渝东南岩溶区典型土壤的系统分类研究①

陈 林，慈 恩，连茂山，翁昊璐，谢德体



渝东南岩溶区典型土壤的系统分类研究①

陈 林，慈 恩*，连茂山，翁昊璐，谢德体

(西南大学资源环境学院，重庆 400715)

为明确渝东南岩溶区典型土壤在中国土壤系统分类中的归属，以该区域石灰岩发育的典型土壤个体为研究对象，挖掘8个典型剖面，通过野外观测、分层取样与分析，依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》进行分类检索，并与发生分类进行参比。结果表明，8个供试剖面分别被划归为3个土纲(淋溶土、雏形土和新成土)、5个亚纲、7个土类和7个亚类等系统分类高级单元；在系统分类基层单元归属上，8个剖面分别被划归为8个土族和8个土系。黄棕壤参比到简育常湿雏形土和酸性常湿雏形土，黄壤参比到简育湿润淋溶土，石灰(岩)土参比到钙质常湿(湿润)淋溶土、钙质湿润雏形土和湿润正常新成土。结合成土环境分析可知，在渝东南岩溶区海拔<1 000 m的地区，海拔越高，其水分状况越好，越容易形成黏化层；若海拔大致相同，坡度是影响土壤形成黏化层的首要因素；地形和海拔也与渝东南岩溶区的土壤水分状况、雏形层的形成等密切相关，是影响渝东南土壤系统分类归属划分的重要因素。

重庆市；岩溶区；土壤系统分类；诊断层；诊断特性

土壤分类是土壤科学水平的标志，是土壤调查制图的基础，是因地制宜推广农业技术的依据之一，也是国内外土壤信息交流的媒介[1]。随着土壤学研究的层层深入，土壤分类也在不断发展。目前，以诊断层和诊断特性为基础、定量化为特点的土壤系统分类已成为国际土壤分类的主流[21]；定量化、标准化和统一化成为国内外土壤分类发展的大趋势[1-2]。从中国土壤系统分类(首次方案)发布至今已有20余年，我国土壤学家在此期间开展了大量关于土壤系统分类的研究工作，出版和发表了一系列专题著作和论文[3-11]，完成了中国土壤系统分类高级单元的检索[1]，制定了中国土壤系统分类基层分类单元划分标准[4]，一系列区域性土壤的研究工作[12-17]也相继开展。

在国家基础性科技专项的支持下，对于重庆市境内紫色砂页岩和河流冲积物母质发育土壤的系统分类做了一系列研究工作[16-17]，但对于岩溶区石灰岩风化发育的土壤缺乏分析和总结。在渝东南地区，石灰岩广泛出露，其残坡积风化物是该区域最为主要的成土母质。因此，本文在明确渝东南岩溶区典型土壤成土特点、剖面形态和理化性质的基础上，依据现行中国土壤系统分类的原则和方法，对其进行系统分类研究，并与发生分类进行参比，旨在进一步完善重庆土壤系统分类体系，也为我国土壤的系统分类提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

渝东南，即重庆市东南部，包括两区四县，即黔江区、武隆区、石柱土家族自治县、彭水苗族土家族自治县、秀山土家族苗族自治县和酉阳土家族苗族自治县。气候类型为亚热带季风性湿润气候，气候温和，雨水充沛，四季分明，年平均气温15 ~ 18 ℃，海拔高差大，气候垂直差异大。渝东南年日照时数1 000 ~ 1 400 h，日照百分率仅为25% ~ 35%[21]；年平均降水量在1 000 ~ 1 350 mm，降水多集中在5—9月；年平均相对湿度多在70% ~ 80%[17]。渝东南地形地貌复杂多样，在其南部和东部，分别有大娄山和武陵山环绕，区县境内多为多级夷平面与侵蚀沟谷组合的山区地貌，群山连绵，重峦叠嶂，峰坝交错，沟壑纵横；地表形态以中、低山为主，兼有山原、丘陵。

1.2 样品采集与分析

利用ArcGIS软件，依据重庆市土壤图，筛选出渝东南石灰岩母质发育的土壤分布区，结合研究区地形等相关数据，划定用于研究调查的典型地体单元(即在地形、母质上相对均一的地理单元)，结合研究的土种分布和交通状况等，选取8个典型地体单元作为典型个体调查区，在每个调查区内布设1个采样点。根据预设采样点的坐标和第二次土壤普查资料，完成野外的找点、定点工作。参照《野外土壤描述与采样手册》[18](简称《手册》)的相关规定，挖掘土壤剖面，调查成土条件，观察描述剖面形态，做好记录、拍照和部分指标(如土壤颜色、石灰反应、亚铁反应等)的野外速测等相关工作；按发生层次采集土壤样品(含容重样)，并将其及时运回实验室处理、测定或待用。依据中国标准土壤色卡判别土壤样品的干/润态颜色；土壤样品的主要理化指标及测定方法如下：碳酸钙含量采用气量法测定；土壤有机碳采用重铬酸钾-硫酸消化法测定；游离氧化铁采用DCB浸提-邻菲罗啉比色法测定；阳离子交换量采用醋酸铵-EDTA交换法测定；交换性盐基采用NH4OAc(pH 7.0)浸提-原子吸收光谱法和火焰光度法测定；颗粒组成采用吸管法测定等[20]。

2 结果与分析

2.1 成土条件

由表1可见，8个供试剖面点的海拔范围为306 ~ 1 628 m，其中5个剖面点位于800 m以下的低山、丘陵区，3个剖面点位于中山区；低山丘陵区样点主要分布在其上部和中部，坡度分级为陡坡、中坡、缓和微坡，中山区样点主要分布在不同地形部位的中坡和中缓坡地带；成土母质主要为灰岩、白云岩、硅质岩等风化残坡积物；剖面Y01、Y02、Y03的土地利用方式是林地，其他为旱地。

表1 供试剖面的成土环境

2.2 土壤剖面形态

从表2可知，在125 cm深度范围内，有4个供试剖面出现R层；供试剖面的土壤色调主要为10YR、7.5YR和2.5Y，其中有5个剖面的土壤色调为10YR，供试剖面土壤干态明度介于4 ~ 7之间，干态彩度为1 ~ 6，润态明度介于3~ 5之间，润态彩度为1 ~ 6，绝大部分剖面的发生层次间明度变化不大；野外观察发现，剖面Y07的结构面上有5% 左右铁锰斑纹，剖面Y01土体中有不同数量的不规则的黄白色稍硬碳酸钙结核，剖面Y01、Y06和Y07中有黏粒胶膜出现。

2.3 土壤理化性质

由表3可见，供试剖面的土壤质地以粉质黏土和粉质黏壤土为主，各剖面发生层黏粒含量的范围为143.1 ~ 610.4 g/kg；8个剖面中，除Y05的C层外，其他层次的黏粒含量均在150 g/kg以上，除剖面Y02和Y04之外，其他剖面中均存在黏粒比大于1.20的土层。土壤pH范围在4.3 ~ 8.5之间，最高值和最低值分别出现在剖面Y05和剖面Y03中。各供试剖面的SOC含量范围为3.31 ~ 38.58 g/kg，最低值和最高值分别出现在剖面Y05的C层和Y03的AB1层中；各剖面表层SOC含量均＞9 g/kg。各剖面游离氧化铁含量较高，均在20.85 g/kg以上，其中剖面Y01、Y02、Y04、Y08游离氧化铁含量随深度增加而增加。碳酸盐含量在Y01的Bk1层和Y05的C层出现陡增现象，明显高于同剖面的其他发生层。各供试剖面发生层的CEC范围为17.79 ~ 41.63 cmol(+)/kg。各供试剖面发生层的盐基饱和度在40% ~ 63% 之间。

2.4 土壤诊断层和诊断特性

2.4.1 诊断层 由表4可知，供试剖面涉及淡薄表层、雏形层和黏化层等诊断表层和诊断表下层。①淡薄表层：依照《中国土壤系统分类检索(第三版)》中各类腐殖质表层的鉴定条件[1]，检索出剖面Y06、Y07具有淡薄表层。②雏形层：从表2、3可知，该土壤土体发育较深，土壤B层发育较好，有明显的结构特征，砾石含量不高，无黏粒淀积现象，且不符合黏化层、灰化淀积层等条件，符合雏形层的诊断标准，其中有4个供试剖面被检出具有雏形层。③黏化层：依照黏化层的鉴定条件[1]，检出剖面Y01、Y06、Y07具有黏化层(表4)，且均是由黏粒的淋移淀积所形成的。

表2 供试土壤的剖面特征

2.4.2 诊断特性 供试剖面主要涉及碳酸盐岩岩性特征、土壤水分状况、土壤温度状况、氧化还原特征、腐殖质特性、石质接触面、铁质特性、石灰性等诊断特性(表4)。

1)碳酸盐岩岩性特征：在8个供试剖面中，除Y02、Y03剖面外，其余剖面都符合：土表至125 cm范围内有碳酸盐岩岩屑或风化残余石灰，所有土层盐基饱和度≥50%、pH≥5.5[1]的诊断标准。

2)土壤水分状况：根据渝东南各区县气象站点的观测数据，运用Penman经验公式[1]估算可知，研究区内各区县气象站点的年干燥度均小于1，其中海拔800 m以上气象站点的每月干燥度也均小于1；研究区内海拔800 m以上样点(Y01、Y02、Y03)的土壤水分状况为常湿润土壤水分状况，剖面Y04、Y05、Y06、Y07、Y08为湿润土壤水分状况[17]。

3)土壤温度状况：依据《手册》[18]推荐的相关方法对各样点土温进行估算，结果表明，剖面Y02样点年均土温为15.6 ℃，符合温性土壤温度状况的诊断标准；其余剖面样点年均土温均位于16.2 ~ 19.4 ℃之间，符合热性土壤温度状况的诊断标准。

4)氧化还原特征：剖面Y07的B层有铁锰斑纹出现，符合氧化还原特征的诊断标准[1]。

5)腐殖质特性：Y01、Y02号剖面土壤植被为林地，表层具有腐殖质的生物积累，在B层有自A层落下的含腐殖质土体，且土表至100 cm深度范围内有机碳的总储量>12 kg/m2，符合腐殖质特性诊断标准[1]。

6)石质接触面：剖面Y04、Y05、Y06和Y08下垫物质为整块碳酸盐和连续板岩，均为石质接触面。

7)铁质特性：剖面Y07土壤基质色调为10YR，整个B层细土部分游离氧化铁≥40 g/kg，符合铁质特性诊断标准[1]。

8)石灰性：供试剖面Y01、Y04和Y05符合：土表至50 cm范围内所有亚层中CaCO3相当物均≥10 g/kg，用1:3 HCl处理有泡沫反应[1]的诊断标准。

2.5 系统分类归属

依据上述诊断层和诊断特性(表4)，按照《中国土壤系统分类检索(第三版)》[1]，对供试土壤进行逐级检索、命名并与发生分类结果进行参比(表5)。从表5可知，8个供试剖面分别归属为3个土纲、5个亚纲、7个土类和7个亚类等系统分类高级单元；在土纲中，对应剖面最多的是雏形土土纲；在亚类中，有两个剖面检索为棕色钙质湿润雏形土。8个剖面在土壤发生分类中归属的亚类分别是石灰(岩)土、黄壤、黄棕壤；其中发生学分类的石灰(岩)土对应的系统分类亚类最多(4个亚类)。

土族是土壤系统分类的基层分类单元，是亚类的续分，主要反映与土壤利用管理有关的土壤理化性质的分异。根据《中国土壤系统分类土族与土系划分标准》[4]，8个供试土壤可被划分为8个不同土族，之后根据样点所在乡镇、行政村或景区的名称，本文暂定各土系名如下：白果系、仙女山系、石梁子系、黄柏渡系、濯水系、里仁系、鹿角系和金沟系，并将其与发生分类结果进行参比(表6)。

3 讨论

针对渝东南地形地貌复杂多样，且局部气候受地形、海拔影响显著的特点，根据土壤成土特点及利用现状等，着重分析地形和海拔对土壤系统分类的影响。供试的8个土壤剖面有3个被划分为淋溶土土纲，3个剖面中均有黏粒胶膜。其中，剖面Y06和Y07为旱地，土壤剖面发育深厚，其海拔相对较低(420 m和454 m)，虽为湿润水分状况，但相对较高海拔地区，其水分状况依然较差，但剖面所处坡度较小，表层土壤未受到严重侵蚀，水分不易流失，土壤形成黏化层，被划分为淋溶土土纲。剖面Y01为林地，除具有碳酸盐岩岩性特征外，还具有腐殖质特性，说明该区域成土过程中生物作用比较强，虽所处位置坡度较大，但海拔为938 m，由于其优越的水分状况(常湿润)，黏粒受淋溶作用从主体上部向下移动并于底层淀积，土壤形成黏化层，该剖面虽在土壤发生分类中为黄色石灰土，但在土壤系统分类中却划分为淋溶土土纲。供试的8个土壤剖面有4个划分为雏形土土纲。剖面Y02和Y03中有机质的积累比剖面Y07更明显，且海拔在1 400 m以上，在自然植被下，有明显的枯枝落叶层和腐殖质层，其表层有机质含量也远高于其他剖面，降雨量大导致盐基的大量淋失，土壤呈微酸性反应，土体中没有黏化层发育，因此，这两个剖面发育的黄棕壤虽在发生分类中隶属于淋溶土纲，但在系统分类中划为了雏形土土纲。剖面Y05和Y08海拔较低，所处位置坡度大，且周围石灰岩广泛出露，说明其在风化-成土过程中受侵蚀冲刷的影响大，土体中基本无物质淀积，但有土壤结构发育的B层，因而也划为雏形土土纲。综上，在渝东南岩溶区海拔<1 000 m的地区，海拔越高，其水分状况越好，越容易形成黏化层，若海拔大致相同，坡度是影响土壤形成黏化层的首要因素。剖面Y04是由三叠系母岩发育的土壤，在剖面的野外采集过程中，可见其发育程度低，土壤剖面结构发育很差，无雏形层发育，因而此剖面发育的黑色石灰土在发生分类中隶属于初育土纲，但在系统分类中划为新成土土纲。

表5 供试土壤的高级分类单元划分与参比

表6 供试土壤的基层分类单元划分与参比

中国土壤系统分类与发生分类均以发生学思想为指导，但两种分类结果不是呈简单的、一一对应的关系。从参比结果来看，8个供试土壤剖面分别归属于中国土壤系统分类的淋溶土、雏形土和新成土3个土纲和7个土类，而在土壤发生分类中归属的土类只有3个，中国土壤系统分类的土类和亚类在其数量上都要多于土壤发生分类，系统分类细化与定量化的优势得到体现。

4 结论

依据中国土壤系统分类的原则和方法，位于渝东南8个供试土壤剖面分别被划归为3个土纲(淋溶土、雏形土、新成土)、5个亚纲(常湿淋溶土、湿润淋溶土、常湿雏形土、湿润雏形土、正常新成土)、7个土类和7个亚类等系统分类高级单元；8个供试土壤剖面初步建立8个土族和8个土系。渝东南岩溶区典型土壤主要成土过程与母岩的风化和碳酸盐的淋溶关系十分密切，其风化和淋溶的程度不同，形成的土壤也不尽相同；在渝东南岩溶区海拔<1 000 m的地区，海拔越高，其水分状况越好，越容易形成黏化层，若海拔大致相同，坡度是影响土壤形成黏化层的首要因素；地形和海拔与渝东南岩溶区的土壤水分状况、雏形层的形成等密切相关，是影响渝东南土壤系统分类归属划分的重要因素。

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Soil Taxonomy of Typical Soils in Karst Area of Southeast Chongqing

CHEN Lin, CI En*, LIAN Maoshan, WENG Haolu, XIE Deti

(College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Eight soil profiles developed from calcareous rock were selected in karst area of southeast Chongqing as study objects, their attributions were identified in Chinese Soil Taxonomy (CST) according to the information of field observation and laboratory measurement, and their references to soil genetic classification (SGC) were also identified. The results showed that the tested soil profiles were identified as Argosols, Cambosols and Primosols Orders, 5 Suborders, 7 Groups and 7 Subgroups, and were sorted into 8 soil families and soil series in CST. The yellow-brown soil groups in SGC were sorted into Hapli-Perudic Cambosols and Acidi-Perudic Cambosols in CST. The yellow soil groups in SGC were sorted into Hapli-Udic Argosols in CST. The limestone soil groups in GSCC were sorted into Carbonati-Perudic Argosols, Carbonati-Udic Argosols, Carbonati-Udic Cambosols and Udi-Orthic Primosols in CST. According to soil-forming environment, the higher the elevation is, the better the water condition is, and the more easily formed for Argic horizon. Slope is the primary factor for the formation of Argic horizon under the similar elevation, terrain and elevation are closely related to soil moisture and the formation of Cambic horizon in the karst area of southeast Chongqing, which are important factors for soil identification in CST in southeast Chongqing.

Chongqing; Karst area; Soil taxonomy; Diagnostic horizons; Diagnostic characteristics

国家科技基础性工作专项(2014FY110200A13)和中央高校基本科研业务费专项(XDJK2017B027)资助。

通讯作者(cien777@163.com)

陈林(1994—)，男，重庆大足人，硕士研究生，主要研究方向为土壤发生与分类。E-mail: 631877652@qq.com

S155.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.01.024