128)

红壤(red soil 或krasnozem),是我国现行土壤发生分类系统中发育在我国中亚热带温暖湿润气候条件下的一个地带性土壤类型名称。据湖南省第二次土壤普查成果资料[1-3],红壤是湖南省现行土壤分类体系中的13个土类之一,全省共有红壤面积8 637 200 hm2,占全省土壤总面积的51.0%,是湖南省面积最大的土类。该土类广泛分布于湖南省的低山丘陵和岗地,南缘五岭山北麓,北至洞庭湖滨,东起罗霄山西麓,西至雪峰山东西两侧。在湖南省的垂直分布上限因地理位置和坡向不同而有一定的差异,湘中、湘东为海拔500~600 m,湘南为600~700 m,湘北为400~500 m,南坡高,北坡低。红壤广泛发育于板页岩风化物、砂岩风化物、花岗岩风化物、石灰岩风化物和第四纪红色粘土等各种母质,以板页岩红壤面积最大,占红壤的47.8%,砂岩红壤和石灰岩红壤次之,分别占21.9%和14.3%,花岗岩红壤和第四纪红土红壤较少,分别仅占8.3%和7.7%。红壤是湖南省旱粮作物、蔬菜作物、经济作物和水果作物的主要生产基地,在湖南省农业生产可持续发展中具有举足轻重的作用,准确查明湖南省红壤资源的分布、发生条件、生产性能和科学分类,对合理高效改良和利用红壤具有重要意义。

1 红壤的分类现状

湖南省第二次土壤普查分类方案[1-2]依据红壤形成条件的差异,将红壤分为红壤、黄红壤、棕红壤、红壤性土4个亚类,亚类之下再进一步划分为土属、土种,共划分35个土属,111个土种(表1)。

1.1 红壤亚类

红壤亚类是红壤土类中的典型亚类,分布面积最大,据湖南省第二次土壤普查结果,全省红壤亚类面积占红壤土类的60.88%。该亚类主要分布在罗霄山脉以西,雪峰、武陵山以东,南抵南岭山脉,北至洞庭湖滨的海拔<300 m 的丘陵岗地和海拔<500 m 的低山下部,在垂直带上,其上与黄红壤亚类相接,水平带上与潮土、紫色土相连或呈复区分布。红壤亚类具有明显强烈的脱硅富铝化作用和风化淋溶作用,具有典型的A-B-C剖面构型,土层深厚,B 层厚度大,多呈棕红色,铁的游离度高,低的在40%以上,高的达80%以上。红壤亚类再根据成土母质类型和是否开垦为耕地划分为土属,湖南能够发育成红壤的成土母质分别有板页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩等岩石风化物和第四纪红色粘土5 类,每一类成土母质发育的红壤再根据开垦与否分为2个土属,因此,共划分为第四纪红土红壤、耕型第四纪红土红壤、花岗岩红壤、耕性花岗岩红壤、板页岩红壤、耕型板页岩红壤、砂岩红壤、耕型砂岩红壤、石灰岩红壤、耕型石灰岩红壤10个土属。自然土壤的土属再根据腐殖质层和土层厚度划分为土种,耕作土壤的土属再根据成土母质、土壤利用方式和土壤肥力划分为土种,全省红壤亚类共划分为52个土种。

1.2 黄红壤亚类

是山地地貌区红壤土类向黄壤的过渡亚类,分布在红壤土类范围内海拔500~700 m 的中、低山地带,全省黄红壤亚类面积占红壤总面积的26.64%。该亚类为组成山地垂直带谱的土壤之一,下部与红壤亚类相连,上部与黄壤相接,其成土母质主要有砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩等岩石风化物和第四纪红色粘土。黄红壤分布部位比红壤亚类高,空气湿度较大,温度较低,土壤脱硅富铝化作用和风化淋溶作用均比红壤亚类要弱,土体颜色呈上黄下红,铁的游离度较红壤亚类要低,而土壤的水化系数要高。与红壤亚类相似,黄红壤亚类也根据成土母质类型和是否开垦为耕地划分土属,该亚类共划分为第四纪红土黄红壤、耕型第四纪红土黄红壤、花岗岩黄红壤、耕型花岗岩黄红壤、板页岩黄红壤、耕型板页岩黄红壤、砂岩黄红壤、耕型砂岩黄红壤、石灰岩黄红壤、耕型石灰岩黄红壤10个土属。自然黄红壤的土属再根据腐殖质层和土层厚度划分为土种,耕作黄红壤的土属再根据成土母质、土壤利用方式和土壤肥力水平划分为土种,全省黄红壤共划分为32个土种。

1.3 棕红壤亚类

主要分布在湖南省北部洞庭湖东西两侧的广大丘岗地区,包括岳阳、临湘、华容、临澧、澧县以及汨罗、石门、桃源、常德部分县市的环湖丘陵岗地,是红壤向黄棕壤过渡的一种土壤。全省棕红壤亚类面积约占红壤总面积的1.7%。其成土母质主要有砂岩、板页岩、花岗岩等岩石风化物和第四纪红色粘土。棕红壤脱硅富铝化作用和风化淋溶作用与红壤亚类相比要弱,铁的游离度较红壤亚类低,而活化度要高,土体剖面呈暗棕至红棕色。根据棕红壤发育的母质类型以及是否开垦为耕地,划分为第四纪红土棕红壤、耕型第四纪红土棕红壤、花岗岩棕红壤、耕型花岗岩橡红壤、板页岩棕红壤、砂岩棕红壤和耕型砂岩棕红壤7个土属。然后,自然棕红壤的土属再根据腐殖质层厚度和土层厚度划分为土种,耕作棕红壤的土属再根据成土母质、土壤利用方式和土壤肥力水平划分为土种,全省棕红壤亚类共划分为12个土种。

1.4 红壤性土亚类

是红壤亚类中一种发育不完全的幼年土壤,主要分布在地形破碎、坡度较陡、水土流失严重的低山丘陵地区,常与红壤、黄红壤呈复区分布。全省共有红壤性土亚类面积约占红壤面积的10.76%。主要发育于花岗岩、板页岩、砂岩等岩石风化物和第四纪红色粘土等母质。根据该亚类土壤发育的母质类型以及是否开垦为耕地,划分为第四纪红土红壤性土、耕型第四纪红土红壤性土、花岗岩红壤性土、耕型花岗岩红壤性土、板页岩红壤性土、耕型板页岩红壤性土、砂岩红壤性土和耕型砂岩红壤性土8个土属。然后,自然红壤性土的土属再根据腐殖质层厚度划分为土种,耕作红壤性土的土属再根据成土母质、土壤利用方式和土壤肥力水平划分为土种,全省红壤性土共划分为15个土种。

表1 湖南现行土壤分类体系中红壤的分类方案

续表

2 红壤现行分类中存在的问题

湖南现行的红壤分类方案是湖南省第二次土壤普查建立的,属于土壤发生分类系统[1,4,5]。虽然土壤发生分类系统是建立在土壤发生学原理这一科学基础上的,但随着科学的进步以及人们对土壤这一自然客体认识的深化,发现现有的土壤发生分类体系存在诸多不足之处:由于对土壤发生原理的认识不同,同一种土壤常被人为地列入不同的归属,如由于分不清灰化过程和白浆化过程,而误把白浆土和白浆化土壤称为灰化土;重视生物气候条件,而忽视时间因素,常把长期发生成土过程下形成的成熟土壤和成土过程短暂的幼年土壤归为一类;过分强调中心概念,但不同土壤类型之间的边界并不清楚;缺乏定量化分类指标,与现代信息社会不相适应,无法与国际同仁交流等[5]。仔细分析湖南省现行的红壤分类方案,发现其存在以下具体问题:

第一,该分类方案仅根据气候条件差异将红壤划分出黄红壤亚类和棕红壤亚类,没有具体的土壤理化性质和剖面性状分类指标,在野外很难准确分类到位。首先,山地地区随海拔升高,温度降低,湿度增大,于是,在红壤亚类之上划分出红壤向黄壤过渡的亚类--黄红壤,其分布的海拔高度范围是500~700 m,湘南高于湘北,湘东高于湘西,而且规定黄红壤亚类的土壤剖面特征是上黄下红,铁的游离度较红壤亚类低,土壤的水化系数要高。但是,在野外实际工作中发现,仅在由中、新生代花岗岩山地地区的新构造运动上升较快、较明显的个别地方才能找到那种上黄下红的剖面特征,而在前古生代和古生代地层和岩体组成的山地地区且新构造运动不强烈和不明显的地方实际上基本找不到这种上黄下红的剖面,仅凭部分专家的局部经验划定出来的,主观性强,其他土壤工作者在野外很难操作。其次,在湘北洞庭湖地区,同样根据由南向北,气温降低的原理,划分出脱硅富铝化作用和风化淋溶作用均比红壤亚类要弱,铁的游离度较红壤亚类低,剖面土层颜色较红壤亚类要暗,呈暗棕至红棕色的棕红壤亚类,也没有具体的土壤理化性状分类指标,仅有定性区别。实际上,据第二次湖南省土壤普查资料,红壤亚类和棕红壤亚类在湘北地区也呈交错分布,成土母质、地形条件等也没有特殊分异,加上没有具体定量的分类指标,实际工作中难以界定二者的区别。

第二,湖南红壤分类方案中还划分出所谓发育不完全的幼年土壤——红壤性土亚类,这与该分类方案本身就存在自相矛盾的地方。首先,按照该分类方案的定义,红壤是在高温多湿的气候条件下,成土母质经长期的脱硅富铝化作用和淋溶淀积作用发育而成的地带性土壤类型,是一种发育完全成熟的中、深度土壤。那么,在这样一种发育成熟的土类里面怎么还有发育不完全的幼年土壤呢[6]?其次,据第二次土壤普查资料,红壤性土个别典型剖面还具有A-B-C 的土体构型[1]。既然是发育不完全的幼年土壤,怎么会有A-B-C 土体剖面构型呢?此外,该分类方案中的红壤性土亚类与湖南现行土壤分类体系的红粘土、石质土、粗骨土3个土类从定义上和具体资料方面均有互相重叠的地方,不符合土壤系统分类的原则。

第三,现行红壤分类方案中基本上按照母质类型及其是否开垦为耕地划分土属,由于存在对成土母岩概念上的认识错误,把云母片岩风化物划归为花岗岩类风化物,因而把云母片岩发育的土种归属为花岗岩风化物发育的土属[1]。实际上,云母片岩与板岩、千枚岩一样,都是岩浆岩体侵入围岩后,受到岩浆岩体高温高压的影响,使围岩中的泥质岩(页岩、泥岩)、粉砂岩等变质而成,云母片岩只是变质程度比板岩、千枚岩要深而已,其物质成分差异不大[7],其风化物及其发育的土壤也与板岩、千枚岩更相似,质地呈粘性,矿质养分较丰富,而与花岗岩风化物发育的土壤迥异。此外,在土属划分中,把受人为活动影响强烈的菜园土和受人为活动影响微弱的各种园艺土壤均归为耕作土壤,难于科学区分人为活动对土壤的发育和重要的理化性质是否造成显著影响。

第四,湖南红壤现行分类方案中关于土种的划分数量前后不一,资料不全。根据第二次土壤普查分类方案,共划分为108个土种[1],在土种志的编撰过程中仅分为104个土种,但有3个土种是新增的,分类方案中没有,实际上只有101个土种的具体描述资料,其中有30个土种缺乏典型剖面资料,甚至还有一些土种没有任何文字记载[2],将二者整合在一起,则有111个土种(表1)。由此可见,湖南省现行的红壤分类方案不仅不同类型之间缺乏确切的数量指标依据,基层分类单元的认定也带有明显的随意性。

综上所述,湖南现行的红壤分类方案重视的是以成土条件作为土壤分类的主要依据,未考虑成土条件对土壤发育的实际影响程度,因而缺乏反映对成土过程影响程度的土壤本身的属性指标。所以,该分类方案是一种较粗糙的定性的土壤分类方案,与现代土壤科学的发展水平不相匹配,也局限了在国内外的土壤科学交流。因此,必须尽快开展湖南土壤的定量化系统分类研究,建立湖南土壤的科学分类体系,以满足国内外科学交流和农业生产实际的需要。

3 建 议

当前,土壤分类正在向着定量化、标准化和国际化的土壤系统分类趋势发展[5]。我国从20 世纪80年代开始,土壤科学工作者经过10 a 以上的研究,建立了中国土壤系统分类的高级分类方案(1995)[5,8,9],之后,又开展了土壤系统分类的基层分类试点研究,先后初拟和修订了《中国土壤系统分类中土种和土属分类单元的建立》,明确了土种的土壤实体概念及其特定的空间位置和小区景观特征,后又将土种改为土系,土属改称土族,并规定了统一的土系命名方式,以进一步体现中国土壤系统分类高级单元与基层单元在理论和逻辑上的一致性及其与国际土壤分类发展趋势的接轨[10]。进入21 世纪后,在国家科技基础性工作专项基金的资助下,2008年启动实施了“我国中东部土系调查与土系志编写”,经过5 a的探索与实践和数次的讨论与修改,制订了《中国土壤系统分类土族与土系划分建立原则与标准(试用稿)》[11],完成了我国中东部16个省、市、区的土系调查与土系志编写工作。今年又启动了“我国中西部土系调查与土系志编写”,极大地促进了我国土壤系统分类的基层分类研究的深入。

由上述可知,湖南现行的红壤分类方案是20 世纪70年代末至80年代第二次土壤普查期间建立的土壤发生分类系统。这一分类系统存在上述的诸多问题,使得该系统已经完全不能满足湖南省现代农业发展和对外学术交流的需要,湖南土壤科学工作者有必要借助“我国中西部土系调查与土系志编写”这一国家科技基础性工作专项的实施平台,较系统地开展湖南红壤的系统分类研究,建立湖南红壤的科学分类方案。

首先,应基于《中国土壤系统分类(修订方案)》(1995),拟定湖南省土壤系统分类的高级分类单元,特别是要拟定好作为湖南最大面积的红壤在土壤系统分类体系中可能对应的土纲至土类类型。从目前湖南红壤分类方案中的土壤类型现状看,可能包含有系统分类方案中的富铁土纲、淋溶土纲与雏形土纲的湿润和常湿土亚纲及其以下的某些土类和亚类以及新成土纲中的正常新成土亚纲的某些土类和亚类[12],准确拟定好红壤所可能分属的土纲、亚纲、土类和亚类,可为进一步开展红壤基层分类单元土族和土系的调查研究打下基础。

其次,根据拟定好的湖南红壤系统分类方案中所可能包含的土纲至亚类,选定好其分类必需的诊断层和诊断特性指标,为进一步开展红壤基层分类单元土族和土系的调查研究工作思路的确定提供依据。根据已有的研究资料[12],红壤地区所含有的诊断层和诊断特性主要有诊断表层有暗瘠表层、淡薄表层和肥熟表层;诊断表下层有粘化层、耕作淀积层、低活性富铁层、雏形层和聚铁网纹层;诊断特性有湿润土壤水分状况、热性土壤温度状况、石质接触面、铁质特性、贫盐基特性等。

第三,借助国家科技基础性工作专项这一平台,制定湖南红壤的基层分类和土系调查的具体工作方案并付诸实施,根据气候分异和地形景观分异特点,开展红壤所可能包含的土系的野外调查和剖面采样研究,建立系统完整的红壤基层土系体系,为进一步建立系统完整的湖南红壤的系统分类体系乃至湖南土壤系统分裂体系提供全面完整的第一手资料。

[1]杨 锋(主编).湖南土壤[M].北京:中国农业出版社,1987.

[2]湖南省农业厅.湖南土种志(上卷)[M].长沙:湖南省农业厅,1987.

[3]刘博学.湖南的红壤及其利用[J].湖南师范大学自然科学学报,1987,10(2):88-94.

[4]张杨珠,周 清,黄运湘,等.湖南土壤分类的研究概况与展望[J].湖南农业科学,2014,(4):31-34.

[5]龚子同.中国土壤系统分类——理论·方法·实践[M].北京:科学出版社,1999.

[6]朱克贵.中国土种志(第三卷)[M].北京:中国农业出版社,1994.74-157.

[7]刘 凡.地质与地貌学(南方本)[M].北京:中国农业出版社,2009.

[8]中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组,中国土壤系统分类课题组研究协作组.中国土壤系统分类(修订方案)[M].北京:中国农业科技出版社,1995.

[9]龚子同,张甘霖,陈志诚,等.土壤发生与系统分类[M].北京:科学出版社,2007.

[10]周红艺,何毓蓉,张保华.土壤系统分类中的基层分类研究进展[J].世界科技研究与发展,2003,25(2):58-62.

[11]张甘霖,王秋兵,张凤荣,等.中国土壤系统分类土族和土系划分标准[J].土壤学报,2013,50(4):826-834.

[12]刘 杰,张杨珠,罗尊长,等.湘中南丘岗地区土壤发生特性及系统分类[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2012,38(6):648-655.

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