土壤分类及空间分布规律.ppt

第三节 土壤分类及空间分布规律,一、土壤分类的目的和意义,由于土壤形成因素和土壤形成过程的不同，自然界里的土壤是多种多样的，它们具有不同的土体构型、内在性质和肥力水平。土壤分类就是根据土壤自身的发生发展规律，系统地认识土壤，通过比较土壤之间的相似性和差异性，对客观存在的形形色色土壤进行区分和归类，系统地编排它们的分类位置，从而可以看出各土壤类型之间的相互区别与联系，同时对所划分的土壤类型分别给予适当的名称。,二、世界土壤分类概况,土壤是十分复杂的自然客体，既受各种自然要素（即通常所称的五大成土因素）的影响，又受人类生产活动的影响，据以分类的性质和条件十分复杂，目前对土壤的发生、属性研究得还不够系统和深入，在科学研究的方法论上还有不少分歧，因而迄今国际上还没有统一的土壤分类原则、分类系统和命名，存在多元分类体系，归纳起来有以下几种分类体系：,（一）以前苏联的土壤分类系统为代表的发生学分类,这种分类制为许多国家所采用，如越南、缅甸、东欧的一些国家等，我国通用的土壤分类也受这种分类制的影响。其基本观点是：强调土壤与成土因素和地理景观之间的相互关系，以成土因素及其对土壤的影响作为土壤分类的理论基础，同时也结合成土过程和土壤属性作为土壤分类的依据。,分类单元及其划分原则,分类系统中共分土类、亚类、土属、土种、亚种、变种、土系、土相等8级，各分类单元的划分原则如下： 1.土类 大的土壤组合。同一土类是发育在相同类型生物、气候和水文地质条件下，具有明显一致的土壤形成过程。 2.亚类 土类范围内的土壤组合，是土类间的过渡级别。不同亚类在土壤形成的主要和附加过程上有质的区别，在每亚类中提高与保持土壤肥力的措施更为一致。亚类划分主要是考虑成土过程以及与亚地带或自然条件过渡相关的情况。,3.土属 亚类范围内的土壤组合。其形成特点取决于地方因素的综合影响，如基岩和成土母质的化学特性、地下水的化学特性等，同时也包括土壤形成的继承性，这些特性是在过去自然历史时期的风化和土壤形成过程中造成的，故与现代的土壤形成不一致。 4.土种 土属范围内的土壤组合。它是按主要成土过程发展的程度（如灰化过程、腐殖化的深度和过程等）划分的。 5.亚种 土种范围内的土壤组合。根据土种发育的数量程度划分，如弱碱化、中碱化、强碱化；弱盐化、中盐化、强盐化等。 6.变种 按土壤机械组成划分。 7.土系 根据母质特性、盐分积累特性或泥炭积累特性等划分。 8.土相 根据水蚀、风蚀和残积、冲积等划分的土壤组合。,（二）以美国系统分类为代表的土壤诊断学分类,土壤诊断学分类属于美国首创，在世界上引起了强烈反响。目前世界上已有45个国家直接应用美国土壤系统分类，有80多个国家把它作为第一或第二分类方案，其诊断的基本方法也为联合国粮农组织和教科文组织（FAO/UNESCO）拟定的世界土壤图图例及其先后召开的国际性土壤分类学术会议上所采用。我国科学院南京土壤研究所拟定的中国土壤系统分类也属于诊断学分类。诊断学分类的基本观点是：分类所依据的具体指标是可以直接感知和定量测定的土壤属性，土壤类型的划分，主要根据诊断层和诊断特性。,土壤诊断学分类是依据土壤本身的特性进行比较与划分的。由于反映土壤特性的项目甚多，因而不能将所有的土壤特性项目均作为土壤分类的依据，而必须联系土壤形成过程的特点，对有关土壤特性的项目进行选择，所选择的特定项目应与其他（一般指未被选取的）特性项目具有较好的相关性。,1.诊断层,凡是用于鉴别土壤类型，在性质上有一系列定量说明的土层，称为诊断层。 诊断表层： 1）松软表层：深厚暗色表层，18厘米的混合样品，盐基饱和度在50%以上（有机质含量10克每千克土）。 2）人为表层：表层具有松软表层的特性，而且还因人类长期持续使用磷肥，造成大量磷的累积。 3）暗色表层：表层具有松软表层的特性，但盐基饱和度小于50%。 4）有机表层：大多数年份有机表层饱和水连续30天以上，除非人工排水，有机碳含量依粘粒含量而异，一般在120180克每千克土之间。 5）草垫表层：因长期持续使用厩肥，使人造表层厚度在50厘米以上。 6）淡色表层：表层土色甚灰白，有机质含量甚低，或者太薄，因而不符合前述各种表层的条件。而且它干时坚硬，结成大块状。,诊断表下层及其他诊断层,1）淀积粘化层：淀积层中硅质粘粒积累到明显程度。 2）高岭层：其粘粒含量百分数比上面土层高，粘粒以11型层状硅酸盐粘粒（主要是高岭）为主，伴有不同数量的铁、铝氧化物和氢氧化物，厚度大于30厘米。 3）耕作淀积层：因耕作的影响，在耕作层以下的淀积层中积累粉砂、粘粒和腐殖质。 4）碱化层：具有棱柱状和柱状结构的淀积粘化层，代换性钠饱和度在15%以上。 5）腐殖质淀积层：淀积层有腐殖质积累，淀积腐殖质既不象灰化淀积层那样与铝结合，也不象碱化层那样为钠所分散。 6）灰化淀积层：本层有活性无定形物质沉淀，其中包含有机质和铝，铁或有或无。 7）薄层铁磐层：本层有很薄的黑色至暗红色的硬磐，这种硬磐是由铁、铁和锰、或铁-有机质复合体胶结而成，一般厚度是210毫米。 8）雏形层：一种蚀变层，除以沙性物质组成为主者外，通过结构、颜色、潜育特征、粘粒形成、碳酸盐下移迹象表现出来。,9）氧化层：这是一层至少30厘米厚的高度风化层，富含低阳离子交换量的粘粒和三二氧化物，很少或者没有能够释放盐基的原生矿物。 10）硬磐：硅胶结层，其干碎屑在水中不消散。 11）脆磐：本层容重大，湿时脆碎，干时硬或极硬，碎屑在水中会消散。 12）漂白层：粘粒和游离氧化铁漂洗层，失去原生砂粒和粉砂外包膜的颜色，而呈现本色。 13）钙积层：本层累积碳酸钙（有的是碳酸镁），厚度在15厘米以上，含有相当150克每千克土以上的碳酸钙。 14）石膏层：本层富含硫酸钙，厚度15厘米以上，其石膏含量比下层物质至少高50克每千克土以上。 15）石化钙积层：石灰胶结或硬结层，干碎屑在水中不分散。 16）石化石膏层：石膏胶结成硬结层，干碎屑在水中不分散。 17）积盐层：本层富含比石膏更易溶解的次生盐类，厚度15厘米以上。 18）含硫层：矿物质或有机质层， pH值在3.5以下（水土比11），而且有黄钾铁矾黄斑。,2.诊断特性,如果用来鉴别土壤类型的依据不是土层，而是具有定量说明的土壤性质，则称为诊断特性。诊断分类系统中对用来分类的诊断特性都有明确的定义和指标，土壤水分状况和土壤温度状况是常用的诊断特性。,美国土壤系统分类中土壤是按照土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系6级划分的，,1.土纲 分类系统中最高级分类单元，根据剖面分化、形态特征、主要发生层的发育程度，尤以土壤诊断层的特征作为划分依据。 2.亚纲 主要根据土壤水热状况、土层特征、土壤矿物质组成和风化程度等划分。各土纲的亚纲划分多是选择各土纲本身的一些重大变异特征 ，作为划分亚纲的依据。 3.土类 根据土层性质、排列和明显程度的相似性而划分，同一土类具有相同的剖面层次、土壤盐基状况、土壤水热状况。,4.亚类：土类内按中心概念和一些不影响整个剖面的偏离特征细分。有的亚类是作为土类的中心概念的类型，有的是过渡到其他土类的类型，有的是过渡到其他亚纲或土纲的类型，也有的是作为过渡到“非土壤”的等级外的类型。 5.土族：系统分类中的低级分类单元。它是根据对植物生长有重要影响的土壤物理性质和矿物学性质划分的。同一土族的土壤在耕层以下的生物活动层中颗粒大小分布、相同质地土层的矿物学特征、土壤温度状况和根系活动层厚度等方面是一致的。 6.土系：系统分类中的最低级分类单元。同一土系的土壤除表层质地外，剖面层次排列和性质都相似。土系还可能根据坡度、表层质地、含石块量等进一步细分为土相。,三、中国的土壤分类,中国土壤分类有着悠久的历史和丰富的经验。 中国近代土壤分类始于30年代。当时，吸取了美国土壤分类的经验，结合我国情况，引进了大土类的概念，并建立了2000多个土系。 从1954年开始采用土壤发生学分类系统，以后陆续提出了一些新土类。 80年代开始以诊断层和诊断特性为基础，结合我国丰富土壤类型的实际，在已有基础上，建立具有我国特色和定量指标的土壤系统分类。随着土壤科学水平的提高，我国土壤分类也将不断改进。,（一）中国土壤发生学分类,.分类的基本原则 一是发生学原则。土壤是客观存在的历史自然体。土壤分类必须贯彻发生学原则，即必须坚持成土因素、成土过程和土壤属性（较稳定的性态特征）三结合作为土壤发生学分类的基本依据，但应以土壤属性为基础，因为土壤属性是成土条件和成土过程的综合反映，只有这样才能最大限度地体现土壤分类的客观性和真实性。 二是统一性原则。在土壤分类中，必须将耕种土壤和自然土壤作为统一的整体进行土壤类型的划分，具体分析自然因素和人为因素对土壤的影响，力求揭示自然土壤与耕种土壤在发生上的联系及其演变规律。,.分类单元及其划分原则,第二次全国土壤普查汇总的中国土壤分类系统，采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种7级分类。 是以土类和土种为基本分类单元的分级分类制。土类以下细分亚类，土种以下细分变种。土属为土类和土种间的过渡单元，具有承上启下作用。土类以上归纳为土纲、亚纲，以概括土类间的某些共性。兹将各级分类单元的划分原则分述如下：,本分类系统的土壤命名采用分级命名法，即土纲、土类、土属、土种等都可单独命名，习惯名称与群众名称并用。 土纲名称由土类名称概括而成；亚纲名称则在土纲名称前加形容词构成；土类名称以习用名称为主，也部分采用了经提炼后的土壤俗名；亚类名称在土类名称前加形容词构成；土属名称从土种中加以提炼选择；土种和变种的名称主要从当地土壤俗名中提炼而得，但应对同土异名或异土同名作仔细分析后而决定取舍。,（二）中国土壤系统分类,中国土壤系统分类以诊断层和诊断特性作为分类的基础，为了便于交流，较多地引用国外成熟的诊断层和诊断特性，尤其是美国土壤系统分类和联合国世界土壤图中所采用的诊断层和诊断特性。在引用过程中，根据我国土壤实际情况及研究成果，对某些诊断层和诊断特性的概念和区分标准作了若干修正和补充，并根据需要和条件提出一些新的、特有的诊断层和诊断特性。,中国土壤系统分类为多级系统分类，共分7级，即土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和变种。本系统目前仅涉及亚类以上的高级单元。现就高级级别的划分原则阐述如下： 1.土纲 最高级土壤分类级别。根据反映主要成土过程的诊断层或诊断特征划分，全国共分出13土纲，即初育土纲、干旱土纲、均腐殖土纲、灰土纲、硅铝土纲、铁硅铝土纲、铁铝土纲、盐成土纲、潮湿土纲、有机土纲、变性土纲、火山灰土纲和人为土纲。 2.亚纲 土纲的辅助级别。根据土壤形成过程中的主要控制因素对诊断层或诊断特性所形成的差异进行划分。如硅铝土纲中硅铝化过程的主要控制因素是受季风气候或地形，或粘质母质控制的土壤水分状况的变异，所以把硅铝土分为常湿润硅铝土，湿润硅铝土、半干润硅铝土和滞水硅铝土四亚纲。,3.土类 亚纲的续分级别。根据反映主要成土过程强度或次要成土控制因素的土壤性质的差异划分。 4.亚类 土类的辅助级别。主要根据是否偏离土类中心的概念，或是否具有附加过程的特性和是否具有母质残留特性划分。,中国土壤系统分类的土纲和亚纲,本系统土壤命名采用分段命名，土纲、亚纲作为一段，土类、亚类作为一段，以免命名过于冗长。 在命名上，尽量改变以往的景观命名为属性命名。 例如，高山草甸土改为寒冻毡土，亚高山草甸土改为寒毡土等。本系统分类中除创造了一些新的土壤名称外，还有一系列是我国习用的发生学名称，例如，砖红壤、红壤、黄壤等名称，但以诊断层或诊断特性赋予其科学和定量的内涵，所以，本系统分类中的红壤并不完全等于过去所称的红壤。,二、土壤分布规律,土壤的地域分布具有一定的规律性，最基本的有纬度地带性和非纬度地带性（区域性）分异，其次是垂直带性分异规律。,（一）土壤分布与地理空间的关系,土壤作为“历史自然体”，是特定的历史-地理因子的产物，它的形成、发展和变化与地理环境密切相关，土壤类型多随着空间转移而变异，因此，土壤分布具有规律性，它是以三维空间（按经、纬、高三个方向）形态存在的。 土壤地带性分布是土壤随地表水分和热量的分化呈带状配置的特性。土壤带是三维空间成土因素的函数： S=f(W，J，G） S表示土壤的分布情况，W、J、G分别表示纬度、经度和海拔高度的变化。,在一定的区域范围内，土壤分布主要受某个因素的控制，则可相对地划分相应的纬度地带性、经度地带性和垂直带性，其函数式为： S1f（W）纬度地带性 S2=f（J）经度地带性 S3=f（G）垂直带性 相应于这三种土壤地带性的土壤带组合型式，分别称为纬度地带谱、经度地带谱和垂直带谱。 见表-,（二）土壤的水平分布规律,土壤的水平分布主要受纬度地带性和经度地带性的共同制约，大地形（高山、高原）对土壤的水平分布也有很大的影响。,.土壤的纬度地带性分布规律,土壤分布的纬度地带性，是因太阳辐射从赤道向极地递减，气候、生物等成土因子也按纬度方向呈有规律的变化，导致地带性土壤相应地呈大致平行于纬线的带状变化的特性。,从世界土壤的分布可以看出，土壤的纬度地带性在欧亚大陆、非洲及北美东部表现最明显。 如欧亚大陆中地势较平坦的苏联欧洲部分，从北至南依次出现：苔原带的冰沼土，泰加林带的灰化土，森林草原带的灰色森林土，草原带的黑钙土，干草原带的栗钙土，荒漠草原带的棕钙土和灰钙土以及荒漠带的荒漠土。在大陆东部从南至北依次出现：热带和亚热带的森林土，温带森林土，寒温带森林土及寒带冰沼土。在非洲，赤道横贯中部，土壤不仅沿纬度呈明显的带状分布，而且各土类自赤道向南、北两侧成对称分布。荒漠土、红壤和砖红壤在非洲大陆分布很广。,总的来看，地带性土壤在低纬和高纬地区大致与纬线平行而且横跨各大陆呈带状分布。如砖红壤和灰化土、冰沼土。在中纬地区土壤分布表现较为复杂。许多地带性土壤不是横贯整个大陆，而只呈带段性方式展布。这些特点表明，地带性土壤不是严格地完全按东西方向延伸，它还受其他分异因素的干扰和影响，从而出现间断、尖灭、偏斜等情况。,.干湿度地带性分布规律,是因海陆分布的势态，以及由此产生的大气环流造成的不同的地理位置所受海洋影响的程度不同，使水分条件和生物等因素从沿海至内陆发生有规律的变化，土壤相应地呈大致平行于经线的带状变化的特性。 一般是从沿海到内陆依次出现湿润森林土类、半湿润的森林草原土类、半干旱的草原土类和干旱的荒漠土类，并在中纬地区表现最典型。例如我国从东北到宁夏的温带范围，由东往西土壤地带为：淋溶土（暗棕壤）湿成土（黑土）钙积土（黑钙土、栗钙土、棕钙土）荒漠土（灰漠土、灰棕漠土）；在暖温带范围内由东向西，则为：淋溶土（棕壤）弱淋溶土（褐土）钙积土（黑垆土、灰钙土）荒漠土（棕漠土）。,.土壤的垂直分布规律,土壤分布的垂直带性，是指随山体海拔高度的升高，热量递减，降水则在一定高度内递增并在超出该高程后降低，引起植被等成土因素随高度发生有规律的变化，土壤类型相应地出现垂直分带和有规律的更替的特性。,土壤垂直带谱中，位于山地基部、与当地的地带性土壤相一致的土壤带，称为基带。除基带外，垂直带谱中的主要土壤带称建谱土带，其土类叫建谱土类。 土壤垂直带谱由基带土壤开始，随山体高度增高，依次出现一系列与较高纬度带（或较湿润地区）相应的土壤类型。但垂直带性不能简单地视为水平地带性的立体化，垂直带并不完全与水平带等同。 新近研究表明，我国亚热带山地随着海拔增高，虽同水平带上纬度升高一样，年平均温度有所降低，但在一定高程范围内，年降雨量却大大增加。湿度的提高促进了土壤中盐基成分的强烈淋失，从而形成了与水平带上黄棕壤不同的盐基饱和度很低、酸性强的山地黄壤。又如，垂直带中的山地草甸土带在水平带中并不是一个独立的地带性土类。 即使垂直带谱中与平地相应的地带性土类，而山地土壤与平地土壤在性状上也不完全一致，山地土壤水热条件的组合和季节变化显然不同于相应的平地土壤，而且一般土层较薄，厚度变化大，有不同程度的砾质性，发生层分化弱，因侵蚀堆积引起经常的“回春”作用。因此，严格地说，在山地垂直带谱中基带以上的土壤名称前都应冠以“山地”二字。,在相似的经度上 从低纬到高纬，土壤垂直带谱有由繁变简、同类土壤的分布高度有由高降低的趋势。 例如地处热带，海拔1879米的海南岛五指山，垂直带谱由五个土壤垂直带组成；而位于温带，海拔2170米的长白山有四个垂直带；而大兴安岭则只有23个垂直带。又如，山地暗棕壤带，在台湾的玉山（南亚热带）位于海拔2800米的高度，在暖温带的河北雾灵山则在2000米的高度，在长白山和大兴安岭只在1200米的高度。再如，福建省境内的黄岗山比戴云山纬度约高2，不仅基带土壤不同，红壤、黄红壤和黄壤垂直分布的界限也比戴云山低200300米。,秦岭山系为我国自然地带的重大分界线，南侧属北亚热带地区，北侧属暖温带地区，山体两侧的基带土壤有明显的差异。,在相似的纬度上 从湿润地区经半湿润、半干旱地区到干旱地区，山地土壤垂直带谱先是趋于复杂，最后又趋向于简单，而同类土壤的分布高度则逐渐升高。 以暖温带为例，位于东部湿润地区海拔1100米的千山，仅有山地棕壤和山地暗棕壤二个土壤垂直带，位于半湿润地区海拔不过2050米的雾灵山，除山地棕壤、山地暗棕壤两个垂直带与千山相同外，在雾灵山的下部增加了反映半湿润森林草原气候特征的褐土和山地淋溶褐土两个垂直带，它的顶部增加了一个山地草甸土带；而纬度和海拔与雾灵山相当的甘肃云雾山（海