湘东板页岩发育水耕人为土的土系分类初探

彭 涛，欧阳宁相，张 亮,2，盛 浩,2，周 清，张杨珠,2

（1. 湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；2. 湖南农业大学土壤研究所，湖南 长沙 410128）

湘东板页岩发育水耕人为土的土系分类初探

彭 涛1，欧阳宁相1，张 亮1,2，盛 浩1,2，周 清1，张杨珠1,2

（1. 湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；2. 湖南农业大学土壤研究所，湖南 长沙 410128）

选取湘东地区6个板页岩发育的典型水耕人为土剖面，通过调查当地成土环境，描述土壤剖面形态和室内分析理化性质，按中国土壤系统分类方案，探索类似母质/母土条件下水耕人为土的基层分类指标和建立土系。在水耕人为土亚纲下，划分出铁聚和简育水耕人为土2个土类，普通铁聚水耕人为土和普通简育水耕人为土2个亚类，进一步划分出4个土族和6个土系（五峰系、黄田系、洪鸟系、拗才系、晋坪系和城望系）。同一地区类似母质发育的水耕人为土，系统分类的定量化指标（颗粒大小级别和质地层次差异）比发生分类的定性判定具有更强的划分能力，能更有效的反映基层土壤类型的生产性能，对当地农作物生产和土壤改良更具有指导意义。

板页岩；人为土；诊断层；诊断特性；土系分类；湘东

水耕人为土（简称水耕土）指在水耕人为过程作用下，各种母土或母质在单个土体上已形成可资鉴别的诊断特性（人为滞水状况）或诊断层（水耕表层和水耕氧化还原层）的土壤新类型[1-2]。据估计，中国水耕土面积约3 000万hm2，93%分布于南方稻区，在粮食生产中居首要地位[1]。近80 a来，我国在水耕土发生特性、高级分类单元的系统分类和参比、历史演变的研究上在国际上处于领先水平[3-6]，但在水耕土的基层分类（土族、土系）上值得深入研究[7]。目前，水耕土的基层分类和土系调查集中在东部地区的湖北[8-9]、浙江[10-11]、海南[12]、福建北部[13]、长江三角洲[14]以及成都平原[15-16]，中西部地区仍有大量“潜在土系”有待调查和建立[7]。母土或母质是影响水耕土发育、理化性质演变的关键因素[17]，它主要通过影响质地而起作用，而颗粒大小级别和质地差异又是水耕土的基层分类的主要指标。目前，在类似母土或母质条件下，颗粒大小级别在水耕土基层分类中的作用和基层分类指标的选择也有待实证研究。

湖南省拥有水田275.6万hm2，占全省耕地面积的79%，稻米产量长期位居全国首位。水耕土是湖南乃至全国重要的粮食、多种经济作物的生产基地。课题组以湘东地区起源于板页岩的水耕土为研究对象，探索类似起源土壤条件下的基层系统分类指标，建立代表性土族和土系， 评述土系的生产性能，以期为当地农业生产和作物布局提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 研究区和采样点概况

在湘东地区的株洲、湘潭、岳阳3个地级市（29°52′～26°46′N，111°53′～114°14′E），气候属中亚热带湿润季风气候，年均温16～19℃，年降雨量1 300～1 500 mm，日照均值1 623.1 h，该区地势西北低、东南高，地貌有山地、丘陵和平原，成土母质复杂，包括花岗岩风化物、板页岩风化物、砂岩风化物、石灰岩风化物、第四纪红土和河湖沉积物等[18]。研究参照《湖南土壤》[19]和《湖南土种志》[18]中对板页岩的描述与分类以及全国第二次土壤普查数据[20]，结合母质分布图、土地利用现状图、高程图、交通图等，确定6个水耕土野外取样点，样点分布信息与剖面成土环境如表1所述。

表1 采样点概况

1.3 样品采集与室内分析

在取样点位，挖掘标准土壤剖面（深1.2～1.5 m，宽1.2 m，长2.5～3 m），根据土壤发生学理论进行分层，依照《野外土壤描述与采样手册》对土壤剖面进行详细地描述，并拍照记录剖面以及周围景观。

土壤容重采用环刀法；机械组成采用吸管法，质地分类采用USDA分类；pH 测定采用电位法（液土比2.5∶1）；阳离子交换量及交换性盐基组成采用乙酸铵交换法（阳离子交换总量使用凯氏定氮法，K+、Na+使用火焰光度法，Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定）；土壤游离铁采用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠法（DCB法）[21]。基于XRD方法和CEC及元素含量的测定结果综合分析矿物学型。

土壤温度的估算：根据经纬度、海拔推算，利用公式Tsoil=55.89-0.645×纬度-0.004×海拔-0.153×经度[22]。

2 结果与分析

2.1 土壤剖面的形态特征

在土壤剖面的润态颜色上，色调介于2.5～10（均值6.0），明度介于5～8，彩度介于2～8（表2）。土体较深厚，大多＞1.2 m，耕作层较浅薄（Ap1），仅10～15 cm，犁底层（Ap2）较厚且坚实，达9～10 cm。犁底层容重是耕作层容重的1.12～1.53倍。剖面上，土壤结构发育明显，以粒状、团粒状和块状为主，在结构体表面和管道普遍存在黏粒胶膜、黏粒—铁锰胶膜和铁锰斑纹，数量很少量到多量，在水耕氧化还原层（Br）数量最为丰富，甚至出现少量到多量的铁锰结核。人为干扰强烈，土体中常发现少量瓦片、砖头的侵入体。经诊断，土壤剖面出现典型的水耕表层、水耕氧化还原层。

2.2 土壤主要理化性质

野外估测，土壤剖面几乎无明显的砾石（＜5%）。室内分析表明，质地以壤土类为主，黏粒含量介于135～436 g/kg，剖面的黏化率介于0.6～1.4，仅1个样点（43-ZZ13）未出现黏化层。水提土壤pH值为4.83～6.78，剖面中均有pH值≥5.5的层次存在，因此为非酸性反应；随剖面加深，pH值呈升高趋势。游离氧化铁含量介于11.04～66.41 g/kg，均值36.18 g/kg。除1个样点（43-YY17）外，其余5个剖面均出现铁聚层，具有铁聚特征。

2.3 供试土壤的诊断层与诊断特性

按《中国土壤系统分类检索（第三版）》[2]中诊断层、诊断特性及控制层段的标准，所选6个剖面都具备水耕表层和水耕氧化还原层的诊断表下层。除43-YY17样点外，其他剖面具有铁聚特征。按张慧智等[22]的方法，得到6个采样点50 cm处土温介于22.3～23.8℃（均值23.2℃），检索土壤温度状况属于热性。

2.4 供试土壤在中国土壤系统分类中的归属

参照《中国土壤系统分类检索（第三版》[2]对高级分类单元的划分标准，检索供试土壤的诊断层与诊断特性，6个剖面均属于人为土土纲、水耕人为土亚纲、除43-YY17外（简育水耕人为土土类、普通简育水耕人为土亚类），均属铁聚水耕人为土土类、普通铁聚水耕人为土亚类。

基于XRD方法和CEC及元素含量的测定结果综合分析，所选6个剖面的矿物学型属硅质混合型，砾石含量极低（＜5%），石灰性及酸碱度属非酸性（表3）。按剖面黏粒大小加权平均值和颗粒大小级别的差异[7]，将所选6个剖面划为4个土族：43-ZZ20和 XT09为黏壤质硅质混合型非酸性热性-普通铁聚水耕人为土、43-XT08和43-YY14为壤质硅质混合型非酸性热性-普通铁聚水耕人为土、43-ZZ13为砂质硅质混合型非酸性热性-普通铁聚水耕人为土、43-YY17为黏壤质硅质混合型非酸性热性-普通简育水耕人为土（表4、表5）。

表2 供试土壤的剖面形态特征

在同一土族内，按表层质地差异[7]，将43-XT08和43-YY14分别划为洪鸟系和晋坪系，将43-ZZ20和XT09分别划为黄田系和拗才系。在不同土族间，将43-ZZ13和43-YY17分别划分为五峰系和城望系（表5）。

3 讨 论

3.1 板页岩发育的水耕土与发生分类的参比

按发生学分类，6个典型板页岩发育的水耕人为土可归入人为土土纲、人为水成土亚纲、水稻土土类、潴育性和淹育性（43-YY17）水稻土亚类、浅黄泥（43-YY17）和黄泥田土属、沙质黄泥田（43-ZZ13）、黄泥田和浅黄泥（43-YY17）土种。在系统分类中，6个剖面归入人为土土纲、水耕人为土亚纲、铁聚水耕人为土和简育水耕人为土土类，普通铁聚水耕人为土和普通简育水耕人为土亚类，基层单元上则分出4个土族和6个土系（表5）。

土壤发生分类重视成土条件和推测的成土过程，忽略土壤本身属性，容易把同一地区、同一母质处于发育不同阶段的水耕土归入同一个土类或亚类[2]。土壤系统分类以定量的诊断层和诊断特性为依据，在基层分类上显得能力更强，划分出4个土族和6个土系，敏感地反映土体在发育程度、物质组成等性质上的突变差异，显得更为清晰明确，在指导生产实践中更具有现实意义。

基于中国土壤系统分类土族和土系的划分标准，类似母土/母质条件下，颗粒大小级别和质地层次差异是划分土系的敏感指标。在同一地区、类似母质条件下，土壤质地和颗粒大小级别在水耕土基层分类中仍然具有重要意义。

表3 供试土壤剖面的主要理化性质

表4 供试土壤土族控制层段内鉴别特征

3.2 板页岩发育的水耕土土族和土系的生产性能

土族和土系的划分主要服务于生产实践。所建立的4个土族及下设的6个土系，具有地势平坦、分布面积较大，是当地重要的稻—稻、稻—稻—油生产基地。田间排灌设施系统、完善，具有较好的农田水利基础条件，通常是当地的高产田。耕层土壤结构良好，土质疏松，多以壤土为主，但底层土质粘重、紧实，不易漏水漏肥。耕层浅薄（仅10～15 cm），特别是城望系（耕层仅10 cm），限制了作物根系向底土层生长，应注重深耕深翻、加深耕层或种植根系生长力强的作物品种。土壤呈酸性反应，特别是五峰系，耕层的盐提pH值仅3.9，酸化严重，有必要应地制宜施用石灰或碱性物质，提升耕层pH值。

参照第二次土壤普查的水田土壤生产性能评价标准[2]，所建立6个土系耕层的有机质丰富，属一级水平（城望系除外）。耕层的全氮含量很高，均超出一级标准，生产中应考虑适当减少氮肥投入。但CEC处于三级水平，表现出土壤供肥能力不足（表3）。特别是土壤剖面的全磷、全钾含量较低，可能出现磷、钾素的匮乏。尤其是洪鸟系，土壤剖面全磷含量极低（仅0.55～0.85 g/kg），有必要合理增施磷、钾肥。

表5 供试土壤的土系划分

表6 供试土壤剖面养分的平均含量 （g/kg）

4 结 论

湘东地区类似母质/母土（板页岩风化物）条件下，按照中国土壤系统分类方案，在水耕人为土亚纲下检索出铁聚水耕人为土和简育水耕人为土2个土类，普通铁渗水耕人为土和普通简育水耕人为土2个亚类，划分出4个土族和6个土系（五峰系、黄田系、洪鸟系、拗才系、晋坪系和城望系）。在同一地区，类似母质发育土壤的基层分类上，系统分类的定量化指标比发生分类的定性化指标更为敏感，能划分出更多的基层土壤类型；其中，颗粒大小级别和质地层次差异是划分土系的敏感指标。中国土壤系统分类有效地将板页岩发育水耕土的生产性能体现出来，对当地农作物生产和土壤改良上更具有指导意义。

[1] 龚子同. 中国土壤地理[M]. 北京：科学出版社，2014.

[2] 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3版）[M]. 合肥：中国科学技术大学出版社，2001.

[3] 朱莲青，马溶之，宋达泉，等. 水稻土土层分类及命名概则[J]. 土壤特刊（乙种），1941，（4）：85-91.

[4] Gong Z T. Origin，evalution and classification of paddy soils in China [J]. Advance in Soil Science，1986，（5）：179-200.

[5] Shi X，Yu D，Xu S，et al. Cross- reference for relating genetic soil classification of China with WRB at different scales [J]. Geoderma，2010，（155）：344-350.

[6] Huang L M，Thompson A，Zhang G，et al. The use of chronosequences in studies of paddy soil evolution：A review [J]. Geoderma，2015，（237-238）：199-210.

[7] 张甘霖，王秋兵，张凤荣，等. 中国土壤系统分类土族和土系的划分标准[J]. 土壤学报，2013，50（7）：826-830.

[8] 王庆云，徐能海. 湖北省土系概要[M]. 武汉：湖北科学技术出版社，1997.

[9] 秦 聪. 江汉平原典型水耕人为土土系划分及其有机质垂直分布规律研究[D]. 武汉：华中农业大学，2013.

[10] 章明奎，厉仁安，等. 金衢盆地红色和紫色砂页岩发育土壤的特征和分类[J]. 土壤，2001，（1）：52-56.

[11] 魏孝孚，章明奎，历仁安. 浙江衢县样区土系的划分[J]. 土壤，2001，1（6）：26-31.

[12] 赵文君，张甘霖，龚子同，等. 海南岛土壤磷吸持性及其在分类中的意义[J]. 土壤，2004，36（6）：626-630.

[13] 黄佳鸣，麻万诸，章明奎. 闽北地区水耕人为土的发生与系统分类研究[J]. 土壤通报，2013，44（4）：770-775.

[14] 杜国华，张甘霖，龚子同. 长江三角洲水稻土主要土种在中国土壤系统分类中的归属[J]. 土壤，2007，39（5）：684-691.

[15] 徐翔明，覃灵华，杨 慧. 西南典型水耕人为土诊断层黏土矿物特征[J]. 土壤通报，2014，45（2）：266-271.

[16] 王振健. 成都平原主要水耕人为土土系划分研究[D]. 雅安：四川农业大学，2002.

[17] 韩光中，张甘霖. 母质对南方丘陵区水耕人为土理化性质演变的影响[J]. 土壤学报，2014，51（4）：772-780.

[18] 湖南省农业厅. 湖南土种志[M]. 北京：农业出版社，1987.

[19] 湖南省农业厅. 湖南土壤[M]. 北京：农业出版社，1989.

[20] 全国土壤普查办公室. 中国土壤普查技术[J]. 北京：农业出版社，1992.

[21] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，2000.

[22] 张慧智，史学正，于东升，等. 中国土壤温度的空间预测研究[J].土壤学报，2009，46（1）：2-7.

（责任编辑：肖彦资）

PreliminaryStudyofSoilClassificationofStagnicAnthrosolsDevelopedfrom
PlateShaleinEasternHunan

PENG Tao1，OUYANG Ning-xiang1，ZHANG Liang1,2，SHENG Hao1,2，ZHOU Qing1，ZHANG Yang-zhu1,2
（1. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 2. Institute of Soil Science, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC）

Selected six typical soil profiles of stagnic anthrosols developed from plate shale in eastern Hunan Province, investigated the local soil environment, described the profile shape and the physical and chemical properties indoor of the soil, according to the Chinese Soil Taxonomic Classification Proposal, we explored the basic classification index of stagnic anthrosols under the parent material/soil, and established the soil series. Two groups of fec-stagnic anthrosol and hap-stagnic anthrosoland two subgroups of typ-fec-stagnic anthrosol and typ-hap-stagnic anthrosol were identified based on the subclass of stagnic anthrosols, besides, four soil families and six soil series (Wufeng series, Huangtian series, Hongniao serirs, Aocai series, Jingpin series, and Chengwang series) were established. This study implied that quantitative indicators (Particle size and texture profile) in Chinese Soil Taxonomy is more useful for soil basal classification than descriptive classification in genetic classification system, and appling soil series is essential for local crop production and soil improvement.

slate and shale; anthrosol; diagnostic horizon; diagnostic characteristics; soil classification; east Hunan

S155.1

A

1006-060X（2017）05-0043-05

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.005.013

2017-03-14

国家科技基础性工作专项课题（2014FY110200A15）

彭 涛（1994-），男，湖南衡阳市人，硕士研究生，从事水田土壤分类与利用研究。

盛 浩