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知识信息
第一节 成土
知识类型:
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内容出处:
《福建省志·地理志》
图书
唯一号:
130020020230000404
颗粒名称:
第一节 成土
分类号:
S151+.357
页数:
28
页码:
143-170
摘要:
本文记述了福建省土壤成土情况,分别记述了成土条件、成土过程、成土分布、土壤分类等情况。
关键词:
福建省
土壤
地貌
内容
一、条件
土壤是地貌、母质、气候、生物及人类活动等因素长期综合作用的产物。土壤的发生及其属性的差异与自然成土因素及人类活动相联系,它反映着内部物质变化与外界环境条件的统一。
(一)地貌
地貌在成土过程中,主要影响水热条件的分异和成土物质的重新再分配,并导致生物群落的演替,从而间接地影响着土壤的形成和分布。
福建地貌复杂多样,有山地、丘陵和台地、平原四大类型。在四大类型之下,按形态和成因的不同,又可以划分出若干次一级的类型。
福建错综复杂的地貌类型,其结构和分布特点对土壤的展布、形成、属性及农业利用都产生深刻的影响。
首先是两大山带和海岸轮廓线呈北北东一南南西向分布的形势,使气候的纬度地带性发生明显的偏向,它不像纬线一样呈东西方向分布,而是呈北北东一南南西或北东—南西方向分布,中亚热带与南亚热带之间的界线,大致在福州—福清—永春—漳平—上杭—线,线以西、以北是中亚热带,线以东、以南是南亚热带;相应发育的地带性植被和土壤是中亚热带常绿阔叶林一红壤地带和南亚热带季雨林—赤红壤地带。这条线不是直线,由于随着沿线地形的差异,呈锯齿状。就全省而言,红壤占有最大的面积。其次是本省地势高低悬殊,气候的垂直分异十分明显,从而导致土壤的垂直分布,土壤类型自下而上,依次有耕作赤红壤(或耕作红壤)、赤红壤、赤红壤性土(或红壤、红壤性土)—红壤、红壤性土—黄红壤—黄壤—山地草甸土,具有“立体”结构的特点。再次是福建第四纪新构造运动十分活跃,而以不等量的间歇性的上升运动为主,局部则有下降。有些地方随着地势的上升,红色风化壳被抬升,但在生物气候作用下则发育了山地黄壤,因而土壤中含有较多的三水铝石,并出现硅铁铝率倒置现象。这一现象,与在黄岗山1800米高程中山草甸土底部采集到的常绿阔叶林孢粉相符合(见赵昭晒等《从第四纪孢粉组合探讨黄岗山植被的垂直变化》,《武夷科学》第2卷,1982年)。滨海地区台地网纹层的土壤的形成和盐基饱和度偏高,可能也与第四纪海侵影响有关。这些说明,受地貌发育的影响,导致土壤分布的错综复杂性。
(二)母质
露出地表岩石风化而成的疏松碎屑物质即为母质。母质是形成土壤的物质基础。母质的性状极大地影响着土壤形成过程的速度和方向,是决定土壤发育和肥力特性的重要因素。本省母质类型有以下几种。
1.残积坡积物
指母岩风化物就地堆积或经短距离搬运再堆积的产物,广泛分布于丘陵山区及滨海的海蚀台地。典型残积物的矿物组成和性状,在很大程度上受母岩的造岩矿物的特性所控制。如花岗岩风化的硅铝质砂粘性残积坡积物,通常土层较深厚,由其发育的土壤,一般含硅量高,土质较轻,渗透性较好,但抗蚀性较弱,易冲刷沙化,肥力较低。凝灰熔岩风化的硅铝质粉粘性残积坡积物上发育的土壤,质地粘重,渗透性较差,抗蚀性稍强,但易崩滑,肥力中等。玄武岩风化的铁质粘性残积坡积物上发育的土壤,氧化铁含量较高,土质粘重,抗蚀性较强,但极易崩滑,阳离子代换量较高,矿质营养较丰富,基础肥力较高。泥质岩、粉砂岩风化的硅铝铁质粉粘性残积坡积物上发育的土壤,质地适中,耕性较好,抗蚀性差,易侵蚀沙化,矿质营养较丰富,肥力中上水平。砂岩风化的硅质砂性残积坡积物上发育的土壤,含硅量高达80%以上,质地偏砂,矿质营养贫乏,肥力较低。福建地处中低纬度,第四纪以来,一直处于暖湿的气候环境,化学风化强烈,因此,第四纪红色粘土分布甚广。由于新构造运动的抬升,局部中山区也有第四纪粘土分布,对山地土壤的形成和性状有明显影响。
2.冲积物
冲积物主要沿河床两岸呈带状分布,河口地带则多覆盖于海积层之上。冲积母质具二元结构。河漫滩相冲积母质,随阶地高度由低到高,时代由新到老,颜色由灰—黄—黄棕—红色,所以颜色深浅反映了成土母质时间的长短。
河流冲积物多属于全新统近代河流沉积物,是潴育水稻土及潮土的重要成土母质。
3.洪积和冲积物
广泛分布于山区溪流的谷口地带,呈洪积扇、洪积裙展布,组成物质分选较差,多粘质砂土,并有砾石混杂,为淹育、渗育、漂洗水稻土及赤土、红土的主要成土母质。
4.海积物和冲海积物
主要分布于滨海平原河口、岛屿和海湾,沉积物特征受海岸地貌类型控制。一般口小腹大的封闭式海湾以淤泥为主,有机质含量较高,滩面平坦宽阔,且多处于波影区,利用价值较髙,多用于滩涂海水养殖;半敞开式海湾沉积物以砂泥为主;河口地带沉积类型较为复杂,多为海、河相交互沉积,砂粘混杂。
海积物和冲海积物多属全新统沉积层,其共同特点是沉积层深厚,含盐量高,盐分组成与海水相似,盐基饱和,是滨海盐土、盐溃水稻土、埭土的主要成土母质。
5.风积物
主要分布在闽江口以南的迎风海岸地带,以长乐梅花、江田,惠安崇武,晋江深沪,漳浦古雷、六鳌半岛及平潭、东山岛等地分布较广。由细沙、粉沙组成,石英含量高达95%以上,粒度均匀,结构松散,磨圆较好,混有约10%钾长石和贝壳碎片,多系海积沙土经海风搬运,分选再堆积的产物,是滨海风沙土的成土母质。
(三)气候
气候是土壤形成的基本动力,直接制约着土体中物质、能量的迁移与转化。福建位于中国东部沿海,纬度较低,紧靠北回归线北缘,太阳辐射量较多,热量丰富,倚山面海,盛行季风,春夏暖湿,偏南气流活跃,雨量充沛。境内山峦起伏,地形复杂,水热条件地区差异较大,垂直分带也较明显,从而影响植被和土壤的地区分异。
就宏观而言,全省有两个气候带,即南亚热带和中亚热带,两者的界线,基本与1月均温10℃、活动积温6500℃和年日照时数2000小时等指标大致相吻合。南亚热带热量丰富,而水分相对较少;中亚热带水分丰富,而热量相对较少。福建多山,地势高低悬殊,形成了垂直气候带。这种垂直气候带具体表现为:基带是南亚热带或中亚热带气候;随着高度的增加和气温的降低,依序出现相当于北亚热带和暖温带的年平均气温,黄岗山山顶甚至出现相当于中温带的年均温。福建地形复杂,地貌类型多,造就了多种多样气候。这些对土壤的形成、发育和分布都有重大影响。福建不仅有地带性土壤,也有许多非地带性土壤。
(四)植被
福建地处中国东部湿润森林区,植被群落类型复杂多样,植物种类极其繁多。由于人为活动的影响,原生植被很少,多为次生植被。全省主要植被类型有南亚热带季雨林、中亚热带常绿阔叶林、亚热带针叶林、落叶阔叶林、竹林、山地苔藓矮曲林、亚热带灌丛、亚热带草丛、亚热带滨海沙生植被、红树林和人工植被等。其中前两者为代表本省南亚热带和中亚热带的地带性植被。
福建森林植被素来较好,但历史上曾多次遭到破坏,由于气候条件优越,恢复比较迅速,特别是近年来加强造林绿化的力度,实施“三五七”造林绿化工程和建设沿海防护林体系。至1997年底,全省有林地面积达697.40万公顷,森林覆盖率57.3%,居全国第一位;绿化程度为76%;森林蓄积量3.95亿立方米,居全国第七位。良好的森林植被,为土壤向良性循环发育提供有利条件。
福建多山,山地气候垂直变化显著,从而植被也有垂直分异。以黄岗山为例,自下而上依序为常绿阔叶林、针阔叶混交林、针叶林、苔藓矮曲林和中山草甸,相应发育的土壤是山地红壤、山地黄红壤、山地黄壤和草甸土。
福建植被类型多而复杂,对土壤的发生、特性、演变及改良利用产生极其深刻的影响。在以地带性气候为主导因素的作用下,植物群落一般都朝着地带性植被方向演替,并通过生物自肥作用,土壤肥力不断提高,典型的地带性土壤——赤红壤和红壤肥力是比较高的。例如在植被保存完好条件下,红壤表层有机质含量高达80克/千克以上,比邻近地区高产农业土壤高得多。但由于人为活动的干扰和破坏,导致地带性群落面积不断缩小,各种次生植被取而代之,生物积累量明显下降,土壤肥力也不断衰退。如在次生灌木草类植被下发育的红壤,表层有机质含量下降到30~40克/千克,这是人类不合理利用土壤资源的结果。因此,开发山地土壤资源,要重视建立良好的土壤生态系统。
(五)人为活动
土壤是最基本的生产资料之一。农、林、牧、副、渔等都直接或间接地建立在利用土壤之上。人们在不同的社会生产活动过程中,不仅从土壤中获得一定的物质财富;同时,也直接影响着土壤形成过程的方向和速度。合理利用土壤资源,并对土壤进行定向改良和培育,可促使土壤朝着提高肥力的方向发展。
人为活动对农田土壤的发育方向和速度影响极为深刻,例如种绿肥、增施有机肥能有效地加速土壤熟化。据三明市农科所试验,黄泥田实行稻—稻—紫云英轮作,土壤有机质比试验前增加0.187%。旱改水改变了土壤水分状况,使土壤朝着水耕熟化方向演变。山区冷烂田,通过开沟排水,迅速干化土壤,潜育化过程明显减弱,并逐渐向潴育化方向发展,形成高产的潴育型水稻土。滨海滩涂经人工围垦和引水洗盐,加速了土壤脱盐熟化,同样可逐步发育为潴育型高产水稻土。滨海风沙土经人工营造防护林,在改善农田生态环境基础上,增施有机肥、客土改沙等措施,加速了土壤熟化,可成为高产良田。这是人们根据土壤形成发育规律,采取有效措施,促使土壤向良性发展的一方面。但是另一方面,由于不合理的人为活动,却会使土壤退化,破坏土壤资源。例如:改轮灌为串灌,使土壤养分流失;不施肥插“白水秧”,使土壤肥力枯竭;不施有机肥单施化肥,使土壤板结,质量下降;滥砍滥伐、陡坡垦荒造成水土流失,使土层变薄、土壤瘠化。所有这些,都充分显示人为活动对土壤形成的深刻影响,其影响的速度与程度是自然土壤所难以比拟的。但人为活动合理与否,却会导致正反两方面的不同后果。
二、过程
每种土壤的形成都受一定成土条件和成土过程支配。一种土壤的形成是几种成土因素共同作用的结果。在福建亚热带生物气候条件下,土壤形成是富铝化和生物富集两个过程长期作用的结果,人类活动也给予深刻的影响。为揭示其成土特点,现分述如下:
(一)风化淋溶与脱硅富铝化作用
福建高温高湿的气候决定了土壤的风化淋溶作用较为强烈,表现在原生矿物的风化较为彻底,长石及含铁矿物含量较低。据重矿物成分分析结果(表4-1)。在酸性结晶岩风化物上发育的各类土壤中,长石类矿物平均含量为2.2%~26.2%,其含量顺序是,黄壤>黄红壤>红壤>赤红壤;含铁矿物平均含量1.13%~3.97%;石英相对含量较高,平均72.1%~96.6%,其含量顺序是赤红壤>红壤>黄红壤>黄壤。以长石矿物含量与石英含量的比值(fi值)表示矿物的风化度,fi值愈大矿物风化作用愈弱,其比值顺序是:黄壤>黄红壤>红壤>赤红壤,表明赤红壤风化作用较为强烈。镜下观察结果,赤红壤中长石和石英颗粒形态多为滚圆或次滚圆。而红壤中长石和石英颗粒形态则多为次滚圆或棱角状,同样证明赤红壤中原生矿物化学风化作用较为强烈。至于含铁矿物含量同样以赤红壤最低,但变化规律不如长石和石英明显,而且变异系数较大,这可能是受局部地形的影响,其淋溶作用强度不同所致。
硅和盐基元素强烈淋失而铁、铝、钛等氧化物相对富集,系福建土壤形成的主要特点。随着原生矿物的风化,矿物中盐基元素首先遭受淋失,硅的氧化物亦相继淋失,而铁、铝氧化物则相对积累,这种脱硅富铝化过程是福建土壤的主要的成土过程。据全省分析资料统计,土壤的风化淋溶系数[ba值=(K20+Na20+Ca0+Mg0)/A1203]很小,与两广、湖南小于0.20的报道相仿,进一步表明土体盐基强烈淋失,其强度从黄壤向赤红壤增强,但各元素的淋失程度有所不同。
母岩是土壤形成的物质基础。关于成土过程中元素的迁移和积累,经计算假定铝在不移动情况下的淋溶系数(迁移量)和成土富集系数,其规律基本一致无论是南亚热带的赤红壤,还是中亚热带的红壤、黄壤,硅的平均迁移量均达43%~61%,钙、镁、钾、钠迁移量更大,最高可接近100%。
随着盐基元素的淋溶,土壤中交换性盐基含量随之降低,土壤呈酸性、强酸性反应,pH值多在4.5~5.5之间。土壤交换性酸几乎以铝离子为主,代换性铝饱和度大于84.5%(基性岩红壤例外),并随风化度增强,代换性铝饱和度升高。由于土壤吸收性阳离子以铝为主,导致土壤盐基饱和度急剧下降。除基性岩发育的土壤和滨海盐土外,自然土壤的盐基饱和度平均值22%。已有的研究表明,pH值5.2是铝离子开始参与土壤交换反应的临界pH值。超过PH5.2,铝离子开始沉淀出来。因此,福建土壤中交换性铝饱和度通常达到80%以上。应该指出,沿海台地及海岛土壤,由于几经海侵海退以及长期受海风的影响,一般交换性盐基含量较高,盐基饱和度多在30%以上,pH>5.5,交换性铝饱和度明显降低。
如前所述,在风化成土过程中,土体中游离硅和盐基元素不断被淋失,而铁、铝、钛氧化物则相对富集。由表4-4列出的富集系数(土体/母岩)可以看出,土体中Fe₂0₃、AL₂〇₃、Ti0₂明显富集,富集系数平均值分别为5.24~6.92;1.33~1.76和2.90~3.50。各类土壤富集系数的顺序是:红壤>赤红壤>黄红壤>黄壤。值得注意的是,绝大多数剖面铁、铝、钛的富集系数都是红壤大于赤红壤,这种现象有待深入研究。在风化成土过程中,元素的迁移和富集还受岩石的矿物组成和化学性质所制约。
石灰岩中碳酸钙含量占90%以上,在风化成土过程中,以化学溶蚀作用为主,钙、镁的淋溶特别强烈,土体中CaO、MgO的富集系数小,分别为0.007和0.12;而硅、铁、铝、钛则明显富集。硅的富集系数为24.78,铁、铝、钛氧化物富集系数分别为15.22、30.51、14.40。酸性结晶岩以石英和铝硅酸盐为主要成分,在福建生物气候条件下,化学风化作用强烈,硅和盐基元素均有明显淋溶,而Fe₂0₃、AL₂〇₃、Ti0₂明显富集,其富集系数分别为4.07%~7.47%、1.59%~1.72%、1.29%~13.6%。基性火成岩中含有较多的铁、镁矿物和基性斜长石,岩石中硅含量较低,而盐基元素和铁含量较高,在风化成土过程中,盐基元素受强烈淋溶,其富集系数为0.05~0.15;硅也受强烈淋失,富集系数为0.73,而铁、铝、钛氧化物则有明显富集,其富集系数分别为1.46、1.79和1.37。
土壤矿物元素的淋淀系数(淀积层某元素含量%-淋溶层某元素含量%/淀积层某元素含量%)是地球化学过程的一个重要指标。如图4-2所示,黄壤中的A1203及Ti〇2的淋淀系数突然升高,其原因尚待探明。但从图中不难看出,福建土壤脱硅作用开始显示出来,而铁、铝富集相当明显。其脱硅富铝化程度从赤红壤向红壤、黄红壤、黄壤呈减弱趋势。由于铁、铝、钛氧化物明显淋淀,尤其铁的淋淀更为明显,因而淋溶层的硅相对含量增加,淋淀作用不明显。由于化学的淋淀作用和机械的水平方向的淋失(如土壤侵蚀),导致土壤剖面的明显分异。表现出淋溶层粘粒(<0.002毫米)含量普遍低于淀积层和底土层。据统计资料,土壤粘粒的淋淀指数(淀积层粘粒含量%/淋溶层粘粒含量%)均在1.13~1.87之间,与广东罗浮山土壤粘粒淋淀指数1.3~1.9基本一致。
据文献资料,土壤粘粒的硅铝率和硅铁铝率,系衡量脱硅富铝化强度并作为铁铝土纲分类的指标。从这次土壤普查资料看,福建土壤粘粒(<0.001毫米)部分硅铝率一般在1.96~2.24之间,硅铁铝率在1.55~1.87之间,高于砖红壤(Si〇₂/Al₂O₃1.5~2.0),低于黄棕壤(Si0₂/Al₂0₃>2.5),表明福建土壤脱硅富铝化过程比较强烈。但各土类之间硅铁铝率有较大的重叠现象,且出现从赤红壤向黄壤降低的趋势,与历来文献报道相反。因此,作为分类指标应用,尚有一定困难。而土壤粘粒部分的铝化系数则是富铝化作用的一面镜子。本省土壤B层粘粒部分的铝化系数变动在0.195~0.257间,且铝化系数从赤红壤向红壤、黄红壤、黄壤递减(表4-7)。各土类之间次生粘土矿物组成也呈规律的变化,即随海拔升高,从赤红壤到黄壤,粘土矿物中高岭石成分逐渐减少,而水云母及铝蛭石成分则有逐渐增加趋势(。这就从另一侧面说明,从赤红壤到黄壤,脱硅富铝化有减弱趋势。
在现代成土过程中,土体中铁铝矿物不断被分解游离,并以各种形态氧化物存在于土壤中,。据分析结果统计,福建富铁铝土壤中,游离铁含量在1.5%~6.3%之间,游离铁占全铁的百分数(铁游离度)为30%~76%。在福建温暖干湿季节交替明显的气候条件下,既有利于矿物中铁铝的分解游离,又利于游离铁的晶质化。因此,土壤中游离铁多以晶质铁形态存在(如赤铁矿、针铁矿)。一般晶质铁占游离铁的70%~95%(晶化度),而活性铁只占游离铁的5%~10%(活化度)。由于铁的游离淋溶和晶质化淀积的结果,铁的剖面分异十分明显,全铁和游离铁含量均以淀积层最高,淋溶层最低。随着海拔升高,水热条件的变化,土体中铁的形态亦有明显差异。总的变化趋势是:随着海拔升高,铁的游离度和晶化度降低,而活化度增高,这与福建师范大学地理系的研究结果基本一致,表明富铁铝化作用随着海拔升高,有减弱的趋势。
土体中活性氧化铁、铝(用草酸提取的氧化物)与粘粒含量的比值,可代表土壤中活性铁铝的水合系数。从分析结果看,山地土壤随着海拔升高,水合系数明显提高。从赤红壤水合系数平均1.26,红壤水合系数平均1.59,黄红壤平均4.71到黄壤平均为5.33,表明水化作用随海拔升高而增强。
综上所述,脱硅富铁铝化是福建土壤的主要成土过程,其特点是:①原生矿物风化较为强烈,但仍残存一定数量的铁质化岩肩和可风化矿物(如长石类矿物),说明土壤风化度较深,但未达到最深阶段;②硅和盐基元素淋溶强烈,盐基饱和度低,矿质营养较为贫乏;③铁、铝、钛氧化物明显聚积,其富集强度界于砖红壤和黄棕壤之间;④富铁铝化作用,在现代成土过程中仍在进行,表现在铁的游离度较高;⑤次生粘土矿物不断形成,粘粒含量较高,粘土矿物组成以高岭石为主。上述特点因土壤类型不同而呈有规律的变化。
(二)生物物质循环
福建省气温较高,雨量充沛,既有利于植物生长,.也有利于有机物质的分解,因此,植物生长量大,有机质的分解率高,生物与土壤间的物质和能量交换十分活跃。据研究,亚热带次生阔叶林(栎树、檫树林)下凋落物(干物质)可达38.3公斤/公顷,按干物质折算每年可归还土壤的元素,相当于N8.5公斤,P₂0₅4.8公斤,K₂09.1公斤CaO13.0公斤,MgO2.9公斤;而保护较好发育成熟的南亚热带季雨林(南靖和溪),年凋落物高达74.58公斤/公顷,年分解率90%以上,年归还灰分元素达49.76公斤,足见本省生物量与归还量十分丰富。但由于人类活动的影响,大面积原生植被为次生植被和人工植被所代替,从而改变了生物与土壤间物质交换的强度。次生木荷林,年凋落物20~22.22公斤/公顷;次生马尾松林,年凋落物18.22公斤/公顷;人工杉木林,年凋落物只有8.89公斤/公顷。说明植被类型不同,生物物质循环数量差异很大。
在农田生态系统中,耕作制度及作物类型不同,生物物质循环的强度也大不一样。但总的来说,福建地处亚热带,作物生长季长,复种指数高,生物物质循环十分旺盛。漳州市平均每亩稻田(双季稻)年生物量为89.98公斤/公顷(不包括田间杂草及微生物量),略高于南亚热带季雨林的生物量,为中亚热带次生阔叶林的2倍多。但由于人们收获的影响,年归还量远不如自然植被的归还量,若能做到一季稻草回田,总归还量为21.23公斤/公顷,基本可达生物循环的物质平衡。
由于水热条件、植被类型不同及人类活动的影响,各地生物量及归还量有明显差异,各类土壤有机质贮量差异悬殊。滨海风沙土原生植被稀疏,尽管近期营造木麻黄防风林,生物量虽高,但凋落物不多,且多被人们当燃料而烧毁,归还量甚微,加上土壤干燥,矿化作用较为强烈,有机质含量仅有4.80±0.50gkg⁻1,这些地区的土壤是福建有机质含量最低的自然土壤。赤红壤上的原生植被为南亚热带季雨林,目前大部分被木麻黄、相思树、马尾松、桃金娘、芒萁骨等组成的次生植被所替代,郁闭度较差,生物量低,凋落物数量不多,在高温多雨的气候条件下,微生物的矿化作用十分强烈,土壤有机质含量只有15.7±2.lOgkg-1。红壤地区原生植被为常绿阔叶林,目前也多被马尾松、杉木、灌丛、草本植被所代替,植被郁闭度较高,生物量较大,凋落物较多,微生物矿化作用亦较赤红壤弱,土壤有机质相对有所积累,平均含量为37.0±17.708kg-1。黄壤地带热量条件较同纬度红壤区略低,湿润度较大,植被为常绿落叶阔叶林或针阔叶混交林,林下草被茂密,生物量较大,且低温潮湿的气候条件抑制了微生物活动,有机质矿化作用减慢,有机质含量为49.6±0.20gkg-1。可见,土壤有机质贮量除受生物积累量支配外,与有机质矿化条件密切相关。总的趋势是:随海拔升高,生物年生长量减少,但植被保存较好,总生物量明显增加,加上有机质矿化作用减弱,土壤有机质含量有增加的趋势,顺序是:山地草甸土(92.9gkg-1)>黄壤(49.6gkg-1)>红壤(38.2gkg-1)>赤红壤(15.7gkg-1)>风沙土(4.8gkg-1)。土壤有机质的C/N比值亦随海拔升高而增大,其顺序是:黄壤(15.3)>红壤(14.8)>赤红壤(12.1)>风沙土(9.6),与有机质含量的顺序基本一致,说明矿化作用随海拔升高而减弱。
在福建特有水热条件下,有机质矿化较为彻底,有利于结构简单的腐殖物质的形成,腐殖质组成以富里酸占优势,而土壤腐殖质组成有从南亚热带向中亚热带变化的规律。无论是胡敏酸含量还是H/F比值,均有从南亚热带的赤红壤向中亚热带红壤降低的趋势。这与丘陵腐殖质形成的地带性学说似有矛盾。但生物气候并不是决定腐殖质组成的惟一因素,同一生物气候带由于局部水热条件的差异,或由于母质和植被类型的不同,土壤腐殖质组成和胡敏酸的性质也会有不小的差异。本省受季风气候和地势等影响,南亚热带赤红壤分布区除水量要比中亚热带红壤分布区少,气温又稍高,这种水热条件可能更有利于胡敏酸的缩合。
(三)耕作熟化影响
漫长的人为灌溉、耕作、施肥以及年复一年的种植和收获,对土壤的形成条件、成土过程均带来深刻的影响。人为活动的结果使起源土壤逐步形成具有人工培育特征的土壤,这种特殊的成土过程,称之为“熟化过程”。这一过程是福建耕作土壤的主导成土过程。根据利用方式和发育方向不同,可分水耕熟化和旱耕熟化两种。
1.水耕熟化特点
水耕熟化是水稻土特有的成土过程。自然土壤经植稻后产生一系列变化。
有机质积累和组成的变化,是土壤熟化的重要物质基础。随着施肥水平的提高和耕作日趋精细,有机质含量不断提高,腐殖质品质也变好。由弱度熟化的黄泥田到高度熟化的乌黄泥田,耕层有机质含量由23.7gkg-1增至39.6gkg-1,提高0.67倍。H/F比值由0.33增至1.20,提高2.63倍。
酸性和盐基高度不饱和的红壤、赤红壤,经耕作,特别是植稻,由于施肥给土壤带入大量有机和无机矿质元素,使土壤盐基元素得到补充和重新分配,逐渐形成盐基饱和度较高的红壤性水稻土。由表4-10可见,耕层盐基饱和度随熟化度提高而增大。黄泥田表层盐基饱和度为23.76%,而乌黄泥田则上升到70.11%。
由于盐基离子的淋淀,引起盐基组分在土体中的再分配。随熟化度提高,盐基组分愈向下层移动。如荒地红壤心土层盐基饱和度仅7.9%,而灰黄泥田P层盐基饱和度提高到53.58%,乌黄泥田P层则高达93.91%。随着盐基饱和度的增大,pH值也随之升高。但盐基饱和的滨海盐土,垦殖种水稻后,由于引淡洗盐和生物吸收,盐基饱和度则随熟化度提高而有所下降,一般都稳定在85%~95%之间。
由表4-10还可看出,钙在复盐基过程中起重要作用。荒地红壤A层代换性钙含量为0.6Cmol<+>/1000克土,占代换性盐基总量的57.01%,而不同熟化度水稻土可增至1.71~6.42Cmol<+>/1000克土,占代换性盐基的77.03%~82.63%。随着水稻土熟化度的提高,代换性离子逐渐向土体下部移动。盐基组成中代换性镁的增加仅次于钙,而在土体中相对淀积的程度比钙强。代换性钙、镁增加趋势与红壤性水稻土的熟化程度基本一致。黄泥田耕层代换性钙、镁分别为1.7Cmol<+>/1000克土和0.29Cmol<+>/1000克土,熟化度较高的乌黄泥田耕层代换性钙、镁达6.42Cmol<+>/1000克土和0.88Cmol<+>/1000克土,说明复盐基开始于耕层。随着耕作年限增加,水分渗漏,盐基淋淀逐渐向剖面下部扩展。土壤中代换性钙、镁离子的增加,对改善土壤结构有重要意义。
铁、锰淋淀是水稻土形成的一个重要过程。由于植稻,经常进行排灌造成干湿交替环境,氧化还原过程明显加剧,促进土体中铁、锰还原淋溶和氧化淀积。分析结果表明,随着水稻土发育度的提高,铁、锰在剖面中的分异渐趋明显。稻田中淋溶层,尤其是耕作层和犁底层,铁、锰及游离铁的含量较低,Al₂O₃/Fe₂〇₃比值较高,表明铁、锰的淋溶明显;而斑淀层铁、锰及游离铁含量普遍高于上下土层,Al₂O₃/Fe₂〇₃比值降低,晶质铁含量明显增加,并形成各种形态的铁、锰新生体淀积。但随熟化度的提高,耕层铁的游离度和络合度都有提高的趋势。
在水耕熟化过程中,一方面,由于灌溉水的浸渍和下渗,导致土壤粘粒的机械淋移和化学淋溶,使耕层粘粒明显减少,而淀积层粘粒含量增加。据分析,无论是乌黄泥田还是黄泥田,耕层<0.001毫米粘粒含量由红壤的29.38%减少到18.51%~22.1%,物理性粘粒由57.14%减少到39.8%~48.75%,心土层粘粒含量显著增加。粘粒的淀积层位逐渐下移,有利于形成较为理想的土体构型。另一方面,由于长期灌溉,水携带泥沙的沉积和施用河泥、塘泥的影响,导致稻田耕层逐年增高,颗粒组成明显改变。如平原地区水稻土,随着耕作历史的延长和熟化度的提高,灌淤层不断增厚,耕层质地多趋向中壤一重壤方向发展。不合理的灌溉和耕作,又往往导致耕层质地的恶化,如坡地梯田,经长期串灌的结果,导致耕层粘粒流失,土壤沙化;长期泉水浸渍和冬浸,加剧了耕层铁的还原和淋溶,则导致耕层向白土化方向发展。
2.旱耕熟化特点
自然土壤经人为耕垦,种植茶、果及旱作物之后,在长期人为耕作、施肥等影响下,逐步形成与自然土壤形态和性状不同的旱作土壤,此过程称之为“旱耕熟化”过程。福建旱作土壤地带性烙印明显。旱耕熟化过程较水耕熟化缓慢些,但耕垦之后,经改良、培育,其成土条件、成土方向和速度均有明显变化。在生物物质的分解和合成,土壤复盐基作用上表现突出。在植被茂密、有机质含量丰富的自然土壤上进行垦殖,自然植被被栽培植被所代替,有机质给源减少,疏松耕层的形成,水热条件明显改变,有机质矿化作用加强,耕垦初期有机质含量急剧下降,只有增加物质投入,才能维持一定的物质基础水平,并在人们定向培育下,肥力才能逐步提高。反之,在植被稀疏、土体侵蚀、有机质贫乏的自然土壤上进行耕垦种植时,往往同时需进行改良培育措施。因此,耕垦之后,随熟化度提高,土壤有机质含量显著提高。
由于施肥和生物积累作用,旱作土壤复盐基作用十分明显,与起源土壤相比,旱作土壤盐基饱和度较高,一般在50%~70%之间。代换性钙占代换性盐基总量的50%以上,并随熟化度加深,两者均有提高的趋势,pH值相应提高,钾、钙、镁等矿质营养有所改善。
总之,本省土壤是富铝化和生物富集两过程长期作用的结果。人类活动改变了土壤发育方向,形成肥力较高的耕作土壤。此外,中山地带土壤有黄(壤)化过程、草甸化过程,山垅谷地局部有潜育化过程,滨海平原有盐化和脱盐化过程等。这些过程均与局部地形、气候、母质和水文地质条件密切联系。
三、分布
土壤是各种成土因素综合作用的产物,各类土壤都有着与其成土条件相适应的空间分布。福建地跨中、南亚热带,自然条件复杂,境内山岭耸峙,丘陵起伏,河谷和盆地错落,地形较为破碎,母质类型多样,农业历史悠久,因此,土壤类型复杂多样。其空间分布的特点是:既具有与生物气候带相适应的地带分布规律,又有随海拔升高呈有规律的垂直分布,还有因地域因素的差异而呈多种结构形式的区域性和微域分布。
根据现有研究资料分析,福建土壤分布具有以下规律:
(一)地带性土壤水平分布
福建地跨中、南亚热带,典型的地带性土壤是红壤和赤红壤,其水平分布在一定程度上受纬度所支配。但由于境内多山,其中,闽中大山带是福建省东西部自然景观的天然分界,从而决定福建生物气候条件不仅南北有异,东西也不同。地带性土壤的水平分布,既不呈纬度状,也不呈经度状方向排列,而是在一定纬度范围内,平行于山脉走向和海岸线,以斜向的独特形式表现从东南向西北逐步过渡的特点。
然而,这两个土壤带之间并没有一条截然明显的分界线,而是呈逐步过渡的形式存在。两土壤带界线大致沿着闽中大山带的东南坡麓延伸,但又由于许多河流横穿闽中大山带向东或东南入海,而与山带垂直或斜交,海洋暖湿气流沿河谷向西北纵向延伸,造成河谷地区的热量高于相邻地区,从而改变了河谷地带的生物气候条件,界线明显向内凹入,导致赤红壤与红壤带呈锯齿状犬牙交错的分布特点。
根据前人研究,划分福建境内中、南亚热带多采用年均温19.5℃、1月均温10℃、≥10℃年积温6500℃和年日照时数2000小时等为指标,划分为南亚热带季雨林和中亚热带常绿阔叶林两个生物气候带,并结合土壤富铝化和生物循环作用强度以及铁铝积累等土壤属性,相应划分出赤红壤和红壤两个土壤带。这两个土壤带分布界线大致北自福清市的海口、宏路,经莆田县的常太、仙游县的榜头、永春县的五里街、安溪县的官桥、华安县的仙都、城关及南靖县的和溪,南迄平和县的九峰,界线东南为赤红壤地带,西北为红壤地带。这一界线南段与两个气候带的界线稍有出入。
赤红壤系在暖热湿润季雨林下发育的地带性土壤,水热条件优异,土壤脱硅富铝化作用和生物物质循环均较活跃,风化淋溶强烈,铁的游离度较高,次生粘土矿物含量较高,阳离子交换量较低。赤红壤分布区由于植被长期遭受破坏,水土流失较严重,一般肥力较低。但光热资源丰富,土壤适种性广,具有发展热带、亚热带经济作物的优越条件,且宜多熟制农业生产。因此,在利用方向上应重点发展热带、亚热带经济作物。红壤系在温暖湿润常绿阔叶林下发育的土壤,热量条件稍逊于赤红壤,水分条件较好,土壤脱硅富铝化和生物物质循环均较赤红壤弱,但生物积累最多,土壤肥力较高,在利用方向上,平地宜于发展粮食作物,山地宜于发展林业生产。本土壤带是福建用材林和商品粮生产基地。
(二)山地土壤垂直分布
福建多山,地势高低悬殊,土壤随生物气候的垂直变化而作有规律的分布。
1.南亚热带地区山地土壤垂直分布
由于受到垂直地带性生物气候的影响,福建土壤的垂直分布,自基带到山顶依次分布着赤红壤(<200~400米)—红壤(上限650~800米)—黄红壤(上限1000~1200米)—黄壤(1000~1200米以上)—山地草甸土(局部平洼山顶)见表4-14。
[=此处为表格(表4-14 福建省南亚热带地区山地土壤垂直分布比较表)=]
2.中亚热带地区山地土壤垂直分布
红壤是本区地带性土壤,也是中亚热带基带土壤。红壤基带之上,随海拔升高,生物、气候条件的变化,自下而上依次分布着红壤(600~700米)—黄红壤(上限800~1000米)—黄壤(上限1800~1900米)—山地草甸土(局部洼平地段,发育比南亚热带典型),其分布规律见表4-15。
综上所述,本省土壤垂直分布具有以下特点:
(1)地理位置不同,不但基带土壤各异(中亚热带的红壤和南亚热带的赤红壤),而且各类土壤分布的上限差异明显。梅花山和黄岗山地处中亚热带,其主要土壤类型也相同,但因所处纬度不同,同类土壤出现的海拔也就不同。梅花山纬度比黄岗山低2°多,在相同海拔上,前者气温较高,湿度较低。因此,同类土壤分布界限约高200~300米。南亚热带情况类似。总的趋势是自南向北各类土壤分布上限呈有规律地下降。下降幅度为海拔差的50~250米。经度或坡向不同,各土壤带分布上限也有差异。一般山体高大,东西走向的山地,南坡土壤分布上限比北坡高约100米;北东走向山脉,东南坡要比西北坡高50~100米。这与水热条件东西、南北变化是吻合的。
(2)南亚热带受山体高度限制,黄壤带幅窄或缺失,且多因地势高,风力强劲,高大乔木难以正常生长,多见中生和湿生草本植被和灌丛,草甸化过程较为明显,并常与山地草甸土呈复区分布。中亚热带山地黄壤带幅宽,相当于海拔差的550~850米,其原因之一是中亚热带的热量带较南亚热带低一个带。在相同海拔上,中亚热带山地热量要比南亚热带低,湿度要大,各山地土壤带分布高度相应比南亚热带低,因为气温低,土壤相对湿度较大,土壤淋溶和水化作用更强烈,土壤有机质积累更快。同时,中亚热带山地山体高度大(如黄岗山海拔2158米),由于地形雨影响,山地降水量较多,土壤相对湿度大,更有利于铁、铝氧化物的水化,其表土层及淀积层均有明显黄化作用,因此黄壤较为发育。
(3)据外省一些土壤调查资料,在热带、亚热带山地如台湾玉山西坡、云南哀牢山、安徽黄山、江西武夷山西北坡、四川峨嵋山等处土壤垂直带谱中,黄壤是经黄棕壤过渡到山地草甸土。也曾有过报道,福建武夷山海拔1400~1800米为黄棕壤地带。福建师范大学地理系土壤教研室及1984年闽、浙、赣三省土壤联合调查,认为这一地带气候温凉湿润,植被仍以常绿落叶阔叶林为主,林下土壤有机质层较厚,土壤有机质含量较高,虽有粘粒下移现象,但未见明显粘化层,次生粘土矿物以高岭石和水云母为主,出现较多三水铝石,土壤盐基饱和度<30%,粘粒Si〇₂/Al₂O₃<1.6,Si〇₂/Al₂O₃<1.4。这些数值均小于在落叶阔叶林植被下发育的黄棕壤。据此,应将本区在山地草甸土以下的黄色或棕黄色土壤划为黄壤。
(4)前人研究认为,在本省一些千米以上的孤峰如黄岗山、戴云山,顶部因地形平缓,山顶风力大,林木难以定居,只适于草类生长,加之山顶气候冷湿,有利土壤有机质的积累,这些都为山地草甸土的发育提供客观条件。山地草甸土的分布高度,取决于山体高度,黄岗山比戴云山高,前者山地草甸土的分布下限及相应的黄壤上限均较后者高。但在梅花山诸多的中山顶部却未见草甸土带,只在一些山间谷地有零星的分布,这可能与那里的地形较破碎,坡度较大(多>20。),排水条件较好而不具有草甸植被生长的立地条件有关。
(5)山地海拔愈高,相对高差愈大,山地垂直带谱结构愈完整,带幅愈宽。如:黄岗山,海拔2158米,不仅垂直带谱齐全,而且各带幅均较宽。
土壤资源的开发利用,应根据土壤的分布规律,因地制宜,扬长避短,以取得良好的经济、社会和生态效益。
(三)地域性土壤分布
本省土壤的水平和垂直分布,是广域的土壤分布。在此基础上尚有一系列区域性土壤分布,它虽因生物气候带的不同而有所变化,但主要是因区域地貌结构类型、成土母质、水文和水文地质、成陆历史及人为生产活动等非地带性因素不同,从而形成形态不一,结构多样的土壤区域分布。根据土壤的组合特点,本省地域性土壤分布大致可归纳为以下几类:
1.沿海平原土壤成带状分布
福建平原主要集中于东南沿海,位于闽江、木兰溪、晋江和九龙江等四大河流的下游,称为福建四大平原。它们处于马蹄形盆谷内,背山面海,三面环山,谷口向东或东南敞开。
这些平原原是海湾,沉积有淤泥层。后由于海岸上升,又为河流冲积物所加积,形成冲积一海积平原。瀕海地带又有由风力、波浪、岸流、潮汐等影响所形成的沙丘和沙滩,与山地丘陵接触的边缘地带又有洪积物加积,因此,各类土壤的空间分布基本平行于岸线,呈带状分布。一般自滨海滩涂到平原台地,依次分布着潮间盐土—(滨海风沙土)—滨海盐土—盐斑田(咸田或盐斑田)—盐渍性水稻土(埭田—乌埭田)—潴育性水稻土(乌泥田或灰泥田)—渗育性水稻土(黄泥田)—赤土—侵蚀赤红壤。港湾地区,通常是三面丘陵台地环抱,一面临海,呈马蹄状地形,土壤组合与上述相似,但其空间分布受地形控制而呈马蹄形带状分布。只是港湾大小和形态不同,其土壤组合及分布形式略有差异,但都呈带状排列。
2.山间盆地土壤呈盆状分布
福建山地丘陵中散布众多的盆地,其中,大多是在构造的基础上,经流水拓展而成。其特点是,四面环山,盆底沿河两岸有漫滩,平原和2~3级阶地发育,并与四周山丘相连,构成层度地形。虽然各个盆地面积不大,但因数量很多,在福建农业生产中占重要地位。山间盆地多以种植水稻为主,产量虽不及滨海平原区,但受台风影响小,并有水源保证,较为稳产。盆地内虽同是水稻土,但在质地和有机质水平上却呈有规律的变化。从盆地底部河流两岸开始及至山地丘陵坡麓,地势逐渐升高,土壤质地逐渐变粘,水稻土的土种组合依次是潮沙田—灰沙泥田—乌沙田—乌泥田—灰泥田—灰黄泥田—黄泥田。土壤有机质水平与农业生产历史长短、经营集约化程度高低有关。土壤有机质含量以乌泥田最高,它分布在居民点周围,向上(黄泥田)和向下(潮沙田)两端逐渐下降。
3.丘陵谷地水稻土呈藕节状分布
水稻土的发育与水源条件关系至为密切,因此它主要沿河谷展布,特别是集中于河流下游的平原区和上游的河谷盆地。此外,在山间谷地的山垄和山坡地上也有一定数量分布。福建水系十分发达,呈格子状或树枝状分布,盆谷镶嵌其间,由于受断裂构造的控制,加之河流流经地区的岩性和外力作用的差异,形成峡谷和盆谷相间排列的特点。水稻土沿着这些河谷地貌发育的结果,形成藕节状分布的格局,自谷底向丘陵顶部形成类同的土壤组合。中亚热带地区,自谷底向丘陵顶部,依次分布着潮沙田—灰沙泥田—灰泥田和冷烂田—黄泥田—红壤—红壤性土。南亚热带地区,自下而上依次分布着潮沙田—灰沙泥田—灰泥田(局部冷烂田)—黄泥田—赤土或赤沙土—赤红壤—赤红壤性土。各类土壤的组合面积比例,因母质类型,流水作用和地形结构而异,很大程度上受新构造运动的控制。一般深切割谷地,谷底以潜育性水稻土(冷烂田、青泥田等)为主,镶嵌有灰泥田和灰沙泥田;谷坡多红壤性土和侵蚀红壤,局部缓坡带为红壤。浅切割宽谷,谷底则以潴育性水稻土(灰泥田、灰沙泥田等)为主,局部出现冷烂田;两侧冲洪积扇分布灰黄泥田及赤土、赤沙土或红泥土、红泥沙土;谷坡为红壤、侵蚀红壤,丘陵顶部多为红壤性土及粗骨土。
4.平原河网地区土壤呈梯状分布
各大河流入海口的河口平原,系海河交互沉积的产物。此处地势低平,河网密布,由于其成陆年代、耕垦历史及经营集约程度的不同,土壤脱潜、脱盐和熟化程度明显差异,土壤分布呈有规律递变,成为梯状(图4-9)。一般沿河而下,耕垦历史越短,地下水位越高,土壤脱盐熟化度越低。
(1)平原上段。地势稍高,耕垦历史悠久,土壤脱盐彻底,熟化度较高,氧化层较厚。土壤为以灰泥田、青底灰泥田、乌泥田、青底乌泥田及部分乌埭田为主的组合形式。
(2)平原中段。具有上、下段之间的过渡特征,以盐溃型水稻土、潴育性水稻土为主。一般自主河道向两侧,依次分布埭田、灰埭田、乌埭田、青底灰泥田、灰泥田等土种。
(3)平原下段。以盐溃水稻土为主,自主河道向两侧,依次分布盐斑田、埭田、灰埭田、青格灰泥田等土种。
5.山地不同坡向非对称性分布
福建断层地貌相当发育,出现许多断崖和断谷,在戴云山和武夷山两大山带的西北坡表现尤为突出。两大山带都存在西北坡陡峻、东南坡平缓的现象。因此,西北坡土层浅薄,许多地方基岩裸露,土壤不连片,呈斑状分布,东南坡土壤连片,有一定厚度土壤发育。山体两侧土壤发育程度不同,形成鲜明对比。海岸带的土壤情况则有些不同,临海的东南一侧,大多基岩裸露,或经风蚀、水蚀形成粗骨性土壤,而在西北背风一侧,则有一定土壤发育。
(四)耕作土壤分布
土壤是农业基本和普遍的生产资料。肥力是土壤的本质特征。它有自然肥力和人为肥力之别。这两种肥力并存于土壤中。在一定条件下,肥力消失可以转化为肥力增长,瘦土变肥土。但在另一条件下,肥力增长又可以转化为肥力消失,肥土可以变瘦。耕作土壤的演变规律是复杂的。当土壤的演变历史、原因和土壤演变途径完全揭示并被人们所掌握时,人们就可以定向培育土壤,使之成为高产、稳产农田。
耕作土壤是人类劳动的产物。它的演变深受人为活动的影响,俗话说:“粗耕土生草,精耕土出宝”,“人勤地不懒,瘦土变成金”。在人为作用下,可以变沙漠为绿洲,使瘦土变良田。土壤是不断发生、发展和变化的,可以而且能够被人们所掌握和改造。凡耕作合理、精耕细作的,就能缩短土壤的演替过程,并能被培育成高产稳产农田,如乌泥田、菜园土等,若在不良耕作条件下,肥沃土壤也会退化变成不毛之地,如“反酸田”、“反盐田”等。为此,必须深入地研究各种土壤的演变,摸清其来龙去脉,掌握其特性和相互关系,才能促进各种土壤更快地朝着人们预定的方向发展,以保证农业生产持续增长。
福建土壤的几种演化图式:
1.滨海盐土的演变规律:
滨海盐土分布在沿海24个县、市、区,面积21.29万公顷,占全省土地总面积的1.96%。经过种植水稻而演化为盐溃型水稻土和潴育型水稻土的面积并不大。
2.丘陵坡地红壤、黄壤的演变规律:
红壤、黄壤丘陵地经过耕作,演变为可以种植粮食作物和经济作物的耕作土壤,在本省耕作土壤中占有最大的面积,分布全省各地。
3.冷烂田的演化:
冷烂田经过“水改”、“土改”、“肥改”等各种措施种植水稻后,发育为潴育型水稻土的耕作土壤,在本省山地较为普遍,多呈斑点状分布,在中低产田中占有一定面积。
知识出处
《福建省志·地理志》
出版者:方志出版社
本志由总概述、大事记、地图集、专业分志、人物志和附录等部分组成。
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