皖北地区砂姜土的成因探讨

陈根

摘 要：皖北的砂姜土，主要分布于临泉、涡阳、宿州及泗县以南，沿淮岗洼地以北的河间平原地区。砂姜土所处河间平原地区，地表水和地下水流动不畅，加之粘土成分含量高，孔隙较小，蓄水能力弱，通气透水性差，膨胀收缩性大，耕作不良，干时龟裂，湿时泥泞。由于经济发展蒸蒸日上，工程建设的日益增多，遇到的工程地質条件千差万别，特别是近年来，皖北地区的工程越来越多，如何合理的利用地层特征，因地制宜的利用浅层砂姜土的工程特性，为工程服务，节约资源，了解砂姜土的成因成为摆在面前的一道难题。该文从自然条件及地质历史和物质组成及结构特征来探讨砂姜土的成因。

关键词：砂姜黑土 皖北地区 碳酸钙结核

中图分类号：S155 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（c）-0047-02

安徽淮北平原的砂姜土，主要分布于临泉、涡阳、宿州及泗县以南，沿淮岗洼地以北的河间平原地区。约占地区总耕地面积的53%。砂姜土所处河间平原地区，地表水和地下水流动不畅，加之粘土成分含量高，孔隙较小，蓄水能力弱，通气透水性差，膨胀收缩性大（有人成为膨胀土），耕作不良，干时龟裂，湿时泥泞。

由于经济发展蒸蒸日上，工程建设的日益增多，遇到的工程地质条件千差万别，特别是近年来，皖北地区的工程越来越多，如何合理的利用地层特征，因地制宜的利用浅层砂姜土的工程特性，为工程服务，节约资源，成为摆在面前的一道难题。

1990年出版的《中国土壤》（第二版）中将其作为一个独立的土类“砂姜黑土”加以命名。砂姜黑土的母质多为老的河流湖相沉积物以及近代河流沉积物等，以石灰性母质为主，富含粘粒，粘土矿物以2∶1型蒙脱石类型膨胀性次生矿物为主，在低洼的富含Ca/Mg环境下粘粒表面被Ca、Mg饱和，从而可能会发育成具有高度的胀缩和扰动性，旱季容易出现裂缝，具有楔形结构和滑擦面[1]。

1 自然条件及地质历史

皖北地区属于暖温带半湿润气候区，全年平均降雨量850～900 mm，平均气温14℃～15℃，无霜期207～217天，年均土温16～18℃，日平均气温在0℃以下的天数一般不到15天。同时，皖北地区作为古老的河湖沉积平原，地形广阔平缓，地面坡降1/7 000～1/10 000，虽然地形起伏不大，但是分布着大大小小的很多蝶形洼地。天然河沟不发育，排水不畅，地面径流在田间滞留时间长，造成雨季和丰水季节内涝成灾。

以上诸多原因，加上人工修建的水利施设不完善，就土壤性质而言，有效蓄水能力差，通气性能差，易涝易旱，另外，此地位于河道中下游，部分地区属于泄洪区，遇到洪水期，一片汪洋。地下水位高，一般埋深在地面下1.5～2.0 m，100～200 mm降雨就容易升到地面，其毛细管性能较弱，供水能力较小。土层50 cm以上土壤的水分损失很快，而50 cm以下土层的水分向上运动及其缓慢，远远不能及时不急上层土蒸发而短缺的水量，容易干旱。

从地质年代上看，全新世中期，皖北地区地壳继续下沉，在淮北平原上普遍堆积了一层青黄杂色、棕黄色粉质粘土和粉砂、粉土。富含游离的碳酸钙，由于沉积时间长，在漫长的成土过程中，经过季节性积水时期，碳酸钙已被淋洗到地层，加上地下水位的影响，即在此种老冲击母质上发育成砂姜土。

根据刘良梧对蒙城县砂姜的年龄进行的研究，0.76～1.06 m深处的砂姜形成于全新世（Q4），距今约6 892年；1.06～1.55 m深处的砂姜和2.6 m以下的砂姜盘，形成于晚更新世，年龄分布为15 250年和27 851年左右。可见，随着砂姜的分布越深，地质年龄越大。可得出的结果是，同一剖面黑土层的年龄，其形成晚于刚砂姜，更晚于砂姜盘[2]。

砂姜土的成土年龄比发育于沿河的黄泛物质的黄潮土早的多，是古老的耕作土壤，在公元前132年，距今2147年黄河多淮以前，砂姜土曾遍于淮北平原全境。公元983年、1017年、1079年、1194年黄河多次南泛，自1194年到1855年，其间661年黄河主要夺淮时期。自公元1194年黄河大取南泛以来，至今821年，所以黄泛物质可以覆盖在砂姜土之上。

2 物质组成及结构特征

砂姜即石灰结核，又称碳酸钙结核。砂姜一般在0.7～1.0 m出现，局部洼地0.2～0.3 m即可见，更有甚者直接出露地面。而砂姜盘一般在3.0 m出现[3]。

砂姜土的主要特点是，具有双层性，可以分为“黑土层”和“砂姜层”。由于天然排水条件较差，积水时间较长，但是积水不深，生长的喜湿性草本植物死后，在积水和湿润条件下进行分解，土壤表层积累部分有机质，待到春季雨水到来前，积水退干，气温升高，又进行气性分解，如此，往复循环，由于生物累积和积水作用的共同影响，形成了黑土层，层厚一般在0.5～1.0 m，多为灰色或黑色。黑土层的颜色虽然偏黑，但是有机质含量不高，一般在1%左右，超过1.5%的不多，加上粘粒含量高，粘粒含量高达30%～40%，粉砂的含量比粘粒高，多在40%～50%。粘土矿物以蒙脱石为主，胀缩系数大，具有一定的“变性”特征，但是变性特征没有普遍性。

皖北地区的砂姜土层，剖面比较明显，从上往下次序一般为：耕土层-梨底层-残留黑土层-脱潜砂姜层-砂姜层。黑土层棱柱状结构发育明显，结构面上有胶膜。这种胶膜，不是粘粒胶膜，而是在干湿交替条件下，结构面相互挤压错动，形成光滑而密实的结构面。这种结构既不利于保水，也不利于抗旱（干旱时毛管水被切断），还会影响作物根系生长。耕土层经过冰冻后会形成有棱角的碎粒状结构，这种结构，并非团粒结构，水稳性不强。

砂姜土按其形态可分为面砂姜（未硬化的砂姜）、刚砂姜（硬化的砂姜）和砂姜盘（硬结成盘的砂姜）。面砂姜和刚砂姜一般在剖面的0.6～0.7 m深处出现，刚砂姜存在面广，而面砂姜只在局部低洼的地段和靠近古河道的地方存在。刚砂姜一般随着深度加深而增大增多。

3 结语

（1）砂姜是在生物作用下产生的二氧化碳加大了土壤上层碳酸钙的溶解度，使之成为水溶性的碳酸钙向下淋溶，但地下水排泄不畅，水位较高，淋漓不深；旱季，重碳酸钙又变成碳酸钙，在土层局部积累起来而形成。

（2）砂姜土剖面比较明显，从上往下次序一般为：耕土层-梨底层-残留黑土层-脱潜砂姜层-砂姜层。

（3）砂姜土具有双层性，可以分为“黑土层”和“砂姜层”。

（4）砂姜土按其形态可分为面砂姜、刚砂姜和砂姜盘。

参考文献

[1] 李德成，张甘霖，龚子同.我国砂姜黑土土种的系统分类归属研究[J].土壤，2011，43（4）：623-629.

[2] 张俊民，过兴度.蒙城县砂姜黑土基本特征的研究[J].安徽农业科学，1988（1）：54-60.

[3] 苏亚.砂姜黑土成因与综合治理的途径[J].安徽农业科学，1984（3）：60-65.