湘东花岗岩发育水稻土在中国土壤系统分类中的归属

彭 涛，欧阳宁相，张 亮，b，盛 浩，b，*，周 清，b，黄运湘，b，张杨珠，b

(湖南农业大学 a.资源环境学院；b.土壤研究所，湖南 长沙 410128)

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(10): 1726-1732

彭涛，欧阳宁相，张亮，等. 湘东花岗岩发育水稻土在中国系统分类中的归属[J]. 浙江农业学报，2017，29(10)： 1726-1732.

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.10.19

2017-05-05

国家科技基础性工作专项(2014FY110200A15)

彭涛(1994—)，男，湖南衡阳人，硕士研究生，主要从事水田土壤分类与利用研究。E-mail: 534846081@qq.com

*通信作者，盛浩，E-mail: shenghao82@hunau.edu.cn

湘东花岗岩发育水稻土在中国土壤系统分类中的归属

彭 涛a，欧阳宁相a，张 亮a，b，盛 浩a，b，*，周 清a，b，黄运湘a，b，张杨珠a，b

(湖南农业大学 a.资源环境学院；b.土壤研究所，湖南 长沙 410128)

选取湘东7个起源花岗岩风化物的水稻土样点，按中国土壤系统分类指标体系，野外系统调查成土环境、描述土壤剖面形态，室内分析理化性质，研究其在中国土壤系统分类中的归属，评述土系的生产性能。结果表明，在水耕人为土亚纲下，划分出铁聚和潜育水耕人为土2个土类，普通铁聚水耕人为土和普通潜育水耕人为土2个亚类，进一步划分出6个土族和7个土系(车溪系、刘家场系、双家冲系、红阳系、柏树系、湾头系和福安系)。对于同一地区类似母土/母质发育的水耕人为土而言，基于系统分类的定量化指标(颗粒大小和质地层次)比基于发生分类的定性判定具有更强的划分能力。

人为土；诊断层；诊断特性；中国土壤系统分类；基层分类；农业生产利用

水稻土是重要的耕作土壤之一。湖南是水稻生产大省，水稻土面积276万hm2，约一半分布在湘东、湘中丘陵区[1]，其土壤质量对湖南乃至全国的粮食安全都具有重要意义。长期以来，水稻土发生分类体系一直占据主导地位，在认识水稻土非地带性规律、土壤区划和制图上起过重要作用。近40 a来，重视定量指标的中国土壤系统分类兴起，并逐步与水稻土发生分类并行使用[2-3]。然而，中国土壤系统分类在基层分类单元上仍有待加强。目前，仅在浙江[4]、湖北[5]、海南[6]、闽北[7]、长江三角洲[8]以及成都平原[9]等地有少量水稻土在系统分类中的归属研究，这对我国占世界1/4的水稻土面积来说远远不足。本研究以湘东起源于花岗岩的典型水稻土为对象，试图按中国土壤系统分类指标体系划分基层分类单元(土族、土系)，探索类似起源母土(母质)下基层系统分类指标，评述土系生产性能和改良方向，为当地农业生产和作物布局提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 研究区和采样点概况

选取湘东地区的株洲、湘潭、岳阳3个地级市为研究区域。研究区地势东南高、西北低，地貌有山地、丘陵、盆地和平原。山地岭谷相间，以花岗岩为主，丘陵岗地之间分布小盆地，盆地边缘为花岗岩体的低山。气候属中亚热带湿润季风气候，年均气温16～19 °C，年降水量1 300～1 500 mm，无霜期260～280 d[1]。成土母质复杂，主要有花岗岩风化物、板、页岩风化物、第四纪红色黏土、紫红色砂、页岩风化物、河湖沉积物。按《湖南土壤》[1]、《湖南土种志》[10]中对花岗岩及其发育水稻土土种的分布描述、分类，结合湖南省母质分布图、土地利用现状图、高程图、交通图，野外选取花岗岩风化物发育水稻土7个典型样点：样点1，剖面编号43-ZZ11，剖面构型Ap1-Ap2-Bgr1-Bgr2-Br1-Bg，采样地点株洲市炎陵县十都乡车溪村安家组(26°33.832′N、113°55.491′E)，海拔281 m，小地形为坡；样点2，剖面编号43-ZZ14，剖面构型Ap1-Ap2-Bgr-Bg，采样地点株洲市攸县槚山乡贺家湾村刘家场组(27°15.229′N、113°19.074′E)，海拔118 m，小地形为沟谷地；样点3，剖面编号43-ZZ19，剖面构型Ap1-Ap2-Br-Bg-C-Cg，采样地点株洲市芦淞区白马关乡双牌村双家冲组(27°47.322′N、113°15.663′E)，海拔79 m，小地形为阶地；样点4，剖面编号43-XT07，剖面构型Ap1-Ap2-Br1-Br2-Br3-Bg，采样地点湘潭市湘乡县月山乡红阳村廖家湾组(27°49.610′N、112°19.174′E)，海拔98 m，小地形为阶地；样点5，剖面编号43-YY13，剖面构型Ap1-Ap2-Br11-Br12-Br13-Br14，采样地点岳阳市平江县南江镇柏树村上铺组(28°56.061′N、113°46.097′E)，海拔191 m，小地形为阶地；样点6，剖面编号43-YY18，剖面构型Ap1-Ap2-Br1-Br21-Br3，采样地点岳阳市岳阳县月田镇湾头村邹鲁组(29°05.510′N、113°34.450′E)，海拔113 m，小地形为高阶地；样点7，剖面编号43-CS23，剖面构型Ap1-Ap2-Br1-Br2，采样地点长沙市开福区北山镇福安村周公祠组(28°23.112′N、113°02.545′E)，海拔57 m，小地形为阶地。

1.2 样品采集与室内分析

在小地形类似、水稻土面积较大的地形部位，选取人为干扰少的点位，观察面面向阳光照射方向，挖掘标准土壤剖面(深1.2～1.5 m，宽1.2 m，长2.5～3.0 m)。剖面左侧1/3修出自然面，右侧保留为光滑面，依目视(颜色、根系、砾石、锈纹锈斑-结核-胶膜等新生体差异、亚铁反应)和触觉(土壤结构体、坚硬度或松紧度、土壤干湿状况)特征划分土壤发生层次。参考《野外土壤描述与采样手册》(定稿，2015)描述成土环境和剖面形态，拍照记录剖面及周围景观，采集发生层样品，带回室内分析。

土壤容重采用环刀法测定；机械组成采用吸管法测定；质地分类采用USDA分类；pH测定采用电位法(液土体积质量比2.5∶1)；阳离子交换量及交换性盐基组成测定采用乙酸铵交换法(阳离子交换总量使用凯氏定氮法，K+、Na+使用火焰光度法，Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定)；土壤游离铁采用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠法(DCB法)测定[10]。基于XRD方法和CEC及元素含量的测定结果综合分析矿物学型。

基于经验公式Tsoil=55.89-0.645×纬度-0.004×海拔-0.153×经度，估算土壤温度[11]。

2 结果与分析

2.1土壤剖面形态特征

土壤剖面润态颜色色调介于2.5～10(均值6.0)，明度介于3～6，彩度介于1～8(表1)。土体深厚，大多>1.2 m，耕作层(Ap1)介于12～18 cm(平均约15 cm)，43-ZZ11和43-YY18剖面上耕层浅薄(仅12 cm)；底土频现潜育特征，如B层、C层。土壤剖面上结构发育明显，以棱块状和块状为主，在结构体表面和管道普遍存在黏粒-铁锰胶膜、铁斑纹和铁锰斑纹，数量从很少量到多量。土体内未发现明显铁锰结核，可能与花岗岩风化物形成土壤的质地通透有关。土体存在强烈人为干扰，底土中常有瓦片、瓷片、木片、砖头的侵入体。经野外诊断，土壤剖面出现典型的水耕表层、水耕氧化还原层。

表1供试土壤的剖面形态特征

Table1Morphological characteristics of sampled soil profiles

剖面编号ProfileNo．深度Depth/m发生层Horizon颜色(润态)Soilcolor(Moiststate)土壤结构Soilstructure松紧状况Tightnesscondition土壤新生体数量QuantityofneogenicsoilbodyABC侵入体Soilintrusions43⁃ZZ110～12Ap125Y⁃3/2AcL————12～25Ap225Y⁃3/2ABSSS————25～40Bgr125Y⁃3/2ABSSS++++———40～65Bgr225Y⁃3/3ABSSS++———65～115Br125Y⁃4/3ABSSS++++———115～150Bg25Y⁃4/2ABSSS———Ti43⁃ZZ140～18Ap110YR⁃3/4AcVL————18～25Ap210YR⁃3/4ABSSS+++++——25～85Bgr10YR⁃3/4ABSSS+++———85～140Bg10YR⁃4/2ABSSS———WT43⁃ZZ190～17Ap110YR⁃5/3AcL—++——17～23Ap210YR⁃4/4BlSSS++++——23～48Br10YR⁃6/4BlSSS++++++++—Ti48～102Bg10YR⁃5/4BlSSS++++—+++Ti102～125C10YR⁃6/8BlVS+—+Ti125～148Cg10YR⁃5/8BlVS++++—++++—43⁃XT070～15Ap125Y⁃4/3AcL+++——15～22Ap225Y⁃4/4BlSSS+++++——24～39Br1125Y⁃4/3BlSSS++++++——39～60Br1225Y⁃4/4BlSSS—++++—Ti60～100Br1325Y⁃4/4BlVS+++++++—Ti100～140Bg25Y⁃5/1BlS++———43⁃YY130～16Ap110YR⁃3/2AcL+———16～24Ap210YR⁃3/3BlS+++++——24～40Br1110YR⁃5/3BlS+++++——40～55Br1210YR⁃4/4BlVS+++++——55～90Br1310YR⁃4/4BlS+++++++——90～135Br1410YR⁃5/4BlVS+++++++++—Ti43⁃YY180～12Ap110YR⁃4/3GrL————12～20Ap210YR⁃5/4BlS+++++—BT20～50Br110YR⁃6/4BlVS+++++++—BT50～70Br2110YR⁃6/3BlS++++++++—BT70～125Br2210YR⁃6/4BlS++++++++++—BT43⁃CS230～14Ap125Y⁃4/3GrL+++——14～34Ap225Y⁃4/3BlS+++++——34～78Br125Y⁃45/6BlS++++++——>78Br225Y⁃5/6BlS++++++++——

Ac，粒状；AB，棱块状；Bl，块状；Gr，团粒状。L，疏松；VL，极疏松；SSS，稍坚实-坚实；S，坚实；VS，很坚实。A，黏粒-铁锰胶膜；B，铁斑纹；C，铁锰斑纹。Ti，瓦片；WT，木片+瓦片；BT，砖头+瓷片。+，很少量；++，少量；+++，中量；++++，大量；+++++，很大量。

Ac， Acinose; AB， Angular blocky; Bl， Blocky; Gr， Granular. L， Loose; VL， Very loose; SSS， Slightly solid-soild; S， Solid; VS， Very solid. A， Clay-iron and manganese oxides; B， Iron streak; C， Iron and manganese streak. Ti， Tiles; WT， Wood and tiles; BT， Bricks and tiles.+， Quite a little;++， A little;+++， Medium;++++， A lot;+++++， Quite a lot.

2.2 土壤主要理化性质

野外估测，土壤剖面几乎无明显砾石(<5%)。室内分析表明，质地以壤土组(特别是砂壤土)为主，黏粒含量介于80～373 g·kg-1，剖面黏化率较低，介于0.4～1.4，仅2个样点(43-ZZ19、43-CS23)剖面出现黏化层(表2)。43-ZZ11和43-ZZ14水提土壤pH介于5.0～5.5，为酸性反应；其他5个剖面均有控制层段的部分pH≥5.5，为非酸性反应。随剖面加深，样点pH变化不大(43-ZZ11、43-ZZ14和43-ZZ19)，也有样点pH呈升高趋势。游离氧化铁含量介于2.9～33.9 g·kg-1。

表2供试土壤剖面的主要理化性质

Table2Main physicochemical properties of sampled soil profiles

剖面编号ProfileNo．发生层Horizon各粒径(mm)颗粒组成Mechanicalcomposition/(g·kg-1)砂粒Sand(2．00～0．05)粉粒Silt(0．05～0．002)黏粒Clay<0．002质地SoilTexture黏化率B/E(A)Clay容重Bulkdensity/(g·cm-3)黏粒CEC7ClayCEC7/(cmoL·kg-1)pH游离铁Freeiron/(g·kg-1)43⁃ZZ11Ap1651220129SL—089805134Ap2726144131SL101321135046Bgr1713150138SL11147905258Bgr2748134119SL09153785448Br1705179116SL09175705389Bg80610985SL0715942552943⁃ZZ14Ap1560310130SCL—0881025094Ap2659234107SCL08127895178Bgr701181117SCL0915011951105Bg671222107SCL0813399503443⁃ZZ19Ap1419373208L—09410648162Ap2576212212SCL101189247254Br516260224SCL111159147265Bg510220271SCL131228350287C167125080SL041503860251Cg524216260SCL12133965425343⁃XT07Ap1427371202L—08414356123Ap2577299124SL0611911563177Br1158731895SL0514411264162Br12573319107SL0514611765166Br13553338109SL0514911967179Bg503356141SL07130128667843⁃YY13Ap1453391156L—1041405142Ap2488383130L081521015399Br11592288120SL08170865570Br12599279122SL08186736148Br13581274145SL091838062112Br14687184129SL0817418658243⁃YY18Ap1330482188L—1108050123Ap2493372135L071188450339Br1475398127L071428557188Br21436422142L081459559271Br3437403161L091371155928243⁃CS23Ap1475254270L——1454556Ap2483238279L10—8853254Br1349294356CL13—2145398Br2339288373CL14—17862112

SL，砂壤土；SCL，砂黏壤土；L，壤土；CL，黏壤土。

SL， Sandy loam; L， Loam; SCL， Sandy clay loam; CL， Clay loam.

2.3 供试土壤的诊断层与诊断特性

按《中国土壤系统分类检索(第三版)》中诊断层、诊断特性及控制层段的标准，样点剖面都具备水耕表层和水耕氧化还原层的诊断表下层。43-YY13、43-YY18和43-CS23 样点土壤剖面具有铁聚特征，而43-ZZ11、43-ZZ14、43-ZZ19和43-XT07样点土壤剖面具有潜育特征。按张慧智等[11]的方法，得到7个采样点50 cm处土温为19.0～20.5 °C(均值20 °C)，属于热性。

2.4 供试土壤在中国土壤系统分类中的归属

按《中国土壤系统分类检索(第三版》对高级分类单元的划分标准，检索供试土壤的诊断层与诊断特性，7个剖面均属于人为土土纲、水耕人为土亚纲、43-YY13、43-YY18和43-CS23属于铁聚水耕人为土土类、普通铁聚水耕人为土亚类；而43-ZZ11、43-ZZ14、43-ZZ19和43-XT07属潜育水耕人为土土类、普通潜育水耕人为土亚类。

基于XRD方法和CEC及元素含量的测定结果综合分析，所选7个剖面的矿物学型中，43-CS23属高岭石型，其余6个剖面属硅质混合型，砾石含量极低(<5%)。除43-ZZ11、43-ZZ14属酸性外，其他剖面石灰性及酸碱度属非酸性(表2)。按剖面黏粒大小加权平均值和颗粒大小级别的差异(表3)，将所选7个剖面划为6个土族：43-ZZ11和43-ZZ14为砂质硅质混合型酸性热性-普通潜育水耕人为土，43-ZZ19为黏壤质硅质混合型非酸性热性-普通潜育水耕人为土，43-XT07为砂质硅质混合型非酸性热性-普通潜育水耕人为土，43-YY13为砂质硅质混合型非酸性热性-普通铁聚水耕人为土，43-YY18为壤质硅质混合型非酸性热性-普通铁聚水耕人为土，43-CS23为黏质高岭石型非酸性热性-普通铁聚水耕人为土。

在同一土族内，按土体色调差异[12]，将43-ZZ11和43-ZZ14分别划为车溪系和刘家场系。按土系控制层段的差异，将43-ZZ19划分为双家冲系、43-XT07划分为红阳系、43-YY13划分为柏树系、43-YY18划分为湾头系、43-CS23划分为福安系。

表3供试土壤土族控制层段内鉴别特征

Table3Identification characteristics of soil families in the control section of soil profile

剖面编号ProfileNo．土族控制层段Soilfamiliesincontrolsection/cm黏粒含量Claycontent/%颗粒大小Particlesize43⁃ZZ1125～10013砂质Sandy43⁃ZZ1425～10012砂质Sandy43⁃ZZ1923～10026黏壤质Clayloam43⁃XT0724～10011砂质Sandy43⁃YY1324～10013砂质Sandy43⁃YY1820～10014壤质Loam43⁃CS2334～10036黏质Clay

2.5 基层类型(土族和土系)的生产性能

在土壤系统分类中，划分基层分类单元(土族、土系)的根本目的在于为当地生产提供可行的指导意见。本研究调查的7个样点在农业生产性能上，土体发育深厚，耕层结构良好，疏松易耕。耕层以下普遍有稍坚实-坚实的犁底层，利于防止耕层水肥漏失。质地较轻，以砂壤土、壤土为主，通透性好。刘家场系、双家冲系、福安系底土的质地为砂黏壤土，黏重紧实，利于保水保肥。刘家场系、湾头系耕层浅薄(12 cm)，不利于作物易发早发，宜适当深耕深翻，加深耕层。土壤pH(4.5～6.7)介于酸性到中性，特别是车溪系、刘家场系、双家冲系，pH值相对较低，宜适当应用石灰调节。有4个土系出现潜育特征，特别是车溪系，潜育层很浅(25 cm以下底土)，应加强排水，防止潜育作用向土体上部扩张。

根据第二次土壤普查的水田土壤生产性能评价标准[13]，本次调查的样点耕层有机质和全氮含量丰富，处于一级、二级(湾头系)水平，应适当控制氮肥总量投入，但CEC很低(表2)，土壤剖面上CEC普遍<15 cmoL·kg-1，均处于四级、五级水平，且表现出土壤供肥能力不足(表4)。花岗岩富含钾素，其发育土壤的全钾含量也较为丰富，介于1%～3%。双家冲系土壤钾含量偏低，应有针对性地补充钾肥。在土壤剖面上，全磷含量很低(0.28～1.41 g·kg-1)，耕层全磷含量也仅介于0.97～1.41 g·kg-1，尤其是湾头系，土壤剖面全磷含量低于1%，有必要合理增施磷肥。

表4供试土壤剖面养分的平均含量

Table4Soil nutrient contents of sampled soil profiles

土系名Soilseries发生层Horizon有机质Organicmatter/(g·kg-1)全氮Totalnitrogen/(g·kg-1)全磷Totalphosphorus/(g·kg-1)全钾Totalpotassium/(g·kg-1)车溪系Ap131712291261699ChexiseriesAp224711941281566Bgr110300860871564Bgr220261470941612Br19650780711700Bg6530630541874刘家场系Ap130891201041357LiujiachangseriesAp220481070701441Bgr16820510371432Bg25630800321494双家冲系Ap13945190141751ShuangjiachongAp2——066761seriesBr1364061045735Bg1152049048719C3950270281657Cg895056054785红阳系Ap144922111321586HongyangseriesAp221811160781607Br1111900600501720Br129530530481763Br1311180550441652Bg17610810341466柏树系Ap137391831011669BaishuseriesAp221701000831725Br1112170660641838Br126630410651764Br136550361301698Br146390361671789湾头系Ap125811420971069WantouseriesAp218351140881094Br19770580711050Br217910450741021Br310010520831106福安系Ap132962101032359FuanseriesAp26980901142359Br13350520782389Br26420570852323

3 讨论

本研究表明，湘东地区类似母质/母土(花岗岩风化物)条件下，按照中国土壤系统分类方案，在水耕人为土亚纲下检索出铁聚水耕人为土和潜育水耕人为土2个土类，普通铁聚水耕人为土和普通潜育水耕人为土2个亚类，划分出6个土族和7个土系(车溪系、刘家场系、双家冲系、红阳系、柏树系、湾头系和福安系)。按发生学分类，7个典型花岗岩发育的水耕人为土归属人为土土纲，人为水成土亚纲，水稻土土类，潜育性(43-ZZ11、43-ZZ14)和潴育性水稻土亚类，青泥田(43-ZZ14)和麻沙泥2个土属，青麻沙泥(43-ZZ11、43-ZZ14)、麻泥田(43-CS23)和麻沙泥3个土种。两者的分类结果并不一致。土壤发生分类重视成土条件和推测的成土过程，忽略土壤本身属性，容易把同一地区、同一母质处于发育不同阶段的水耕土归入同一个土类或亚类[12]。相比之下，土壤系统分类将定量化指标作为分类依据(诊断层和诊断特性)，在基层分类上精确地划分出6个土族和7个土系。直观地体现了同一母质发育的单个土体之间的差异，可为当地农业生产利用、作物布局提供直接的指导依据，对当地农业生产更具意义。基层分类中，表土质地、颗粒大小级别以及控制层段深度均可作为分类指标，探索上述指标的相对重要性是未来有待开展的研究。

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ReferenceofpaddysoildevelopedfromgraniteineasternHunaninChineseSoilTaxonomy

PENG Taoa， OUYANG Ningxianga， ZHANG Lianga，b， SHENG Haoa，b，*， ZHOU Qinga，b， HUANG Yunxianga，b， ZHANG Yangzhua，b

(a.CollegeofResourcesandEnvironment; b.InstituteofSoilScience,HunanAgriculturalUniversity，Changsha410128，China)

To study the attribution of genetic classification of paddy soil in Chinese Soil Taxonomy and explore the production ability of soil series， 7 typical profiles of paddy soil developed from granite in eastern Hunan Province were dug. The soil-forming environment and soil profile morphological characteristics were examined， and physicochemical properties were also analyzed. According to the Chinese soil taxonomy， under the suborder of stagnic anthrosol， 2 groups of fec-stagnic anthrosol and gen-stagnic anthrosol and 2 subgroups of typ-fec-stagnic anthrosol and typ-gen-stagnic anthrosol were identified. Six soil families and 7 soil series (Chexi series， Liujiachang series， Shuangjiachong serirs， Hongyang series， Baishu series， Wantou series and Fu’an series) were established. This study implied that quantitative indicators (particle size and texture profile) in Chinese Soil Taxonomy were more useful for soil basal classification than descriptive classification in genetic classification system.

anthrosol; diagnostic horizon; diagnostic characteristics; Chinese soil taxonomy; basal classification; agricultural production utilization

S155.3

A

1004-1524(2017)10-1726-07

（责任编辑高 峻)