土壤地理学 第三章-5.ppt

1、棕壤与褐土的对比,目录,1.棕壤与褐土成土条件比较 2.棕壤与褐土的形成过程比较 3.棕壤与褐土的剖面特征、基本理化性状比较 4.棕壤与褐土的基本类型与特征 5.棕壤与褐土的利用改良,基本概念,1.棕壤是在暖温带湿润和半湿润大陆季风气候、落叶阔叶林下，发生较强的淋溶作用和粘化作用，土壤剖面通体无石灰反应，呈微酸性反应，具有明显的粘化特征的淋溶性土壤。 2.褐土是在暖温带半湿润季风气候、干旱森林与灌木草原植被下，经过粘化过程和钙积过程发育而成的具有粘化B层、剖面中有CaCO3积聚的中性或微碱性的半淋溶性土壤。,中国褐土与棕壤分布图,成土条件比较,1.棕壤成土母质多为非石灰性的残积坡积物和土状堆积

2、物。非石灰性残积物以岩浆岩为主，变质岩次之，而沉积岩较少。非石灰性土状堆积物包括黄土、洪积物等。一般来说，棕壤成土母质以花岗岩和片麻岩的风化物为主，其次为普通的砂页岩、片岩、正长岩等风化物。由这些岩石构成的山地、丘陵的坡面上，为残积、坡积物；山麓和山前倾斜平原，为厚层洪积、冲积物，二者均成棕壤。 2. 棕壤形成的气候条件:棕壤主要分布区属于暖温带湿润半湿润季风区，夏季暖热多雨、冬季寒冷干燥、水热同步、干湿分明。,成土条件比较,年均温约515，=10积温27004500，无霜期120220d;降水量为5001200mm，降水主要集中夏季，干燥度在0.51.4之间。 3. 棕壤的原生植被，一般认为

3、是落叶阔叶林。但现在已难以找到，绝大部分主要生长赤松和油松。,成土条件比较,褐土的成土母质多种多样，有各种岩石的风化物，但是以黄土状物质和石灰性成土母质为主，包括不同地质时期的石灰岩、钙质紫色砂页岩类的风化残积、坡积、洪积物，以及不同类型的黄土和红土。,成土条件比较,2.气候条件：属于暖温带半湿润的大陆性季风气候区，年均温1014，年降水量500800mm，年蒸发量15002000mm。 3.自然植被是辽东栎、洋槐、榆树、柏树等为代表的干旱和酸枣、荆条为代表的灌木草原。目前是中国北方的小麦、玉米、棉花、苹果的主产区，一般两年三熟或一年两熟。,成土过程比较,棕壤具有明显的淋溶与粘化和生物富集成土

4、过程。 1.淋溶与粘化 （1）在湿润气候下，成土过程中产生碱金属和碱土金属等易溶性盐类均被淋溶，棕壤土体中已无游离碳酸盐存在，土壤胶体表面部分为氢离子吸附，因而产生交换性酸，土壤呈微酸至酸性反应。但在耕种或自然复盐基的影响下，土壤反应接近中性，盐基饱和。,成土过程比较,棕壤的PH值整体明显低于褐土，因此，棕壤呈酸性，褐土呈碱性,成土过程比较,（2）原生矿物风化形成的次生硅铝酸盐粘粒，随土壤渗漏水下移并在心土层淀积形成粘化层，其粘粒（1.2。据微型态观察，剖面中、下部长在骨骼颗粒面、土壤结构体面和孔壁上有岛状、带状、指纹状、流状、泉华状定向粘粒胶膜。在骨骼颗粒面、孔壁上也有纤维状光性定向胶膜。因

5、此，棕壤的粘化层是由于残积粘化与淀积粘化共同作用的结果。 （3）在粘粒形成和粘粒悬移过程中，铁锰氧化物也发生淋移。全量铁锰、游离铁锰和活性铁锰自表层向下略有增加的趋势，表明铁锰氧化物有微弱向下移动的特征。因此，棕壤的心土呈鲜艳的棕色；所以，棕壤的成土过程也可称之为棕壤化过程。,成土过程比较,发育良好的棕壤剖面均有淋溶淀积现象。剖面上部形成淋溶层，粘粒含量减少；剖面中下部形成淀积层，粘粒含量增加。,成土过程比较,2.生物积累作用 棕壤在湿润气候条件和森林植被下，生物富集作用较强，积累大量腐殖质，土壤有机质含量一般为50g/kg左右。但耕垦后的棕壤，生物富集明显减弱，表土有机质含量锐减。例如从费县

6、塔山（h600m)以赤杨和辽东桤木为主的落叶阔叶林下采的酸性棕壤剖面，05cm有机质含量高达8.28%，2959厘米还含2.63%。但是，棕壤森林遭破坏的情况严重影响生物积累作用的强度。垦殖以后的棕壤，生物积累作用虽因经营集约与否有所不同，但总的说来，不如森林植被条件下积累作用强烈。,成土过程比较,成土过程比较,1.粘化作用 褐土形成过程中，在水热条件适宜的相对季节，土体风化强烈，原生矿物不断蚀变，就地风化形成粘粒；在频繁干湿交替作用下，发生干缩与湿胀，有利于粘粒悬浮液向下迁移，并在裂隙与孔隙面上淀积。因此，出现残积粘化与悬移粘化两种粘化特征。 褐土粘化过程以残积粘化为主，包括：一是矿物中的铁

7、在当地水热条件下，于土体内进行铁元素的水解与氧化，但是其总体含铁量不产生变异；第二是土壤原生矿物水化与脱钾的初步风化阶段，形成了大量的水化云母等次生矿物，而且也有进一步风化而形成的蛭石等。褐土悬移粘化过程比较弱。褐土具有明显的干湿季节变化，形成土体裂隙，粘土矿物在雨季中随重力水在结构体面间向下移动，粘粒下移深度及粘化层的厚度往往与区域降水成正比。,成土过程比较,山东地区褐土粘化层一般从40cm100cm，厚度约6070cm,粘化层的层位深而且厚。,成土过程比较,2.钙化作用 它是指碳酸盐在土体中淋溶、淀积的过程。它一般发生在干旱、半干旱的气候条件下，母质中易溶盐类大部分淋失，而硅、铁、铝等氧化

8、物基本未发生移动，钙、镁化合物则在土体中发生淋溶与淀积，并在土体中下层形成一个钙积层。在半干润条件下，原生矿物的风化首先是大量的脱钙阶段，这个风化阶段的元素迁移特点是CaO、MgOSiO2和R2O3的迁移。但由于半干润季风气候的特点，一方面是降水量小，另一方面是干旱季节长，土体中带有Ca(HCO3)2水流的CO2分压势到一定深度即减弱而导致CaCO3的淀积，其深度一般与其降水量呈正比。,成土过程比较,伴随着淋溶与淀积过程，在褐土剖面的中下层形成一个钙积层。,成土过程比较,剖面特征 理化性质,棕壤剖面特征： 棕壤在上述成土条件和成土作用下，形成的剖面基本层次构造是O-A-Bt-C； O层：枯枝落

9、叶层，开垦以后，此层即消失； A层：腐殖质层，厚度1525cm，暗棕色（7.5YR3/4），腐殖质含量1%3%，多为细沙壤土，粒状或屑粒结构，疏松、根多、无石灰反应。 Bt层：粘化淀积层厚度5080cm，干时亮棕色（7.5YR5/6），湿时暗棕色（7.5YR4/6），质地粉质壤土粘壤土，核状结构，紧实，根系少，结构体表层有胶膜和少量SiO2粉末，无石灰反应，有铁子。 C层：母质层，因母质类型不同而有较大差异，但多是非碳酸盐风化壳。,剖面特征 理化性质,褐土剖面特征：典型的剖面构型为A-Bt-Ck或A-Bt-C A层：一般厚度2025cm，或者更厚一些，暗棕色（10YR4/ 44/ 6），腐殖质

10、含量10 30k/kg 。一般质地为轻壤，多为粒状到细核状结构，疏松，植物或作物根系较多，向下逐渐过渡。 B层：即心土层。厚度5080Cm左右，颜色棕揭，即所谓艳色的粘化层（ 7.5YR4/65YR4/4）。一般中壤重壤，核状结构，较紧实，结构体外间或有胶膜，明显程度因亚类而异，在Bt展中有时有假菌丝状的石灰淀积，因此有可能将Bt层分为几个亚层。 C层：根据母质类型而有较大的变异，如黄土状母质则疏松而深厚；如为石灰岩、沙岩等残积风化物质，则往往有石灰质残积；如为花岗岩等残积风化物质，则往往为微酸性；如在平原区，为其堆积物母质，而且有一定地下水位影响而产生潴育化过程，并有小的铁锰软质结核及锈斑等

11、。,剖面特征 理化性质,褐土的主要特征是：表土呈褐色至棕黄色；剖面中、下部有粘粒和钙的积聚；呈中性（表层）至微碱性（心底土层）反应。土壤剖面构型为有机质积聚层-粘化层-钙积层-母质层。,剖面特征 理化性质（棕壤）,亚类 母质 深度cm 有机碳(gkg) 粘粒 粘化率 棕壤 花岗岩 01 3.5 158 1 15332.4 175 1.10 33453.3 382 2.42 45802.5 366 2.31 801000.9 302 1.19 1001200.9 149 0.94 白浆化棕壤 片麻岩 018 5.4 56 1 18232.2 52 1.02 23315.8 116 2.28 31

12、651.7 326 6.39 65850.5 359 7.04 潮棕壤 黄土 015 17 88.1 1 15247.9 200.9 2.28 24567.4 227.7 2.58 56958.5 257.4 2.92 9512010.6 283.1 3.21,1.土壤机械组成：土壤质地因母质类型不同而变化较大，发育于片麻岩、花岗岩等岩石风化残积物上的棕壤质地较粗，表土层多为沙壤土或壤质沙土，剖面中部多为粉质壤土，而坡积物或黄土状母质发育的棕壤，质地较细，表层为粉质壤土，剖面中部为粘壤土或更粘。但总的来说，在发育良好的棕壤中，由于粘化作用而使淀积层质地普遍偏粘。,剖面特征 理化性质,2.矿物分

13、析：棕壤的粘土矿物以水云母为主，还有一定量的蒙脱石、高岭石和少量的蛭石与绿泥石。粘粒（0.001mm的SiO2/Al2O3一般为2.33，全量铁锰（Fet、Mnt），游离铁锰（Fed、Mnd）和活性铁锰（Feo、Mno）均有明显淋溶淀积现象，即其含量有随深度而增加的趋势。铁锰的游离度较高，Fed/Fet大体在25%35%之间，Mnd/Mnt为50%70%；铁的活化度（Feo/Fed）多低于15%，个别可达16%18%，而锰的活化度（Mno/Mnd）则甚高，可达100%。褐土则上下变化不大，不论是铁锰的游离度或活化度均较棕壤低，这也是棕壤和褐土的区别之处。,全量铁锰（Fet、Mnt），游离铁锰（

14、Fed、Mnd）和活性铁锰（Feo、Mno）均有明显淋溶淀积现象，即其含量有随深度而增加的趋势。铁锰的游离度较高，Fed/Fet大体在25%35%之间，Mnd/Mnt为50%70%；铁的活化度（Feo/Fed）多低于15%，个别可达16%18%，而锰的活化度（Mno/Mnd）则甚高，可达100%。,剖面特征 理化性质（棕壤）,3. 土壤水分物理特性 发育良好的棕壤，特别是发育于黄土状母质上的棕壤，质地细，凋萎系数高，达10%左右，田间持水量亦高，达25%30%，故保水性能好，抗旱能力强。据沈阳农大两年定位观测，棕壤的水分年动态变化有如下特点：表层30cm的水分季节变化最明显，80cm以下相当稳

15、定；每年36月分为水分消耗时期，711月为水分补给时期。对作物供水来说，除56月份土壤水分缺少外，其余时期均相对充足。棕壤的透水性较差，尤其是经长期耕作后形成较紧的犁底层，透水性更差。在坡地上降水由于来不及全部渗入土壤而产生地表径流，引起水土流失，严重时，表土层全部侵蚀掉，粘重心土层出露地表，肥力下降；在平坦地形上，如降水过多，表层土壤水分饱和，作物易倒伏，生长不良。,剖面特征 理化性质,4.土壤化学性质 土壤阳离子交换量为1530cmol（）/kg，交换性盐基以Ca2+为主，其次为Mg2+，而Na+、K+甚少；盐基饱和度多在70%以上，同一剖面没有明显变化，而不同亚类之间变化较大。土壤呈中性

16、微酸性反应，pH为5.57.0，无石灰反应。,剖面特征 理化性质（褐土）,1.机械组成分析：褐土剖面的机械组成一般为轻壤中壤，但粘化层则多为中壤重攘，其0.001mm的粘粒所示Bt/A1.2，高者可达1.5，由矿物粘粒所决定的交换量一般为4050cmol/kg。 2.土壤物理形状及水分物理特性：一般说，它与土壤质地关系较大，一般表层容重为1.3g/cm3左右，低层为1.41.6g/ cm3，沙性质地则稍大于此数，粘性质地则稍小于此数。褐土，作为一个土壤类型的剖面构型中无特殊的障碍层次，个别的石灰性褐土有石灰淀积层，一般不影响水分物理特性。,剖面特征 理化性质（褐土）,3.矿物分析：由于矿物风化

17、处于初级阶段，其粘土矿物以水化云母和水云母层钾离子释放而形成的蛭石（含量20%70%）为主，蒙脱石次之（10%50%），少量的高岭石出现，则可能为母质的残留性状。由于这种矿物组成，所以粘粒的SiO2R2O3一般为2.53.0。铁的游离度较高，Fed/Fet可达20%。其中淋溶褐土高于普通褐土与石灰性褐土(18%)粘土矿物的光学鉴定，其胶膜的粘粒有光学定向特性，说明有淋溶淀积粘化因素，因而根据显微镜片研究，在少量的大孔隙中的石灰质成分有再结晶的大颗粒方解石，但A层的石灰质多为泥质石灰混合物。 4.土壤有机质及养分状况：一般耕种的褐土，020cm的有机质为1020g/kg左右，非耕种的自然土壤可达

18、30g/kg以上，特别是淋溶褐土与潮褐土等亚类是如此。石灰性褐土与受侵蚀的褐土的有机质含量均较低。 5.饱和度、pH值及CaCO3：一般全剖面的盐基饱和度80%，pH值为7.08.2左右，根据不同亚类特征，CaCO3其出现于不同层次。,基本类型与特征（棕壤）,棕壤根据其主要成土过程所表现的程度和有关附加成土过程的影响可划分为棕壤、酸性棕壤、白浆化棕壤、潮棕壤和棕壤性土五个亚类 1.棕壤 它是最近似于棕壤中心概念的亚类，相当于美国土壤系统分类中湿润淋溶土，淡色始成土；联合国土壤分类中的普通淋溶土，土壤剖面构型为（O）-A-Bt-C 2.酸性棕壤是一种盐基不饱和，具有较强的酸性，但又无灰化特征的棕

19、壤，相当于美国土壤系统分类系统中的不饱和淡色始成土，联合国土壤分类中的不饱和雏形土，酸性棕壤剖面构型一般为A-（Bt）-C型。A层较厚，一般为30cm左右，B层不很发育。 3.白浆化棕壤是指腐殖质层或耕层以下具有“白浆层”（E）的棕壤，这是区别于棕壤其它各亚类最重要特征。相当于美国土壤系统分类中的舌状湿润淋溶土与弱度发育湿润淋溶土，联合国土壤分类中漂白淋溶土。剖面层次构造为A-E-Bt-C型。在腐殖质层或耕层以下有一个白浆层（E），结构不明显或略呈片状结构，多无铁子；淀积层多呈棕色，质地粘重，棱块状结构，结构面有明显的铁锰胶膜和SiO2粉末。质地剖面呈明显的“二层性”，即表层和白浆层质地偏沙，

20、而淀积层质地偏粘。,基本类型与特征（棕壤）,4.潮棕壤主要特征与普通棕壤相同，但由于地势较低，地下水位34m，雨季可短期上升到3m以内，使底土层产生潴育化过程，常有锈纹锈斑和铁锰结合。土层深厚，一般超过1m，上下层均为壤质土，通透性较好，易耕作。养分含量丰富，保肥性好。 5.棕壤性土处于弱度发育阶段剖面分化不明显的一类棕壤,土层薄AC型石质性粗骨性。,费县塔山酸性棕壤剖面,基本类型与特征（棕壤）,棕壤一般呈微酸性至酸性反应，但各亚类在程度上具有差别。从上图可知，普通棕壤和潮棕壤的酸性较弱，多呈微酸性反应，PH值在6以上。酸性棕壤的酸性较强，PH值多在5.5以下。白浆化棕壤则因土属不同而有差别，

21、滞水型白浆化棕壤呈微酸性反应，酸度较侧渗型白浆化棕壤低。盐基饱和度与PH值相适应，呈微酸性反应者，通常在80%以上，呈酸性反应者，一般都在50%以下，表土层可达6070%。,基本类型与特征（褐土）,由于褐土为半淋溶土纲，根据土体所反映的淋溶程度及粘化特征相结合等而划分为淋溶褐土、（普通）褐土和石灰性褐土等。其它则根据其主导成土过程及附加成土过程所表现的土壤剖面特征而划分出塿土、潮褐土、燥褐土与褐土性土等。 1.普通褐土它是最接近中心概念的亚类，剖面中的Bt层有CaCO3新生体出现，即所谓A-Btk-C剖面构型。 2.淋溶褐土其主要特征是全剖面没有CaCO3出现，或在C层有少量石灰残余，形成A-

22、Bt-Ck剖面构型。 3.石灰性褐土它相当于美国土壤分类的淡色始成土，联合国分类的石灰性雏形土。 4.潮褐土其主要特征同于普通褐土，只是处于平原地区，因而在底土中具有潴育化现象，相似于美国土壤分类的潮湿饱和淡色始成土，联合国土壤分类中的潜育始成土。 5.塿土即在普通褐土表层以上形成一个人工堆垫的表层；它是人为长期旱耕熟化，施入土粪或富含有机质的农家肥料而形成的诊断层，厚度50cm，具有双层耕种熟化层。,基本类型与特征（褐土）,6. 褐土性土于褐土区，由于种种原因，为粘化B层发育不明显的土壤，即A（Bt）C剖面特征。面积最大的亚类.,基本类型与特征（褐土）,不同种类褐土CaCO3出现在不同层次,

23、利用与改良,棕壤：棕壤分布区气候条件优越，广泛适合于小麦、玉米、高梁、花生、甘薯等多种农作物，以及多种树木和果树的生长，具有较大的农业、林业利用价值。 1.棕壤的农业利用价值 利用：棕壤适宜的利用方式和农业利用价值因亚类的不同而有很大的差异。棕壤中农业利用最大的是潮棕壤亚类，地表平坦、土层深厚、质地适中、水分条件优良，既可种植玉米、高梁等大田作物，又可种植小麦、棉花、蔬菜、水稻等，是棕壤地区高产稳产土壤。丘陵地区的（普通）棕壤上层深厚，土壤水分状况较好，保水保肥性能好，增产潜力大。但它通透性差，有一定的水土流失现象，农业利用价值较潮棕壤亚类稍差。主要种植大田农作物，如玉米、高粱、大豆等。酸性棕

24、壤和白浆化棕壤的农业利用价值较差，它们或酸、或瘦、或薄、是棕壤地区的主要低产土壤类型。 改良：1、修筑梯田、防止水土流失 2、广辟有机肥源，增加土壤有机质含量 3、合理施用化肥 4、改良质地,利用与改良,2.棕壤、中酸性棕壤以及部分白浆化棕壤主要适于林业利用，是本地区的林业生产基地。在有的丘陵地区的棕壤，还生长有柞树（栎树），是放养柞蚕的山场，尤其是辽宁东部地区，是我国重要的柞蚕生产基地。另外，棕壤适于经营经济林，发展多种果树，如苹果、梨、葡萄、樱桃及板栗等，尤其是苹果、梨。棕壤是我国这两类果树的最主要产区。,3.棕壤营林过程中，除了根据土壤等立地条件选择适宜树种，做到适地适树外，还需加强水土

25、保持工作。棕壤即使植树也能出现土壤侵蚀，如苗圃地和人工造林地的除草松土都能引起水土流失；柞蚕场管理粗放，水土流失不断加重；如不加以保护，必将继续演变为石质山地。因此，必须积极采取水土保持措施，控制水土流失。如在坡面上挖水平沟，竹节壕，冲沟筑埂，沟口垒坝，挖鱼鳞坑植树等均有良好效果,利用与改良,褐土所分布的暖温带半干润季风区，具有较好的光热条件，一般可以两年三熟或一年两熟。由于主体深厚，土壤质地适中，广泛适种小麦（绝大部分为冬小麦）、玉米、甘薯。花生、棉花、烟草、苹果等粮食和经济作物，主要问题是降水量偏小和降水量过于集中，在这种条件下的土壤利用及改良问题应考虑以下几个方面。 （一）开展水土保持，

26、发展水利灌溉 因褐土中除潮褐土地处平原区以此一般多为丘陵与高平地，土壤侵蚀是普遍现象。因此开展水土保持与发展水利灌溉是提高褐土地区农业的重要途径。 （二）开展旱作农业的土壤耕作措施 由于水源的限制，大面积发展灌溉是有限的。因此应当普遍地、大面积地发展旱作农业，其中包括工程措施（如水平梯田、径流农业）与系统的土壤耕作（如少耕、覆盖、轮作）等。因褐土区降水一般均在600mm左右，稍稍增加以保墒培肥为中心的土壤旱作的耕作措施，将是发展褐土区的持续农业的重要途径。,利用与改良,（三）合理施肥，提高土壤肥力水平 首先要增加土壤的有机质，因为褐土区的温暖而干旱的时期长，土壤有机质分解快，保证一定的有机肥源（其中包括轮作在内）是保证土壤肥力的重要基础。 其次是合理施用磷肥，因为褐土的活性铁及CaCO3均容易促使磷的固结，形成铁质和钙质的以及闭态磷而使磷肥固结失效。第三，是合理施用微量元素肥料，因为褐土大多有石灰反应，它往