河南中西部典型褐土在系统分类中的归属

郝士横，吴克宁，2*，吕欣彤，郭 梦，杨淇钧

［1.中国地质大学（北京）土地科学技术学院，北京 100083；2.自然资源部土地整治重点实验室，北京 100035］

“地者，政之本也，辨于土而民可富”，从古至今，人们都很重视对土壤进行分类。土壤作为十分珍贵的自然资源和农业生产资料，土壤分类可以反映土壤发生演化的规律，是土壤信息的载体，也是土壤调查制图的前提，同时与恰当使用农业技术、因地制宜管理土壤密切相关，对其进行分类是一项很有必要的工作。当前我国土壤分类领域中，土壤系统分类和发生分类二者并存，前者是定量化的诊断分类［1］，两种分类体系各有特点，以实际的土壤个体作为参照物进行两种分类体系的参比对我国土壤科学的发展和实践有着实际的意义。在以往的土壤系统分类研究中，一些学者以河南省具有淋溶特征的土壤为研究对象，从不同角度进行了土壤系统分类探讨，如吴克宁等［2-4］从划分依据和指标、温度状况变化、土壤垂直带谱等方面进行了研究；武继承等［5］结合农业利用进行了研究；李玲等［6-7］研究了豫南白浆化黄褐土在系统分类的归属；鞠兵等［8-9］从典型淋溶土土系划分、积钙特征等方面进行了研究；陈壮［10］划分了河南典型土壤的土族。从时间序列看，这些学者的研究从使用《中国土壤系统分类（首次方案）》到《中国土壤系统分类（修订方案）》再到《中国土壤系统分类检索（第三版）》，体现了我国土壤系统分类的发展与进步，但这些研究的重点多放在高级分类单元上，而且研究对象多为淋溶土纲，进行河南省《中国土壤分类系统》下的半淋溶土纲-褐土土类在《中国土壤系统分类》中的归属研究存在不足。

河南省有着丰富的土壤资源，褐土是其主要的土壤类型之一［11］，本文从河南土系调查选取7个在发生分类归属于褐土的剖面，探究河南省中西部典型褐土在系统分类的归属，并进行参比研究，有利于发生分类与系统分类之间的对照，弥补上述不足，更好地掌握、利用、管理河南省的土壤资源。

1 材料与方法

1.1 供试土壤成土环境

本文所选取的7个剖面分布于洛阳市、巩义市、三门峡市和漯河市。各剖面地理分布情况见图1，土地利用方式包括耕地与林地两种，耕地为小麦和玉米轮作，一年两熟。具体成土环境见表1。褐土是河南省分布很广的地带性土壤，结合供试剖面成土环境与自身特征，判定供试剖面在发生分类中属于褐土土类。其中剖面1、2位于丘陵区，母质分别为马兰黄土、红黄土，成土过程包括碳酸钙淋溶与淀积、黏化作用，以及人为生产活动的影响，如复钙过程，为典型褐土亚类；剖面3处于中低山地，剖面4为平原低洼地，降水量稍多，淋溶强烈，脱钙作用强，碳酸钙已淋溶干净，具有淋淀黏化特征，为淋溶褐土亚类；剖面5和剖面6分别位于黄土丘陵中下部和黄土塬边缘，所处地面坡度较大，成土母质为马兰黄土，黏化不明显，碳酸钙在土体分异不明显，脱钙过程处于初始阶段，为石灰性褐土亚类；剖面7位于山前倾斜平原中下部，母质为洪-冲积物，土体有石灰反应和弱黏化作用，且受地下水作用，下部可见锈纹锈斑，为潮褐土亚类，是褐土向潮土的过渡类型。

图1 供试土壤剖面的地理位置示意图

表1 供试土壤剖面成土环境

1.2 方法

土壤样品理化分析主要参考《土壤调查实验室分析方法》［12］。土壤颗粒组成采用Masterize2000激光粒度仪测定，容重采用环刀法，pH采用电位法（水土比1∶1），有机碳采用重铬酸钾-硫酸消化法测定，全氮采用硒粉、硫酸铜、硫酸消化-蒸馏法（开氏法）测定，全磷采用氢氧化钠碱溶-钼锑抗比色法测定，全钾采用氢氧化钠碱溶-火焰光度法测定，阳离子交换量采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定，碳酸钙相当物采用气量法测定。

2 结果与分析

2.1 主要诊断层、诊断特性判定

2.1.1 黏化层

如表2、表3、表4所示，剖面1的20～79 cm土层、剖面2的90～150 cm土层、剖面4的30～70 cm土层黏化率均≥1.2。剖面3的土层黏化率未达到1.2，但在大形态上，40～110 cm有中量黏粒胶膜，110 cm以下有15%～40%的黏粒胶膜，符合黏化层判定标准。

2.1.2 钙积层

如表2、表3、表4所示，剖面1的115～140cm土层碳酸钙含量为106.6 g·kg-1，颗粒大小比壤质更黏，而且有15%～20%的假菌丝体。剖面5的42～78 cm土层碳酸钙含量为151.46 g·kg-1，有15%～40%的假菌丝体。剖面6的28～105 cm土层碳酸钙含量为165.8 g·kg-1，比上覆土层高50 g·kg-1以上。因此剖面1、5、6有钙积层。剖面2符合钙积现象判定标准。剖面7通体有强石灰反应，具有石灰性。此外，剖面3、4碳酸钙含量很少，受淋溶作用影响，剖面中的石灰已被淋失。

表2 供试土壤物理性质

表3 供试土壤化学性质

2.1.3 氧化还原特征

剖面4的70～110 cm土层可见锈纹，110 cm以下可见铁锰结核及锈纹。剖面7的30 cm以下土体可见铁锰斑纹，具有氧化还原特征（表4）。

2.1.4 土壤温度状况

依据《中国土壤系统分类土族和土系划分标准》对土壤温度等级的划分，剖面1、2、3、5、6、7为暖温带大陆性季风气候，矿质土表以下50 cm深度处土壤年均温度小于16℃，但大于9℃，为温性土壤温度状况；剖面4为暖温带向亚热带过渡气候，年均土壤温度大于16℃，且小于23℃，为热性土壤温度状况（表4）。

2.1.5 土壤水分状况

剖面7受地下潜水影响，为潮湿土壤水分状况；剖面4属于暖温带向亚热带过渡气候，为湿润土壤水分状况；其余供试剖面为半干润土壤水分状况（表4）。

表4 供试土壤的诊断层和诊断特性

2.2 土壤系统分类中的归属与参比

2.2.1 高级分类单元归属

按照《中国土壤系统分类检索（第三版）》，根据7个剖面的诊断层和诊断特性（表4）进行高级分类单元的归属，结果见表5。7个剖面在发生分类中为褐土土类的供试剖面在系统分类中归属淋溶土和雏形土2个土纲，剖面1为普通钙积干润淋溶土，剖面2在土表至100 cm范围内，碳酸钙含量有一个随深度增加而降低的变化，为复钙简育干润淋溶土，剖面3为普通简育干润淋溶土，剖面4为斑纹简育湿润淋溶土，剖面5、6为普通简育干润雏形土，剖面7为石灰淡色潮湿雏形土。其中剖面5、6有钙积层，但是亚类名称“普通简育干润雏形土”中没有钙积特征体现。

表5 供试土壤在中国土壤系统分类高级分类单元的归属

2.2.2 基层分类单元归属

根据《中国土壤系统分类土族和土系划分标准》［13］，供试剖面的土族鉴别特征见表6，土族、土系名称见表7。其中剖面1、2、7亚类名称中已有“钙积”“复钙”“石灰”出现，所以土族名称没有重复使用，土系名称以采样所在地的名称命名。

表6 供试土壤土族控制层段内鉴别特征

表7 供试土壤在中国土壤系统分类基层分类单元的归属

2.2.3 与其他分类系统参比

供试剖面的中国土壤发生分类（CSGC）、中国土壤系统分类（CST）、美国土壤系统分类（ST）［14］、世界土壤资源参比基础（WRB）［15］之间的参比如表8所示，按照中国土壤发生分类，剖面1、2有着黏化过程的发生，土体中有碳酸盐的淋移，符合褐土土类中心概念的典型褐土亚类，剖面1、2土体中碳酸钙没淋溶彻底，底土部分仍有碳酸钙残留，表土层碳酸钙含量比心土层高，可能由于剖面1、2在土地利用方式上都是耕地，在耕作中施肥或抽地下水灌溉将地下水中碳酸钙重新带到土壤表层造成这种复钙现象。剖面3、4有着黏化过程的发生，淋溶强烈，土体碳酸钙淋失干净，几乎没有剩余，属于淋溶褐土亚类。剖面5、6没有发生很强的黏化过程和碳酸钙淋失过程，通体碳酸钙含量较高，属于石灰性褐土。剖面7位于山前倾斜平原中下部，地下水位1～3 m，通体石灰反应，没有发生很强的黏化过程和碳酸钙淋失过程，属于潮褐土。可以看出，在中国土壤发生分类中，褐土土类下分亚类时，主要依据黏化作用的强弱程度，碳酸钙淋溶与淀积程度的不同划分为褐土亚类、淋溶褐土亚类、石灰性褐土亚类，另外，参考是否受地下水影响，发生潴育化等设立潮褐土。按照美国土壤系统分类标准，剖面1满足黏化层、钙积层及半干润土壤水分状况，为钙积弱发育半干润淋溶土；剖面2和3满足黏化层和半干润土壤水分状况，为典型弱发育半干润淋溶土；剖面4满足黏化层和湿润土壤水分状况，为典型弱发育湿润淋溶土；剖面5和6满足雏形层、钙积层和半干润土壤水分状况，为典型钙积半干润始成土；剖面7满足雏形层和潮湿土壤水分状况，为典型底层潮湿始成土。按照世界土壤资源参比基础，剖面1到4均满足黏化层，且阳离子交换量小于24 cmol·kg-1，为低活性淋溶土，此外，剖面1满足钙积层，所以剖面1为钙积低活性淋溶土，剖面2、3、4均为简育低活性淋溶土；剖面5、6、7均归属为石灰性雏形土。

表8 供试剖面土壤系统分类与发生分类的参比结果

3 讨论

在中国土壤发生分类中，7个供试剖面划归同一土纲，均为半淋溶土纲，但在中国土壤系统分类中并没有划归同一土纲，而是归属淋溶土和雏形土两个土纲。也有同一亚类参比不同亚类的情况出现，如剖面1、2在发生分类中同为褐土亚类，在系统分类中却分别归属“普通钙积干润淋溶土”“复钙简育干润淋溶土”，剖面3、4在发生分类中同为淋溶褐土亚类，在系统分类中却分别归属“普通简育干润淋溶土”“斑纹简育湿润淋溶土”，可见这两种分类系统并不是一一对应的关系。与发生分类不同，系统分类从定量化角度出发，以诊断层、诊断特性作为基础去按检索顺序确定土壤在分类中的位置，7个剖面根据土表至125 cm范围内是否具有黏化层这一诊断层分别归属淋溶土和雏形土两个土纲，亚纲级别的归属主要依据土壤水分状况的不同分别划分出干润淋溶土、湿润淋溶土、干润雏形土、潮湿雏形土4个亚纲。再根据诊断层与诊断特性进一步去划分土类和亚类，归属结果见表8。从最终亚类的土壤名称中也可以看出两种分类系统的不同，发生分类的土壤名称可以看出一些成土特点和土壤颜色，从系统分类的土壤名称可以反推出大体上的土壤自身性质，但二者也并不是完全没有交集，系统分类诊断标准也受到发生学原理和思想影响。

4种分类系统参比时较大不同之处是剖面5和6在中国土壤发生分类、WRB、ST划归的位置从名称上均有石灰性、钙积等字样以体现土体有一定量的碳酸钙，而中国土壤系统分类却没有从名字体现这种特征，Ju等［16］曾建议新增“钙积简育干润雏形土”亚类，陈壮［10］曾建议新增“石灰简育干润雏形土”亚类，均希望能够从名称上体现出此种土壤的积钙过程与特征。但国际土壤系统分类的主流趋势，均将此类土壤的积钙特征体现在较高的分类单元，例如美国土壤系统分类中的“钙积半干润始成土”土类（Calciustepts），世界土壤资源参比基础中的“石灰性雏形土”（Calcaric Cambisols）二级单元，因此，本研究建议在中国土壤系统分类中新增“钙积干润雏形土”土类，以较高级别的分类单元去体现此类土壤的积钙过程与特征，便于凸显此种具有一定数量基数的土壤类型。下一步应放大研究区域，增加供试剖面数量并对比分析，进一步完善我国土壤系统分类。

此外，中国土壤系统分类与WRB、ST相比版本年份有所差异，应该加快更新速度，及时改进以完善中国的土壤系统分类检索标准。

4 结论

本文选取7个位于河南中西部的典型褐土剖面，依据《中国土壤系统分类检索（第三版）》判断供试剖面的诊断层与诊断特性，进行供试剖面在中国土壤系统分类中的归属，7个供试剖面中，4个剖面归属淋溶土纲，3个剖面归属雏形土纲，包括普通钙积干润淋溶土、复钙简育干润淋溶土、普通简育干润淋溶土、斑纹简育湿润淋溶土、普通简育干润雏形土、石灰淡色潮湿雏形土6个亚类。并依据土壤性质建立了杨岭系、诸葛系等7个土系，并且分别从高级分类单元和基层分类单元进行中国土壤发生分类和中国土壤系统分类之间的参比。此外，以7个供试剖面为基础进行了中国土壤发生分类、中国土壤系统分类、美国土壤系统分类、世界土壤资源参比基础之间的参比。参比结果显示，发生分类与系统分类并不是完全一一对应的关系，发生分类和系统分类是两种不同的分类体系，虽然中国土壤系统分类是诊断分类，但也有发生学原理和思想体现，与发生分类相比便于国际间土壤科学的交流。并建议在中国土壤系统分类中新增“钙积干润雏形土”土类，以较高级别的分类单元去体现此类土壤的积钙过程与特征。褐土是河南地区耕地土壤类型之一，以典型褐土为例研究它们在中国土壤系统分类中的归属并参比，有利于将不同时期的土壤调查资料在时空上串联起来，在合理利用与管理土壤资源时掌握更加全面立体的资料与信息。