福建山地土壤研究(6章).doc

第六章 土壤基层分类样区研究6.1 样区地理背景与剖面点概况6.1.1 样区地理背景 漳浦样区位于闽东南漳浦县东北部（图6-1），北纬24102415，东经1174811800，包括佛县、马坪、前亭及白竹湖农场的部分地区，占地8236h。本样区属南亚热带季风气候，热量充沛，降水季节分部不均，干湿季节明显，每年6-8月的雨量约占全年雨量的63%-74%，10月至翌年3月为旱季，月降水量都在100mm以下。降水分配不均，土壤干湿变化明显，对土壤现状及农业生产带来很大影响。本样区为典型的沿海丘陵台地区。由海至陆，依次出现海积-冲积平原（海拔10m）、台地（海拔0-50m）和低丘（海拔50-200m）三种主要地貌类型。丘陵坡度一般在1525，由于人为活动频繁，天然制备破坏严重，水土大量流失，部分丘陵基岩裸露，已成为光秃石丘（即石蛋地貌）。台地地形波状起伏，坡度一般仅5-6，多被垦殖为旱作或经济作物区。滨海平原地势平坦，是重要的粮食产地。样区成土母岩母质为黑云母花岗岩、玄武岩风化物及第四系冲（洪）积物。其中，上第三系佛昙群玄武岩在本区具多期喷发特点，其喷发中心在向海一侧，并且喷发强度逐期减弱，因此，由北向南，由陆向海方向，佛昙群厚度不断加大，表层玄武岩年龄亦由老变新。佛昙、前亭一带玄武岩分为红色致密状玄武岩和暗黑色气孔状玄武岩两种，后者多覆盖于前者之上。因此在玄武岩分布区，靠海的前亭一带母质通常为暗黑色气孔状玄武岩风化物，靠陆的和坑一带母质通常为红色致密状玄武岩风化物。这两类玄武岩母质对本区土壤性状分异具有重要影响。由于人为活动的强烈影响，区内原生植被多已被破坏，目前的次生植被以草类为主，兼有次生疏林如相思树、马尾松及少量灌丛。农业利用多为农地，且大多种植旱作，主要有甘蔗、番薯（多种在坡脚低地）、花生、剑麻、红玫瑰等（多种在丘顶及坡地上）。样区主要土壤有富铁土、变性土、雏形土、新成土、铁铝土和人为土，并呈现交错分布。在不同地形序列和景观部位分布不同土壤类型。6.1.2 典型土壤剖面点成土条件概况样区典型土壤剖面点的成土条件见表6-1 6.2 样区主要土壤发生过程及诊断层、诊断特性为了更好的认识以土系为单元的土壤基层分类，有必要先阐明闽东南漳浦样区土壤的主要发生过程及其诊断层和诊断特性。根据样区的地理位置、成土条件及成土特点，了解土壤的主要鉴别特性，可为确定土壤高级单元类型提供依据，也有助于明确土壤基层单元的分类归属。I.生物富集过程及其土壤特性生物富集过程是最为普遍的成土过程。由于所处成土环境条件不同，生物富集的程度殊异。样区主要的生物富集过程为腐殖化过程。腐殖化过程系指各种植物残体在土体中，特别是在土体表层进行腐殖质形成的过程。它使土壤层次发生分化，往往在土体上部形成一个暗色的腐殖质表层。样区土壤均具有腐殖质表层，依有机碳含量、盐基饱和度以及结构状况可分为以下两种：（1）暗瘠表层：有机碳含量高或较高但盐基不饱和的暗色腐殖质表层；（2）淡薄表层：发育程度较差的淡色或较薄的腐殖质表层，样区的大部分土壤表层属之。II.富铁铝化过程及其土壤特性富铁铝化个系指土体中二氧化硅（SiO2）淋失，铁铝氧化物（Al2O3，Fe2O3）相对富集的过程。样区地处南亚热带，土壤普遍经历中度富铁铝化过程，小部分土壤经历高度富铁铝化过程。表现在：土色较红、Fe2O3含量较高、粘粒含量以高岭石为主、盐基饱和度较低、土壤pH值较低。在富铁铝化过程中形成低活性富铁层、铁铝层，具铁质特性、富铝特性。（1） 低活性富铁层。中度富铁铝化作用形成的具低活性粘粒和富含游离铁的土层。在样区丘陵、台地上发育良好的土壤剖面，大都符合该诊断层的要求。样区属亚热带，土壤主要成土过程为中度脱硅富铁铝化。土壤发育的母质为黑云母花岗岩或红色致密状玄武岩风化物。（2） 铁铝层。高度富铁铝化作用形成的土层。该诊断层在样区所占面积较小。（3） 铁质特性。是指土壤中游离氧化铁非晶质部分的浸润和赤铁矿微晶的形成，并充分分散于土壤基质内使土壤红化的特性。（4） 富铝特性。具高活性粘粒的土壤或除铁铝土外具有低活性粘粒的土壤中的铝富集。III.粘质土扰动作用及其土壤特性粘质土扰动是指胀缩性粘粒大量破坏活动在土体中的一种物质扰动过程。样区在暗黑色气孔状玄武岩风化物母质的低洼地区尤其是前亭与佛昙两镇交界的地方，普遍具有高胀缩性质土壤的开裂、翻转、扰动特征，即变性特征。变性土具有变性特征的根源在于其高含量的粘粒、粘粒矿物以蒙皂类膨胀物为主和土壤水分的剧烈变化。据测定，样区变性土耕层及亚层颗粒组成均以粘粒为主，粘粒含量为301.8-495.0g/kg；粘粒矿物组成以蒙脱石为主；变性土分布区具明显季节性干旱的特点，相应的土壤剖面出现季节性干燥，为土体强烈开裂提供条件。在土壤形态特征上，样区变性土土壤剖面具交错的裂隙及其切割土体而成的棱柱或棱块状结构体，结构面带有槽痕，并有十分光亮的薄层胶膜，即滑擦面，由土壤结构体之间滑擦而成。线性膨胀系数（COLE）是土壤胀缩性能的一个简单易测且有较好可比性的定量指标，它是土壤内部与胀缩性有关的诸因子的综合反映。据测定，前亭、佛昙交界的变性土COLE为0.127-0.183之间。样区暗黑色气孔状玄武岩母质发育的变性土，其COLE值明显高于富铁土等土纲。IV.粘化过程及其土壤特性粘化过程是指土体中粘粒的生成或淋溶、淀积而导致粘粒含量增加的过程。样区位于南亚热带季风区，干湿季明显，粘粒的形成与淋淀作用十分明显，常在具富铁铝化发生过程的土体的中、下部形成淀积粘化层，且可见到明显的粘粒胶膜。V.土壤初育过程及土壤特性系指初始风化成土过程，形成具有雏形层而剖面发育不明显或很微弱的幼年土壤。雏形层是指风化过程中形成的无或基本上无物质淀积，未发生明显粘化，带棕、红棕、红等颜色，但有土壤结构发育的B层。样区雏形土通常发育于丘陵顶部。VI.土壤发生过程的水热状况（1） 土壤水分状况指一年内各时期土壤内或某土层内地下水或500kPa张力持水量的有无或多寡。当某土层的水分张力1500kPa时，称为干燥；1500kPa，但0时称为湿润。为便于利用气候资料估算土壤水分状况，特规定水分控制层段。它的上、下限按土壤物质的粒径组成大致决定：即细壤质、粗粉质、细粉质或粘质者为10-30cm；粗壤质为20-60cm；砂质为30-90cm。因无土壤水分观测资料，故按Penman经验公式计算的年干燥度估算以及用纽荷模型模拟计算，样区属半干润土壤水分状况。（2） 土壤温度状况土壤温度状况是指土表50cm深处或浅于50cm的石质的或准石质接触面处的土壤温度。据估算，样区属高热土壤温度状况（Hyperthermic）。此外，土壤熟化过程在样区广泛发生，它是一种以人为作用为主导，定向培育土壤的过程。6.3 土壤高级单元类型的划分表6-2是典型剖面的主要诊断层及诊断特性，表6-3是样区土壤高级分类单元检索结果，表6-4是典型剖面的物理性质，表6-5是典型剖面的主要化学性质。据表6-4、表6-5的土壤属性，确定样区典型土壤剖面的土壤诊断层和诊断特性（表6-2）。根据中国土壤系统分类（修订方案）及中国土壤系分类理论方法实践中对高级分类单元的划分要求，样区18个典型剖面分属于五个土纲五个亚类(样区的人为土纲本研究从略)。其中，变性土纲一个亚类普通简育干润变性土；铁铝土纲一个亚类普通简育干润铁铝土；富铁土纲一个亚类普通粘化干润富铁土；雏形土纲一个亚类简育干润雏形土；新成土纲一个亚类普通暖热正常新成土。土类及亚类检索见表6-3 。6.4 土族的划分6.4.1 划分依据土族是亚类的续分级别，据地区性成土因素引起的土壤性状变化来划分，这些性状相对稳定，并与土壤利用与管理有关。土族划分的依据众多，按我国土壤系统分类土壤基层分类单元建立要求，并结合国外经验，本样区根据控制层段内土壤颗粒大小级别、矿物学型、土壤温度状况来划分土族。样区地层主要为上第三系佛昙群、第四系全新统积层和第四系更新统冲、洪积层。样区侵入岩为燕山期早期黑云母花岗岩。其中佛昙群的岩性为暗黑色气孔状玄武岩或红色致密状玄武岩，第四系全新统海积层为粘质砂土，第四系更新统冲、洪积层为泥质砂砾质。不同地层和岩性造成样区土体颗粒大小的不均匀性和多样性，以及土壤矿物学类型的明显分异，成为样区土族分异和类型划分的重要依据。6.4.2 划分结果控制层段：按规定由诊断表层的下界往下至100cm深处，个别土系因底部出现石质接触面，控制层段的深度则至石质接触面上部。颗粒大小级别：指控制层段内颗粒直径2mm的岩石碎屑所占体积及2mm细土中粘粒（0.002mm）、粉砂粒（0.05-0.002mm）、砂粒（2-0.05mm）所占重量，用加权平均的颗粒大小级别来命名，例如壤质、粘质、粘壤质等。矿物学型：是根据控制层段中不同颗粒大小组分所含近似的矿物学组成划分，随颗粒大小级别及土壤类型而异。土壤温度状况：样区位于南亚热带丘陵台地区，年平均土温为22.1，具高热土壤温度状况。按系统分类拟定的土族划分依据，样区运用土壤温度、矿物学型及颗粒大小级别划分指标，即：高热土壤温度年平均土温22；高岭石型在0.002mm粘粒中，高岭石矿物含量500g/kg，高岭石混合型在0.002mm粘粒中，高岭石矿物含量300-500g/kg，蒙脱石型在0.002mm粘粒中，蒙脱石矿物含量500g/kg，蒙脱石混合型在0.002mm粘粒中，蒙脱石矿物含量300-500g/kg；粘质控制层段内粘粒加权平均值350g/kg，粘壤层控制层段内砂粒加权平均值为200450g/kg，粘粒250-400 g/kg，粘粒300g/kg，这样就在不同亚类级别的土壤中划分处粘质、粘壤质，高岭石型、蒙脱石型或蒙脱石混合型的土族单元。本样区主要土族的初步划分见表6-6.6.5 土系的划分漳浦样区土系划分试验研究的技术路线如图6-2所示。6.5.1 土系的基本概念及其辨识土系是土壤系统分类基层分类单元，是相对稳定而独立存在的土壤实体，是发育在相同微域景观和物质（母质）类型上、其土体构型和性态特征相似的一组聚合土体。6.5.1.1微域景观与土系土壤是连续分布在地球陆地表面的载生自然客体。土系处于相同的微域景观单元，其剖面特征、成土条件和生态类型都相近似。就生态观点而言，土系处于一组相同或相似的生态样块，除农业利用、生产性状、生产潜力等相似外，还包括在工程建筑、娱乐场地选择等方面利用的适宜性相似。景观是地形、母质、气候、生物、土壤等综合体。土壤是景观的组成部分，又是反映景观的一面镜子。当景观发生变化时，土壤类型（土系）也将发生变化，二者具有对应关系。土系发育在相同的物质（母质）类型之上。这里所指的母质，不是单指底部的基岩或风化物，而是指剖面控制土层的土体，属性、性状及生境条件相同者为同一母质。地表的微域地形影响土壤物质与能量的再分配。其水文地质、物质组成及生境条件有异，植被和农业利用不同。如何在景观中确定土系边界呢？一般只要把景观条件与母质、生物、土壤性状等联系起来，根据不同景观单元中的土壤性质作为划分土系的最初方案。也就是说，通过一定景观条件下的多剖面点观察、分析、比较，获得大量资料，就可以建立相应的土系单元。6.5.1.2 聚合土体与土系土系是以聚合土体为分类基础的。聚合土体是田间真实存在的实体景观，是一群相邻而相似的单个土体（Pedon）的组合。它的大小，可以从1-10hm2。单个土体是理想的最小的取样体积单位，犹如一个晶体的晶胞一样，它足以代表某一种土壤的大部特性。单个土体的面积从1m2到10 m2不等。单个土体是由不同发生土层组成的土体，其中可以明显分出控制层段。若干相邻而相似的单个土体可组合成土壤群体聚合土体。具有相同性质的聚合土体即为土系。可以下式表示：。同一土系的土壤除表层质地外，其土体构型与性态特征相似。因此聚合土体实际是分类的单位，分类是分聚合土体。分类时，要注意聚合土体的中心概念和边界定义。从统计学上说，中心概念是指平均值；边界定义是指变化范围。分类时，要竭力寻找边界指标，并具体落实到边界。6.5.1.3 土体构型与土系土体构型是在规定的剖面深度内，以土壤剖面各土层的自然排列为依据，按特征土层自上而下的层位排序，经类比归纳概括出的不同标准的土壤剖面形式。它是土壤综合系态特征的直观反映，以它作为划分土系的框架基础，对指导土系分类和土壤调查制图有重要的实用价值；同时，也有利于区间土系横向评比，以期达到土系划分的技术和操作规范的统一。6.5.2 土系划分原则与依据6.5.2.1 样区划分土系遵循的原则样区划分土系遵循的原则如下：（1） 土系分类的适用性。用于确定土系的分异特征（指被选作分类依据的特征、特性，如土层的颜色、质地、结构、结持性、酸碱反应、土层的化学物理性状等）应能在野外观测识别，或根据经验能作间接判断，或通过简易测试就可现场鉴别，以有利于土壤调查制图实际操作。（2） 土系分类的易辨性。划分土系应以足能区分土壤个体剖面性状差异的1-2项重要属性指标（包括形态特征指标）为依据，不必强调所有性状都相同或相似。（3） 土系分类的承接性。各土系的特征反映所属土族和土族以上所有分类单元的特征。土系分类所依据的重要特性和划分指标，只需在相应高级分类单元的特征限量范围内选择分指标或新增某些质变，体现土壤分类各级别单元诊断分类特性的逐级积累及其基层分类单元变异特性的延伸，有助于多级制土壤分类单元的上下衔接和逐级分类。6.5.2.2 样区土系划分的依据聚合土体的分异特征是划分土系的重要依据，通过剖面观察研究可确定起土壤个体的概念，将一组剖面形态、理化、生物性状相似的土壤，作为土系划分的依据。聚合土体的界限也就是系统分类中土系之间概念上的界限。因此可选出中心概念十分清晰的土壤个体为代表作为评比土壤性状差异与划分土系的依据。样区划分土系的依据有二：（1）土壤形态，土壤颜色、土体厚度，根系密集程度及分布深度，土壤结构及紧实度，土层间过渡形式，新生体或侵入体的种类、形状大小及数量，障碍土层中异质物的形状、大小、数量及厚度基本一致；（2）土壤理化特性，包括土壤颗粒组成，铁锰氧化物的形态和数量比率，阳离子交换量，盐基组成及盐基饱和度，有机质、全磷及有效磷，以及特殊土壤中的异质物成分及含量基本一致。综上所述，土系划分过程可概括为从微域景观单个土体、聚合土体土体构型土系的辨识过程。6.5.3 土系划分的实践土系单元的建立，必须经过大比例尺土壤调查制图或典型地段的土壤剖析实践，在对调查区作成土条件分析、土壤分类归属，以及实际观察制图、规范描述、取样分析、类型评比等一系列基础上，按土系划分的原则与依据进行具体划分。首先要确立土系控制层段，其次要明确样区土系划分的指标体系。6.5.3.1 控制层段划分土系也需设定控制层段，以便不同土族中土系分类有可比基础。土系的控制层段不同于土族的控制层段，它是指土表向下至石质或准石质接触面，或至诊断表下层的下部边界。本样区规定为地表向下深至150cm，或地表向下至障碍根系活动的紧实土层下限。6.5.3.2 土系景观观系通常，根据样区的土壤分布区域、自然地理和环境条件，尤其是分布的地貌地形部位与排水状况，观察土壤特性上的差异从而鉴别土系。也就是说，研究土系景观关系对于土系划分是相当重要的。土壤景观关系模型是指指导土系划分的基础，通过景观分异的探讨，研究一个或多个成土因素对土壤性质、类型和分布规律的影响，对于土壤发生与分类研究有重要意义。由表6-6可见，一定景观特征下，景观部位、坡型、坡度、母质与土壤分布、发育相对应，充分表明了在同一景观单元中必发育相同土壤的土壤景观模型基本准则。野外调查及研究发现，样区土系景观模型（土壤间的组合形式）主要有三种，其主导因素是不同母质和地形部位。（1）在前亭一带以暗黑色气孔状玄武岩破残积母质地段，由台地至低丘，依次出现黑赤土田（台地面）前亭系（台地或低丘底部）基里山系（低丘中部）复船山系与白竹湖系的复区（低丘顶部）；（2）在和坑至龙船山一带红色致密状玄武岩破残积物母质的地段，有台地至低丘，一次出现黄泥沙田佛昙系、港尾系与和坑系的组合、佛昙系与龙寨山系（低丘底部、低丘中部）复区和坑系（低丘顶部）；（3）在岸头、港头、人坪村一带以黑云母花岗岩破残积物母质的地段，有台地至低丘，依次出现灰埭土、灰黄泥田人坪村系、后窟系、下店村系、大南坂系、人坪村系与下店村系的组合（低丘底部）后窟系与梧岭系的组合（低丘底部）、梧岭系（低丘中、上部）。样区的土系景观见图6-3和表6-7.6.5.3.3 土系划分的指标体系掌握了单个土体的理化性状、土系与景观的关系之后，即可建立样区土系划分的指标体系。土系间的差异在于，要么是土层属性及层次排列上的一些小的差异，但有一定的变化范围，要么无该土层，则是控制层段属性上的差异。这些均可通过单个典型土体的观察进行鉴别。也就是说，土系的划分依据指标，土系鉴别特征的土壤性质通常是土壤最普遍同时又是最易于被观察的，如土层深度、厚度、质地、矿物学特征、土壤水分、土壤温度和有机质含量等，用于鉴别土系的土壤特性的观察和测量一定要限于土壤控制层段内。参照以前的土壤基层分类工作，在土系划分时遵循适用性、易辨性和与高级分类的承接性原则，以分析土系景观关系（土系形成的微地貌特征和母质条件）为基础，以土壤属性和土壤生产性能为依据。本样区划分土系的指标体系（表6-8）包括：（1）土壤的形态特征（剖面层次、颜色、结构、新生体、障碍土层等），（2）理化特征（机械组成、pH、盐基饱和度、交换性盐基、阳离子交换量）。表6-8列出的土壤划分指标出现在以下四种情况：（1）相同景观部位但不同土族，如同为丘陵顶部的复船山系与白竹湖系；（2）土族相同、景观部位亦相同，如后窟系与下店村系或人坪村系、大南坂系；（3）相同土族但景观部位、土地利用方式不同，如梧岭系与人坪村系、大南坂系，佛昙系与和坑系；（4）不同景观部位、不同土族，如前亭系与基里山系。土系的差异的鉴定正是基于具可比性的景观、地域相邻或相近的各个土系间的划分指标体系。由表6-8可见，本研究藉以划分土系的指标为土壤质地、表土颜色、表土有机碳含量、土壤结构籍土地利用方式等。当然，景观部位、母质是作为同一土系划分的基础。高级分类单元因诊断层或诊断特性的差异，也是划分土系的基础。 6.5.3.4 土系单元的划分根据样区土系景观关系，按照土系划分指标体系，遵循土系划分的原则和依据试对样区土壤系进行土系划分。（1） 同土族内土系的划分。主要是根据控制层段内易于辨认的土壤形态（土壤颜色、厚度、结构、土层厚度）、控制层段的土壤理化性状（pH、有机碳含量、质地）进行划分。如人坪村系与大南坂系，后者土色较暗，有机碳含量较高。（2） 不同土族间的土系划分。必须以土壤形态特征为基础，结合土壤重要鉴别特征进行划分。例如粘化层的有无，是否具变性特征，是否具铁质特性，以及颗粒大小级别和矿物学型等。如变性土的前亭系、基里山系与富铁土的佛昙系、人坪村系之间的差异。（3） 控制层段中的土壤形态以及所处的微域景观条件均相似者划分为同一土系，若土壤形态有一定相似，但母岩不同，划分为不同土系。如富铁土纲的佛昙系与人坪村系等、和坑系与梧岭系。对于个别土壤个体的土壤性状有较大偏离，应结合景观条件研究作为另一土系整体、或仍作为相同土系的变异。所占面积大小也是确定土系的一个重要条件，在大比例尺土壤制图中，应视该土壤个体在土壤形成、生产上的意义及其现状，若具有重要意义以及重复出现并能详细制图，则可作为一独立土系。这里应该说明的是，在闽东南特定成土环境下，局部地段土壤具有高度富铁铝化过程，因此发育有铁铝土。但因样区较小，调查采集的剖面有限，本文为了显示铁铝土纲在闽东南样区的存在，尽管其分布面积较小，在土系制图中亦无重复出现，但仍划分出龙寨山系，与富铁土纲的佛昙系等呈复区分布。类似情况，新成土纲的鱼鳞石系也单独分出。本样区初拟的土系见表6-9，主要土系的初步描述见附录2.6.5.4 基层分类单元的参比样区基于中国土壤系统分类制的土系划分，是在第二次土壤普查的土种划分基础上改进的。这两种不同分类制的土壤基层单元参比见表6-10.由表6-10可见，土壤系统分类制划分的土系单元以聚合土体为分类基础，重视土壤基层分类单元与景观关系。对非耕作土壤的基层单元首次加以划分，完善可区域土壤基层分类体系，为充分利用区域土地资源提供科学依据。因此，在高级单元对不同土壤性状认识更为清楚的基础上，土系作为土壤性状和土地利用最均一的最低级别分类单元，对农业生产的指导作用将更大。第二次土壤普查时对样区土壤仅划分7各土种，基于中国土壤系统分类制的基层分类，划分了14各土系，使得土系单元的性状更均一，充分考虑到作为一土系不仅在土壤性状和母质相对均一，而且聚合土体所处的景观部位也应大致相同。以样区赤土土种为例，基于中国土壤系统分类制的基层分类，相对应的土系有发育于红色致密状玄武岩坡残积物、位于低丘下部的佛昙系；有发育于同为红色致密状玄武岩坡残积物，但处于低丘中上部的和坑系；与发育于黑云母花岗岩坡残积物、位于低丘下部的人坪村系；有发育于同为黑云母花岗岩坡残积物，但地形部位为低丘中部的梧岭系。但佛昙系、和坑系、人坪村系及梧岭系都具有表层质地较粘，土色较红的性状特征。6.5.5 土系划分与土地可持续利用6.5.5.1 土壤高级分类单元与土地可持续利用漳浦样区低丘台地上的土壤在传统的发生学分类上均归属赤红壤，基于土壤系统分类的变性特征，将该地区发育在暗黑色气孔状玄武岩上土壤（粘土矿物以蒙脱石为主，旱季宽裂隙发育，硅铁铝率、阳离子交换量、pH值和COLE值都明显大于赤红壤），划分出来，鉴定为变性土。不仅反映了特定条件下母岩和微地形条件对土壤形成的影响，而且在土壤肥力和利用改良上有重要区别；本区变性土有机质、全量和有效磷、氮、钾、交换性钾和供钾强度、阳离子交换量等均高于富铁土，本区变性土的土壤水分特征明显不同于富铁土；在农业利用上，本区变性土在自然肥力、抵御干旱以及间作适宜性等方面优于富铁土，但耕性差、心土紧实和旱季深宽裂隙是影响变性土肥力的主要因素，据此可因土采取相应的耕作和土壤管理、改良措施。根据同一区域内土壤形成和发育的阶段性分出不同的土纲，样区可鉴别出铁铝土、富铁土、雏形土、新成土以及变性土五个土纲，反映了土壤发育由强到弱的实际情况，这对于确切估计区域土壤资源，指导农业景观生态结构优化，具有实际应用价值。6.5.5.2 土系划分与土地利用（1）土系划分在土地生产适宜性分析中的应用根据漳浦样区的土系划分，调查分析了各土系对花生、大豆、地瓜、红玫瑰的适宜程度。归属与新成土纲的鱼鳞石系及归属于雏形土纲的复船山系处于低丘上坡部位，土壤遭受侵蚀强烈，因此耕层薄、质地粗、养分低，不宜农作，宜发展林业，种植水土涵养林。雏形土纲的白竹湖系因处于低丘鞍部平缓地带，虽水源条件差，不易灌水，但尚能种植地瓜、大豆、高粱等旱作。归属与变性土纲的前亭系、基里山系和港尾系因自然肥力高，pH值适中，有机碳含量较高，盐基饱和度较高，土壤持水能力较强，在农业特性上有较多特点：（1）需多翻耕、省施肥；（2）适种性强，间种套种有优势；（3）坡地种植效果好；（4）耐旱期长约10-15天；（5）病虫害少；（6）作物产量高、品质优，变性土的土系也自然肥力高、生产潜力大而成为样区主要的耕作土系。主要以旱作为主，种植地瓜、大豆、花生、高粱等大田作物及红玫瑰、红麻等经济作物。但变性土土系也存在一些不良的土壤特性，如土壤全磷和全钾的贮量低，凋萎系数大，适耕期不长，因此变性土区的农业生产必须加强管理，如采用适宜灌溉方式，慎填石灰，深耕等。归属于富铁土纲的和坑系、梧岭系、后窟系、下店村系、佛昙系、人坪村系、大南坂系因发育于黑云母花岗岩或红色致密状玄武岩风化物，含石英砂粒多，淋溶强烈，且土壤通透性较变性土纲的几个土系强，有机质矿化速度较快，不利于腐殖质的合成和有机质的积累，所以自然肥力较差。又因为pH5.5 ，土壤偏酸，适种性相对较小，加之耐旱能力较差，因此，几个富铁土纲之土系农业特性及利用上较变性土纲差。归属于铁铝土纲之龙寨山系阳离子交换量较小，土壤供肥、保肥性差。（2）土系划分在田间养分管理中的应用由于不同土系理化性状及农业特性差异明显，因此在田间养分管理差别也较大。（1）由于母质等原因，变性土纲的土系自然飞了比富铁土纲的土系高，有机碳含量普遍较高。此外，据研究，本样区变性土纲之土系耕层的全N、全P及有效N、P、K都高于富铁土之土系，变性土纲之土系的阳离子交换量也高于富铁土、铁铝土、雏形土及新成土的土系，因此供肥、保肥性能也较强；（2）样区土壤无论是变性土还是富铁土、铁铝土等土系，C/N值都普遍低于全省水平，尤其是发育于黑云母花岗岩上的富铁土纲的梧岭系、后窟系及下店村系普遍缺N，因此应广辟肥源，多施有机肥，针对样区普遍存在的超施N肥现象造成的作物营养失调，病虫害加剧，应控制N肥施用量，推广N肥深施；（3）由于受高含量游离铁、铝对磷的吸持固定影响，富铁土纲的佛昙系、大社村系、下店村系、后窟系、和坑系及铁铝土纲的龙寨山系的有效磷非常缺乏，同时这些土系偏酸，对作物产生不同程度的生理毒害，降低作物吸肥能力（特别是磷肥、钾肥）。大量施用磷肥的同时应注意采取与有机肥混合施用，减少磷肥直接与土壤接触而造成的有效磷被土壤中铁铝所固定，肥效降低；（4）变性土纲的三个土系磷钾贮量低，富铁土纲、铁铝土纲、雏形土纲及新成土纲的几个土系磷钾贮量更为低下，加之本样区历年来施肥重氮轻磷钾，势必造成作物营养失调，因此，要调整常规施肥比例，增施磷、钾肥，尤其是钾肥；（5）铁铝土作为钾素营养来源的可风化含钾矿物贮量非常贫乏，又因阳离子交换量小而供肥、保肥性能差，因此该土系增势钾肥是一项增产的必要措施；（6）鱼鳞石系和复船山系两土系缺乏N、P、K，土壤的自然肥力低，农用价值不高；（7）样区变性土纲及富铁土纲的几个土系缺硼少钼，有效硼、钼含量皆低于各种作物营养临界值。研究表明，缺硼条件下，籽实不能正常发育甚至完全不能形成，严重影响作物产量，缺钼则降低了豆科作物的固氮能力，对豆科作物影响大，特别是本样区花生、大豆种植广泛，施硼、钼肥，效果更显著，因此应改变以往只施常规肥不用微量元素肥料的现象，重视施用硼肥和钼肥。（3）土系在田间水分管理中的应用以土系作为区别不同田间水分管理田间或灌溉田间的基本单元，既可以保持同一单元内田间的一致性，又可按不同单元之间条件的差异，采用不同的管理措施。根据样区五个土纲13个土系的微地形、土壤质地状况，归为以下几种情况：（1）由于样区水分状况为半干旱，因此土壤的持水能力强否关系到农作物的耐旱强度，这对样区农业生产来说，关系重大。因此认清不同土系的持水能力的差别是进行土系田间管理的前提。从持水能力和持水的有效性来看，变性土纲之前亭系、港尾系、基里山系最大，其次是发育于黑云母花岗岩风化物的佛昙系、和坑系与龙寨山系，再次是发育于黑云母花岗岩风化物之上的梧岭系、后窟系及下店村系。它们的耐旱程度也依次递减。从这方面来说，变性土纲的饿桑土系试种期较长，土壤的生产潜力较大；（2）由于变性土的几个土系一般都分布 于母质为暗黑色气孔状玄武岩破残积物的低丘下部、台地缓坡及低洼地，灌溉条件较好，排水条件一般较差，水源条件较好、保水性较强，这些土壤在雨季应特别注意排水，防止由于土壤内部排水缓慢、通透性差等造成的土壤理化性状的恶化；3）下店村系、白竹湖系、后窟系地处低丘中、下部，土壤保水性差，不易灌溉，水源条件也差，此类土壤偏砂，样区主要用于旱作，由于坡地引灌不便，多靠雨养；4）样区土地利用以耕地为主，旱地所占比重大，园地所占面积居漳浦县各镇之末，主要是受限半干旱水分状况，且水源条件较差。漳浦样区的自然地理背景决定了其土壤发生、分类和特性。样区拇指、气候、微地形条件决定了变性土土系在自然肥力、供肥保肥、供水保水和生产潜力等方面比宫铁土、铁铝土、雏形上及新成土土系来得强，变性土土系利用的经济效益高于其它土系。从总体上看，样区土壤资源存在着肥力衰退、养分失调，耕层砂化、耕层浅薄，酸出面积大及水朋不足，受早涝灾害危害大等生产障碍因素，亟需在科学划分土系，在明确不同土系理化性状、农业生产特性差异的基础上，围绕土系这一土壤基层分类单元，在土地适宜性、田间养分管理、田间水分管理等方间进行农业生产的科学指导。66土系数据库、土系制图及其应用661土系数据库的建立6611目标和意义应用地理信息系统(GIs)软件，建立样区土系数据库，旨在运用计算机信息技术手段来管理与更新样区土系数据库，便于土壤信息资源的共享、参比，并最后建立起全国性土系数据库。由于土壤系统分类日趋国际化、标被化和定量化，客观上为计算机在这一领域的应用提供了技术可能和广阔的前景。一方面计算机能快速地将原始数据转化为各种具有分类价值的土壤信息并便利地加以储存、调用、更新和维护；另一方面计算机能根据土壤诊断分类的原则和检索顺序客观地寻找土壤分类的位置和名称，尤其为非土壤学工作者运用和共享土壤信息资源提供了强有力的工具。同时，它对土壤系统分类的教学和传播也起推动作用。土壤(土系)数据库是现阶段土壤学基础和应用研究中十分重要的内容，就世界范围来看发展迅速。作为基本数据库之一，土系数据库是联系基础研究(土壤发生和分类)和生产应用的重要桥梁。通过各样区土系数据库的建立，逐步构建全国土系数据库，为将来“国家土壤信息系统”的建立打下基础。此外，土系数据库的建立可提高十系划分研究成果的显示度，并针对研究结果直接与不同需求的用户见面，成为科学研究成果转化为现实生产力的桥梁。因此，漳浦样区在土系划分的基础上进行样区土系数据库建立的尝试，对指导样区土地开发具有实际意义，对福建省土系数据库、土壤信息系统的建立及其与全国土系数据库的链接也具有重要的现实意义。6.6.1.2硬软件配置硬件环境：数字化板或扫描仪等输入设备，P300以上、内存32M以上、硬盘3G以上微机，绘图仪、打印机等输出设备。软件环境：WINDOWS9X以上操作系统：PC ARCINFO 3.4以上空间数据库输入软件、ARCVIEW 3.0以上空间数据库编辑、输出软件，Office Excel、FoxBASE属性数据库录入、编辑、输出软件。ARC/INFO软件是美国环境系统研究所(ESRI)于1980年代初推出的通用目的的地理信息系统管理软件，是当今具有代表性的地理信息系统软件之一，它由描述地图特征和拓朴关系的ARC系统和记录属性数据的关系数据库管理系统INFO组成，这种混合型数据模型兼顾空间和非空间数据这两种不同性质的数据的特点，有效地实现了两类数据的操作、处理和管理。PC ARC/INFO是ESRI于1989年4月推出的既有ARC/INFO功能又具有微型机方便灵活特点的结合产物，是一套在PC/AT或兼容机上运行的用于地理数据的建立、管理、分析和显示的软件包。主要模块包括26,27：PC ADS个简单的ARC数字化系统，它用于数字化，并实现线、面和点特征的编辑；PC ARCEDIT交互式图形编辑工具，用于编辑和更新图形和属性数据，功能很强，共包括近90条命令；PC OVERLAY包括空间叠加，缓冲区建立，要素提取，屠夫分割、合并、更新共13条命令。此外，作为交互式制图和绘图子系统的PC ARCPLOT模块已由ESRI推出的功能更强的ARCVIEW所替代。在样区土系数据库的构建过程中，主要运用这三个模块及ARCVIEW软件。6.6.1.3 数据库结构空间数据库（几何数据库）主要包括土系、道路、地形、行政区划界限等。属性数据库 土系属性数据库由四个数据表组成：图斑信息表、景观环境数据表、典型单个个体数据表和土壤发生层数据表。表6-116.6.1.3 土系数据库建立的主要技术过程和特点在地形图，土地利用现状图基础上勾勒出的土壤图，经过预处理后，主要由PC ARC/INFO来完成建库。建库主要技术过程如图6-4.在用ADS或ARCEDIT经过手扶数字化后（也可用ARCVIEW3.1进行屏幕数字化）根据不同需要调用CLEAN或BUILD进行自动排序、内插和建立多边形拓扑和属性文件，使用CLEAN时适当给定坐标距离容限和悬挂容限可自动消除一些数字化过程中的错误。CLEAN结束后可调用NODEERRORS和LABELERRORS进行结点和多边形标识码错误检查。利用EDITPLOT快速产生验图的功能，找出数字化错误及空间位置。找出错误后即可利用ARCEDIT进行修改。错误修改后须重新建立拓扑关系，往返重复，直至所有错误得到修改为止。在数据编辑之后，须由TRANSFORM命令来完成坐标的转换。在样区土系制图中，公路、行政界线、地形图、土地利用现状图、土壤图作为各自独立的图层。转换过程中，应保证以每个图层中的最少四个控制点为基础实现图形文件的位移、缩放或旋转，这样使得各种土系数据都转换埭统一的坐标系和单位中。然后，即可进行属性数据库的输入和编辑，主要运用FORBASE和EXCEL进行。土系的建立、显示和输出则借助ARCVIEW。土系数据库建库过程具有本身的一些特点，主要体现在以下二个方面：I 数据源要求（1）Tic点要求转换为大地真实坐标。大地经纬网坐标是统一的地理坐标参照系，无论何种形式数字化土系图件，要将图件定位于大地经纬坐标系中，只有这样，图件才有真实的距离和比例尺。要完成这项工作，通常有两种做法：一是在完成数字化输图之后，在相同GIS环境下，建立一个只有Tic点的空图层，将其Tic文件改为大地经纬网坐标，然后在PC ARCINFO中用Transform命令将图上坐标转换为真实的大地经纬网坐标；二是在输图之前，在确定Tic后，即将其改为大地经纬网坐标，接下来数字化输入的空间数据就在真实的大地经纬网坐标系中了，在ARCVIEW3.1版本，可直接应用数字化功能方便完成这项工作。（2）土系编码方面，依照美国土系编码的做法，在标准化行政区域名后面加4位字符，将其预留为土系序号，如福建省第一个土系可编号为FJ0001；（3）比例尺方面，在理论上，在空间数据库的真实大地经纬网坐标确定以后，即可输出任意比例尺的图件，但是考虑到精度问题，要求输出底图的比例尺为1：1万或1：5万之间，这与常用地形图比例尺相同，资料收集和操作上较容易实现。II借鉴SOTER原理和方法在GIS环境下，对图斑空间信息与属性信息分级连接建立统一数据库的方法，已被SOTER的理论和时间证明有许多优点，得到国际土壤学会、国际土壤信息参比中心、联合国粮农组织的认可和使用。所以，在建立中国土壤系统分类土系数据库时，借鉴了SOTER的原理和方法。为了与数据库兼容，在属性数据库内容的选择上参考了数据库的指标选择。SOTER工作手册对数据库的设定分硬性和可选的，共118项，土层数据项目有55项，其中硬性必选的有14项。论述景观、土壤剖面数据的项目有62项，地形体、土壤剖面和发生层等几个不级别数据库都含有共同的项目，如它们都有一些共同的土系图斑编码、土壤剖面编码等，以便连接。参考上述SOTER数据库的内容，结合土系的划分特点，这里暂列出图斑信息、景观环境数据库、典型单个土体数据库及土壤发生层数据库共计60余项，其中除基本涵盖了SOTER数据库所列的硬性选择项目以外，还考虑到土系与农业利用密切相关的特点，增加了土壤养分状况的有关项目，样区还可根据实际情况增列项目。6.6.1.5 数据库管理与操作表达样区土壤图的空间数据库由ARCVIEW来管理（ARCVIEW对空间数据库与属性数据库的管理界面见图6-5、图6-6），基本操作包括对ARCINFO中ADS、ARCEDIT模块已建好拓扑关系的主题（theme）进行编辑、查询和输出图版layout；表达样区土系图斑土壤信息的属性数据库由Foxbase、EXCEL数据库软件来管理。可把事先做好的样区土壤图图斑土壤信息的属性数据库在ARCVIEW的表格文档table document中运用增加表格add table使之与GIS下的样区土壤图的空间数据库相匹配。在数据库之间的接口方面，由于从样区土壤调查到数据库的建立与应用，各阶段参与者分工的不同，数据库之间的友好接口是实现多个数据库相连的主要工作。通过ARCINFO建立拓扑关系后自动产生的PAT文件内容是有限的，为了将反映样区土系图斑土壤信息的大量统计数据表现出来，运用ARCVIEW表格操作中所提供的表格编辑的功能，增加所需的样区土系图斑信息的统计数据，并通过增加相同ID字段的技术，使增加进去的样区土系图斑土壤信息的统计数据与ARCINFO建立拓扑关系后自动产生的PAT文件相连link，同时也与GIS下样区土壤图的空间数据库产生自动相接的关系。这里，一般用“暂定土系编号”作为公共的ID对图斑信息、典型单个土体信息、景观环境信息三个属性数据库表格进行连接，用“单个土体编号”对典型单个土体信息和土壤发生层信息两个属性数据库表格进行连接。本研究用“土系名TXM”作为属性数据库链接的公共字段名。数据库的连接见示意图6-7 。6.6.1.6 土系数据库的维护与更新 土系数据库诸要素中，有些是相对稳定的，如岩性、地形等，有些则是变化的，如土地利用、地表覆盖、土壤养分状况等，一个实用的土系数据库应该反映现状，特别是土系的类型、数量随土壤调查的推进，一定会有些变化，如早期美国土壤系统分类中的Miami土系如今已经细分出几十个新的土系。因此，土系数据库有相应的更新，从国内外的经验看，一些数据库系统不成功的原因之一，就是由于数据过时而无人问津。 国家级土系数据库的更新是由权限的，要具有权威性。美国农部自然环境保护中心（NRCS）每年都颁布新版本的NASIS，以反映新的土壤调查结果。再者，它注意用户意见的反馈，最新版NASIS4.1.1甚至增加了用户的联系信箱（User email address）,用来倾听对数据库使用的想法。我们希望不久的将来能建立起中国国家级土系信息参比机构，对来自全国各地的土系起到确认、建立等“终审”作用，并使之进入国家级土系数据库。662样区土系制图样区的土系制图，是土壤制图原理解和基于GIS的图形数据库的建立过程。因此，以下着重阐述样区土系制图的原理和过程。这也是土系数据库有别于其他数据库的地方之一。6621土系制图的意义土系制图是负载和传输土壤系统分类土系各要素空间分部信息的工具。通过土系图的观测，可以直观地表示土系各要素的数量、质量分布特征和区域差异，揭示土地资源的潜力，农林牧各业用地合理程度，科学水平及其分布规律，为因地制宜指导和合理安排农业生产，调整农村产业结构，发展商品生产提供科学依据。此外，土系图作为样区土壤信息系统图形数据库的一部分，便于将样区土壤基层分类结果纳入土壤信息系统，实现管理、应用、分类自动化和信息共享，同时可进一步与国际接轨。6.6.2.2土系制图的要求由于土系制图是利用地图的形式充分地反映土系各要素的数量、质量分布特征和区域差异。因此，除要求必须经过实地调查测制外，在图版内容和表达式设计上应力求达到如下要求：（1） 显示制图区土被的个性特点。 土系的图的图版内容要反映之徒对象的具体性质、状况和空间特征，但这仅仅是土系图的共性问题。然而，由于我国地域辽阔，自然条件复杂，土壤类型多样，地域分布差异较大，可以制出多姿多彩的土系图，这是问题的另一方面，即土系图的个性特点，避免千篇一律。漳浦样区地处南亚热带典型的丘陵台地区。该地区土系图就要凸现亚类一级类型复杂，土系单元亦较繁杂的特点。（2） 展示各种土系单元的地域用单区图斑或复区图版上图各有利弊，前者失之过于概括，后者又嫌繁琐。最好的解决办法是采用单区与复区结合，充分展示各种土系单元空间分布的地域。（3） 反映出不同微域景观结构的差异。 由于各景观部位的地形、母质、地下水状况等条件的不同，从而形成聚合土体多种多样，可以通过不同组合、复区的形式，反映出微域景观结构的差异。（4） 统一技术路线与制图规范 在我国土系划分和制图研究全面展开之际，强调统一技术路线和制图规范，实行标准化图例，具有重要意义。因为只有在土系概念明确，划分指标具体，制图操作规范的约束下，才能保证不同地区土系图内容和图式的统一，才可在计算机系统上进行集成。6.6.2.3土系制图的原则和依据.土系制图的原则在以建立起来的土系基础上，从土壤景观结构的具体情况出发，并考虑到土壤详细调查制图和利用管理方面的需要，我们根据下列原则划分土系制图单元：（1） 在空间上相邻分布的一种土系的土域，或由2种以上土系组成的土域划为一个制图单元。（2） 这些相邻的土域在发生上有些联系，或者在改造利用上采用相同的措施。（3） 所划分的制图单元必须有代表性，并重复出现在本区中。（4） 这些制图单元的组分及其比例必须符合土系制图中单区、组合和复区的规定。（5） 体现土壤系统分类的定量化要求。如给出图斑的组分比例关系，制图单元的坡度等。.土系制图的依据土系制图是聚合土体或土壤景观在图上的反映，必须通过制图区内土链或土壤组合的实地调查研究来实现。对于地处闽东南的漳浦区来说，样区内分布两种母质岩：燕山期早期黑云母花岗岩与上第三系佛县群玄武岩。而其中的上第三系佛县群玄武岩具有多期喷发的特点，其喷发中心在向海一侧，并且喷发强度逐期减弱，因此，由北向南，由陆向向海方向，佛县群厚度不断加大，表层玄武岩年龄亦由老变新。据郑建闽的等研究，佛县前亭一带玄武岩分为红色致密状玄武岩和暗黑色气孔状玄武岩两种，并且暗黑色气孔状玄武岩所属岩层覆盖于红色致密状玄武岩风化物上。红色致密状玄武岩通常发育为富铁土，而暗黑色气孔状玄武岩通常发育为变性土。样区变性土的发育与微地貌密切相关，通常发育于低丘陵下部、低洼地或平缓台地面上。可见，母质和微地貌深刻影响本区土壤形成和分布。认识本区土壤与景观的关系，理顺不同地形部位上土系的归属，掌握土壤个体镶嵌分部的规律及提高土系制图都具有重要意义。从总体上讲，漳浦样区的地貌形态，由陆及海大致呈倾斜状，即：低丘、台地和滨海平原。本研究着重对低丘上、中、下部及台地面的土壤进行研究。滨海平原，土壤发育于第四系冲洪积物母质，经人为熟化过程，发育为人为土，在本研究中从略。 经过野外聚合土体种类、分布、剖面特征土层排列状况研究之后，如果以聚合土体与外表景观特征相关信息作为确定图斑内容