吉林西部典型风砂土的土系分类研究及归属初探

李建维，张锦源，陈一民，隋跃宇，焦晓光，郑利远

(1.中国科学院 东北地理与农业生态研究所院 黑土区农业生态重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150081；

2.黑龙江大学 农业资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨 150080；3.中国科学院大学，北京 100049；

4.东北林业大学 图书馆，黑龙江 哈尔滨 150040；5.广安市农业局 土壤肥料和资源环境站，四川 广安 638000)



吉林西部典型风砂土的土系分类研究及归属初探

李建维1,5，张锦源2，陈一民1,3，隋跃宇1，焦晓光2，郑利远4

(1.中国科学院 东北地理与农业生态研究所院 黑土区农业生态重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150081；

2.黑龙江大学 农业资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨 150080；3.中国科学院大学，北京 100049；

4.东北林业大学 图书馆，黑龙江 哈尔滨 150040；5.广安市农业局 土壤肥料和资源环境站，四川 广安 638000)

摘要：为了研究吉林西部风砂土在中国土壤系统分类中的归属，采用当前国际主流的土壤系统分类，研究了吉林省西部4个风砂土的典型剖面。通过对研究区域的自然状况调查分析，对野外典型剖面的描述，以及对土壤各项性状指标分析，并以土体诊断层和诊断特性为基础，按照《中国土壤系统分类检索(第3版)》的标准，初步确定吉林西部风砂土在中国土壤系统分类中归为雏形土和新成土2个土纲，干润雏形土和砂质新成土2个亚纲。表4，参32。

关键词：吉林西部；风砂土；中国土壤系统分类；诊断层；诊断特性

0引言

风砂土是干旱与半干旱地区发育于风成砂性母质上的土壤[1]，处于土壤发育的初始阶段，成土过程微弱。通体细沙，植被易于破坏，随起沙风而移动[2]。吉林省的风砂土总面积105万hm2，除东部零星分布，其余主要分布在西部地区。吉林西部白城及松原市风砂土面积81万hm2，占吉林省风砂土的77.1%[3]。风砂土是本省主要的低产田土壤，深入研究风砂土对防风固沙，提高地力，改造中低产田，对粮食增产、增收具有重要意义。土壤系统分类以诊断层和诊断特性为基础，采用了定量化的分类指标，在进行土地评价、土地利用规划时能够更真实地反映土壤的状况，为因地制宜推广农业技术提供可靠的依据，对吉林省5×109kg粮食增产的顺利实施具有十分重要的意义。

土壤系统分类是利用诊断层、诊断特性为基础的定量化分类系统[4-5]。最早的土壤系统分类是在20世纪50年代由美国土壤学家提出来的，经过半个多世纪的深入研究，土壤系统分类体系有了长足的发展[6-7]。我国的土壤分类研究始于20世纪30年代，当时采用美国的马伯特分类，到1954年，我国开始学习前苏联的土壤发生分类，前苏联的土壤发生分类对我国土壤分类研究意义深远，两次土壤普查也是沿用苏联的土壤发生分类[8-10]。近年来，我国土壤系统分类研究，参照美国土壤分类系统[11-13]，在发生分类的基础上逐渐深入，取得重大进展[14]，并在国际上产生重大影响[15]。相信未来土壤系统分类体系会逐渐取代土壤发生分类[16-19]。

土壤分类由定性分类向定量分类发展，我国土壤系统分类高级单元建立以后，土壤学者对很多地区的土壤进行系统分类研究，以实现土壤由定性分类到定量分类的转变[20-22]。近几年来，土壤分类工作主要集中在高级分类的修订完善[23-25]及基层分类单元的研究[26]方面。吉林西部风砂土是当地的主要土壤类型之一，还未见过相关的系统分类研究报道。本研究通过对吉林省西部的4个典型风砂土剖面的分析，确立了其在中国土壤系统分类中从高级到基层的分类归属，并首次建立了相应土系。将吉林省西部风砂土划分为雏形土和新成土土纲，逐级划分为4个土族，并利用地名对土系进行命名，为土壤系统分类深入研究以及土壤地理学的发展提供了理论依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

4个风砂土剖面分别于2011年9、10月份采于吉林省西部。吉林省西部主要包括松原市、白城市2个地级行政区和长春、四平西部的少部分地区。总面积约54 184 km2，人口约677万。地形多为平原或波状起伏台地。温带大陆性季风气候，春季干燥多风，秋冬雨雪少，大风日数多，年均8级以上大风24 d。降雨量400 mm左右。年日照时数大约在2 900 h，年平均气温为5℃左右，无霜期约为150 d。

1.2土壤剖面挖掘及土壤样品采集

根据《吉林土种志》[3]中信息，选择典型的风砂土区域进行剖面布点和挖掘，并采集相关的影像资料。根据野外采样规定，选取典型剖面，挖掘并修好剖面，观测并描述这个剖面土体中的土壤形态特征，做好记录，根据各个层次采集土壤样品。所挖掘的土壤剖面自然情况，见表1。

表1　风砂土典型剖面采样地点及自然性状

1.3室内测试分析

样品的处理和测试分析根据《土壤农化分析》[27]、《土壤调查实验室分析方法》[28]进行。机械组成的测定采用吸管法；有机碳采用重铬酸钾—硫酸消化法；全氮的测定采用德国ELEMENTAR公司生产型号Vario ELⅢ元素分析仪进行测定；全磷的测定采用氢氧化钠熔融—钼锑抗比色法；全钾的测定采用氢氧化钠熔融—火焰光度法；土壤颜色采用比色卡进行比色[29]；土壤pH的测定以水土比2.5∶1，用pH计测定。

1.4统计分析

实验测试所得数据运用Excel进行分析，所得分析结果按照《中国土壤系统分类检索(第三版)》[30]检索，确定剖面具有的诊断层和诊断特性。

Penman经验公式：D=Er/P，其中：D—干燥度；Er—年潜在蒸散量；P—年降水量；Er=fE0，E0—水面年蒸发量；f—随季节而异的系数，11-2月为0.6；5-8月为0.8，其余各月为0.7。

2结果与分析

2.1土壤剖面性态特征分析

2.1.1土壤机械组成分析。吉林省西部风砂土土壤机械组成砂粒含量绝大部分均高于粉粒和黏粒含量，质地主要为砂土。风砂土结构易受破坏，不利于耕种，由于受到风蚀、水蚀的影响，容易造成沙丘流动，水土流失严重，大风天气易形成沙尘暴。因此，在风砂土区域采用有效的措施巩固沙丘是极其必要的。通过吸管法测定土壤机械组成，风砂土的质地基本都是砂质或砂壤质，砂粒含量占整个质地含量的70%~80%，见表2。

表2　典型剖面土壤机械组成及质地

2.1.2土壤的化学性质。室内实验分析测出土壤样品化学性质结果，见表3。典型剖面的表层土壤有机碳含量为1.02 g·kg-1~7.08 g·kg-1；全氮含量为0.10 g·kg-1~0.48 g·kg-1；全磷含量为0.09 g·kg-1~0.32 g·kg-1；全钾含量为20.4 g·kg-1~36.2 g·kg-1；各个层次水浸提pH在6.33~9.04之间，属于中性或微碱性土壤。从分析结果可以看出，风砂土养分含量整体偏低，表层土壤由于耕作和施肥，养分相对含量较高。综上，风砂土是比较贫瘠的土壤，作物产量低，不利于农业生产，应大量退耕还林还牧，为了利于种植作物，可以增施有机肥、秸秆还田等生物措施。

2.1.3典型土壤剖面形态描述。在野外对土壤剖面进行详细描述，结果见表4。典型剖面的各个发生层次发育均较微弱或无明显发育。各层次土壤多为砂土或砂壤土，单粒状无结构或结构松散，发育微弱，可见云母矿物碎屑。

表3　典型剖面土壤的化学性质

表4　典型土壤剖面形态描述

2.2土壤温湿度特性

按照Penman经验公式计算的年干燥度估算，凡年干燥度为1~3.5为半干润土壤水分状况[30]。所挖掘4个典型土壤剖面的年降水量分别为344 mm~423 mm之间，而吉林省西部的水面年蒸发量为1 600 mm~1 800 mm[31]，根据公式，可算出干燥度均在2.2~3.5之间，属于半干润土壤水分状况。从吉林省当地气象站数据可知，4个典型剖面的年平均土温均<8℃，因此，属于冷性土壤温度状况。

2.3砂质沉积物岩性特征

土表至100 cm或石质、准石质接触面范围内土壤颗粒以砂粒为主，土壤质地为壤质细砂土或更粗砂质；呈单粒状，含一定水分时或呈结持极脆弱的块状结构；无沉积层理；有机碳含量≤1.5 g·kg-1[32]。

2.4风砂土剖面在中国土壤系统分类中归属

剖面FS-1的AC层具有比极细砂更细的砂壤土质地，厚度35 cm，>10 cm，土体结构发育>50%，可判定为雏形层，半干润土壤水分状况和冷性土壤温度状况，按照《中国土壤系统分类检索(第三版)》[30]检索，依据剖面诊断层和诊断特性，其高级分类确定为普通简育干润雏形土，按照《中国土壤系统分类土族和土系划分标准》，根据样区土壤的颗粒大小级别、矿物组成、酸碱性及土壤温度等性质，土族确定为砂质伊利石混合型冷性普通简育干润雏形土，按照中国土系命名原则，初步定为增盛系。

剖面FS-2的AC层具有比极细砂更细的壤砂土和粉壤土质地，厚度64 cm，>10 cm，土体结构发育>50%，可判定为雏形层，半干润土壤水分状况和冷性土壤温度状况，按照《中国土壤系统分类检索(第三版)》[30]检索，依据剖面诊断层和诊断特性，其高级分类确定为普通简育干润雏形土，按照《中国土壤系统分类土族和土系划分标准》，根据样区土壤的颗粒大小级别、矿物组成、酸碱性及土壤温度等性质，土族确定为砂壤质伊利石混合型冷性普通简育干润雏形土，按照中国土系命名原则，初步定为双山系。

剖面FS-3的AC层质地为砂土，土体的基本无结构发育，保持母质的性状，不符合雏形层的标准。具有半干润土壤水分状况、冷性土壤温度状况和砂质沉积物岩性特征，按照《中国土壤系统分类检索(第三版)》[30]检索，依据剖面诊断层和诊断特性，其高级分类确定为普通干润砂质新成土，按照《中国土壤系统分类土族和土系划分标准》，根据样区土壤的颗粒大小级别、矿物组成、酸碱性及土壤温度等性质，土族确定为砂质伊利石混合型冷性普通干润砂质新成土，按照中国土系命名原则，初步定为瞻榆树系。

剖面FS-4的AC层质地为壤砂土，土体有一定结构发育，但是体积不到50%，所以不符合雏形层的标准。有石灰反应，但是没有石膏斑纹或结核，达不到钙积层标准。具有半干润土壤水分状况、冷性土壤温度状况和砂质沉积物岩性特征，按照《中国土壤系统分类检索(第三版)》[30]检索，依据剖面诊断层和诊断特性，其高级分类确定为石灰干润砂质新成土，按照《中国土壤系统分类土族和土系划分标准》，根据样区土壤的颗粒大小级别、矿物组成、酸碱性及土壤温度等性质，土族确定为砂质伊利石混合型冷性石灰干润砂质新成土，按照中国土系命名原则，初步定为开通系。

3讨论

风砂土主要分布在干旱区和半干旱区，该区年均降雨量较少，属于内陆季风性气候，常年刮风，特别春季，大风天气更多，土壤水分蒸发量大，土壤干燥易受风蚀，地力下降，加之春季少雨不利于播种出苗。建议在风砂土应改变传统的秋整地或春整地方式，倡导作物收获后地表保留作物残体(根茬、秸秆)，利于保土、保肥、保水。

本研究中土壤温度特性是按照土壤50 cm深度处的土壤温度来确定，而中国的气象资料中，没有50 cm深度土温，只有根据上下的土壤温度换算得来，可能存在一定误差，但不影响整个区域的温度划分。

虽然选取的风砂土剖面较少，不能完全确定吉林省西部风砂土的全部分类情况，但可以代表吉林省西部典型区域的风砂土分类，并且首次对吉林省西部的风砂土按照系统分类方法确定完整的分类归属。吉林省土系研究工作仍处于初步阶段，今后还需要更加深入的、系统的研究，本研究的一些研究结果可为进一步完善吉林省土壤系统分类工作提供有力的科学参考。同时，明确其高级分类单元归属，建立基层分类单元，为完善我国土壤系统分类做出一定工作，促进土壤分类从定性的发生分类向定量的系统分类发展。

4结论

对比4个典型土壤剖面，剖面虽然都形成在半干旱气候条件下，但因为其他各种条件的差异，具有不同的诊断层和诊断特性，形成不同类型的土壤。从高级分类将吉林省西部4个典型风砂土确定为：普通简育干润雏形土、普通干润砂质新成土和石灰干润砂质新成土；从基层分类土族划分为：砂质伊利石混合型冷性普通简育干润雏形土土族，砂壤质伊利石混合型冷性普通简育干润雏形土土族，砂质伊利石混合型冷性普通干润砂质新成土土族，砂质伊利石混合型冷性石灰干润砂质新成土土族4个土族。

参考文献：

[1]李福兴,陈隆亨,邸醒民,等.中国砂质新成土的系统分类[J] .中国沙漠,2001,21(S): 30-37.

[2]陈隆亨,李福兴,邸醒民.我国风沙土的系统分类[J] .中国沙漠,1993,13(4): 6-13.

[3]吉林省土壤肥料总站.吉林土壤[M].北京: 中国农业出版社,1998.

[4]张之一,田秀萍,辛刚.黑龙江省土壤分类参比[J] .土壤,1999(2): 104-109.

[5]李建维,焦晓光,隋跃宇,等.吉林东部暗棕壤在中国土壤系统分类中的归属[J] .中国农学通报,2011,27(24): 74-79.

[6]崔英.太白山南坡土壤发生特性与系统分类研究[D] .杨凌: 西北农林科技大学,2003.

[7]李海燕.泰山南坡土壤发生特性与系统分类研究[D] .泰安: 山东农业大学,2006.

[8]李天杰,赵烨,张科利,等.土壤地理学[M] .北京: 高等教育出版社,2004.

[9]王秋兵,王晶媚,韩春兰.将土种资料转化为土系的必要性与可行性分析[J] .土壤通报,2010,41(1): 17-22.

[10]李立平,朱咏莉,王夏晖,等.中国土壤分类体系的发展[J] .塔里木农垦大学学报,2001,13(2): 32-35.

[11]Soil Survey Staff.Keys to Soil Taxonomy (8th ed)[M] .Soil Survey.USDA/NRCS.Washington.DC,1998.

[12]Soil Survey Staff.Keys to Soil Taxonomy (9th ed)[M].Soil Survey Staff.USDA/NRCS.Washington,DC,2003.

[13]Soil Survey Staff.Keys to soil taxonomy (Eleventh Edition)[M].USDA-NRCS,2010.

[14]宋长青，张甘霖.中国土壤系统分类研究取得重大进展[J] .自然科学进展，2006，16(4)：392.

[15]Targulian V O，张华译.对“中国土壤系统分类”的印象及评论[J].土壤，2002(2)：111-112.

[16]龚子同.中国土壤系统分类的建立和发展[J] .土壤学报，1995，32(S)：1-11.

[17]龚子同，张甘霖，骆国保.世纪之交对土壤基层分类的回顾和展望[J] .土壤通报，1999，30(S0)：5-9.

[18]龚子同，张甘霖.中国土壤系统分类：我国土壤分类从定性向定量的跨越[J] .中国科学基金，2006(5)：293-296.

[19]李建维，陈一民，郑利远，等.土壤分类的发展与方向[J] .土壤与作物，2014，3(4)：146-150.

[20]闫湘，常庆瑞，潘靖平.陕西关中地区塿土在系统分类中的归属[J] .土壤，2004，36(3)：318-322.

[21]王勇，乔永，孙向阳.鹫峰国家森林公园土壤系统分类研究[J] .北京林业大学学报，2010，32(3)：217-220.

[22]安红艳，龙怀玉，刘颖，等.承德市坝上高原典型土壤的系统分类研究[J].土壤学报，2013，50(3)：448-458.

[23]隋跃宇，焦晓光，张之一.中国土壤系统分类均腐殖质特性应用中的问题和意见[J] .土壤，2011(1)：140-142.

[24]韩春兰，姚振都，杨武成，等.中国土壤系统分类中“红色砂、页岩、砂砾岩和北方红土岩性特征”的比较研究及诊断标准的修订[J] .土壤，2013，45(3)：554-559.

[25]张凤荣，王秀丽，王数，等.中国土壤系统分类中盐成土及其相关土壤诊断标准的修订建议[J].土壤学报，2013，50(2)：419-422.

[26]张甘霖，王秋兵，张凤荣，等.中国土壤系统分类土族与土系划分标准.[J] 土壤学报，2013，50(4)：826-834.

[27]鲍士旦.土壤农化分析(第三版)[M] .北京：中国农业出版社，2008.

[28]张甘霖，龚子同.土壤调查实验室分析方法[M] .北京：科学出版社，2012.

[29]小山正忠，竹原秀雄.新版标准土色帖[M] .东京：日本色彩研究所，1973.

[30]中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组，中国土壤系统分类课题研究协作组.中国土壤系统分类检索(第三版)[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2001.

[31]李海毅，汤洁，斯蔼.分形理论在吉林西部干旱指数预测中的应用[J] .东北师大学报自然科学版，2007，39(1)：126-130.

[32]李新平，崔方让，魏迎春，等.新疆和田开发区土壤系统分类研究[J] .西北农林科技大学学报：自然科学版，2007，35(12)：133-137.

Preliminary Study on Classification of Typical Aeolian Sandy Soil in the Western Jilin Province of China

LI Jian-wei1,5,ZHANG Jin-yuan2,CHEN Yi-min1,3,SUI Yue-yu1,JIAO Xiao-guang2,ZHENG Li-yuan4

(1.KeyLaboratoryofMollisolsAgroecology,NortheastInstituteofGeographyandAgroecology,CAS,Harbin150081,China;2.CollegeofAgricultureResourcesandEnvironment,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;4.TheLibraryofNortheastForestryUniuersity,Harbin150040,China;5.SoilFertilizerandResourceEnvironmentStationofGuanganAgriculturalBureau,Guangan638000,China)

Abstract：In order to determine the fate of aeolian sandy soil in the western Jilin province of China in Chinese Soil Taxonomy,the authors examined 4 typical profiles of aeolian sandy soil in the western Jilin Province of China by using the current international mainstream soil taxonomy.Through investigation and description of the typical soil profiles and analysis on various soil properties,the authors preliminarily determined that the aeolian sandy soil in the western Jilin Province of China belongs to Cambosols and Primosols orders,Ustic cambosols and Sandic primosols suborders,which was based on the diagnostic horizon/diagnostic characteristics and the standard criteria of Chinese soil taxonomy (3rd edition).

Key words：western Jilin Province; aeolian sandy soil; Chinese Soil Taxonomy; diagnostic horizon; diagnostic characteristics

中图分类号：S155.1

文献标识码：A

作者简介：第一李建维(1988-)，男，四川三台人，硕士研究生，主要从事土壤分类及土壤碳循环的研究.通讯作者：隋跃宇(1973-)，男，黑龙江肇东人，博士，研究员，主要从事土壤分类及土壤微生物的研究.

基金项目：我国土系调查与《中国土系志(中西部卷)》编制(2014FY110200)；黑龙江省自然科学基金项目(D201412)资助.

收稿日期：2015-01-16；修回日期：2015-06-02.

文章编号:2095-2961(2016)01 -0030-06

doi:10.11689/j.issn.2095-2961.2016.01.004