隆尧县砂姜黑土的系统分类归属研究

□文/孙育强 方竹 肖辉 张建发 贾莹 郑卫红 杜通

邢台市隆尧县地处河北省南部太行山东麓，位于东经114°33′ ～115°02′，北纬37°12′ ～37°33′ 之间，全县地势西高东低，海拔25～156 米，澧河、滏阳河、小漳河由南向北流经全县，在大陆泽、宁晋泊一带形成山麓冲积平原的扇缘洼地。隆尧县属暖温带半湿润大陆性季风型气候，干湿季节交替明显，年平均气温13.2℃，全年无霜期202 天，年平均降水量478.2 毫米。隆尧县低山丘陵与平原洼地的地形组合，影响着土壤和环境之间的物质、能量交换，进而影响成土过程。西部尧山附近地势较高，平均海拔30 米以上，地下水位较深排水方便，黏粒下移形成黏化层，这一带分布着褐土；东部交接洼地和冲积平原地势低洼，平均海拔在30 米以下，地下水位较浅，土壤中氧化还原反应交替进行，形成潮土；在河流故道内分布固定和半固定草甸风沙土；在澧河、滏阳河、小漳河流经的交界洼地部位有砂姜黑土形成。

砂姜黑土是发育在碳酸钙含量较高的河湖相沉积母质上，经过生物积累、淋溶淀积和旱耕熟化过程后形成［1］。所调查的水饭庄村砂姜黑土剖面点位于东经114°47′ 28″、北纬37°24′ 48″ 之间，处于宁晋泊南端，大陆泽中心地带（图1）。大陆泽是由黄河冲积扇、漳河冲积扇、滹沱河冲积扇交错形成的扇间洼地，历史上黄河以及发源于太行山脉的河流携带大量富含碳酸钙的泥沙碎屑沉积于此，形成石灰性母质，在地下水位较浅情况下，随着干湿季节交替，土壤中碳酸钙随水位升降发生氧化还原反应，在土体一定深度形成碳酸钙结核即“砂姜”［2］。有研究表明［3］，大约13000年前至今该地区经历了数次气候由温暖到寒冷、由湿润到干旱，植被由木本到草本、由陆生到水生的反复变化过程，这些水生植被死亡后在积水情况下经历腐殖化过程积累有机质，随着土壤潜育化过程的不断进行，形成厚度不等的黑土层。利用14C 断代研究发现，砂姜黑土的表土层和黑土层的形成年代为全新世中期地质时期，而砂姜层早于黑土层，约为晚更新世晚期地质时期［4］。

图1 隆尧县砂姜黑土剖面位置

一、隆尧县砂姜黑土剖面构型和基本特征

砂姜黑土土体深厚，剖面（图2）自上而下大致可以划分为耕作层（0～25 厘米）、犁底层（25～40 厘米）、黑土层（40～80 厘米）、砂姜层（80～110 厘米）。大陆泽一带对耕地的垦殖利用自明代开始加剧，围湖造地使大陆泽持续萎缩，19 世纪末逐渐消失，长期垦殖耕种形成了厚度稳定的耕作层、犁底层。踏勘时发现，黑土层因所处地形部位不同，埋藏的深浅各异，有的出露于地表、有的深埋于地下，黑土层的厚度差异也较大。在黑土层下部有大量砂姜（图3）出现，砂姜呈灰黄色、灰色，颜色比周边土壤颜色浅，大小、形状各异。剖面上黑土层中偶有粗砂状细小砂姜出现，粒径小于1 厘米，质脆易碎与周围土壤分界不明显，称之为“面砂姜”。在砂姜层中砂姜粒径逐渐增大到十几厘米甚至更大，形成“刚砂姜”，这时的砂姜在CaCO3基质核心之外还包裹了SiO2等其他矿物结晶以及Fe、Mn 结核，胶结固化使砂姜质地坚硬，与周围土壤分界明显，形状类似单个生姜状。由砂姜层再向下，砂姜的形成时间越久远其体积越大，甚至CaCO3结核与土壤、砂砾等胶结固化形成水平层状分布的“砂姜盘”。随着砂姜体积的不断增大，砂姜中存在SiO2含量不断降低，CaO 和CaCO3含量逐渐增加的趋势，与砂姜相比，周围土壤中的SiO2含量较高，而CaO 和CaCO3含量较低［5］。

图2 隆尧县砂姜黑土剖面

图3 隆尧县砂姜黑土砂姜结核

如表1、表2 所示，被调查砂姜黑土剖面具有如下特征：黑土层pH 值7.9，其他层次均在8 以上；有机碳含量较低，耕作层4.7 克/千克，向下迅速减少；全剖面碳酸钙含量高于120 克/千克，通体石灰反应强烈；黑土层阳离子代换量（CEC7）11.9cmol/千克，较其他层次高；剖面通体砂壤质，自黑土层向下开始出现假菌丝体、面砂姜、锈纹锈斑等，砂姜体积随深度增大，且土壤越发胶结紧实。

表1 供试土壤剖面形态特征

表2 隆尧县砂姜黑土基本性质

二、诊断层和诊断特性以及高级单元、基层分类单元划分

通过对砂姜黑土剖面及理化性质的分析，参照《中国土壤系统分类检索（第三版）》，判别检索其诊断层和诊断特性，诊断层包括淡薄表层、雏形层，诊断特征包括氧化还原特征、温性土壤温度状况、潮湿土壤水分状况、石灰性、盐基饱和。据此，在土壤系统分类高级单元（土纲-亚纲-土类-亚类）中可将此处砂姜黑土归属为普通砂姜潮湿雏形土亚类。

依据土族及土系划分标准［6］，从颗粒大小级别与替代、矿物学类型、石灰性和酸碱反应、土壤温度等级四方面判别基层分类单元，得到：通过机械组成分析判定颗粒大小级别为壤质；参考《河北土壤》，以及河湖相沉积物来源判定土壤矿物学类型为硅质混合型；全剖面石灰反应（遇冷稀HCl 冒气泡）判定为石灰性；土壤温度等级为温性。由此判断归属为壤质硅质混合型石灰性温性－普通砂姜潮湿雏形土土族。剖面点位于隆尧县水饭庄村东（114°47′ 28″ N，37°24′ 48″E），经查询《中国土系志·河北卷》未发现重复地名土系；与河北省同类土系中定州王庄系、李虎庄系对比发现，在诊断层、土壤矿物组成、砂姜结核埋深、参比土种等方面存在较大差异，故拟命名隆尧县砂姜黑土剖面为“水饭系”。

三、结论

隆尧县的大陆泽一带是由黄河冲积扇、漳河冲积扇、滹沱河冲积扇交错形成的扇间洼地，受气候、地形、母质、植被等因素影响，在这一带形成了石灰性砂姜黑土，参照中国土壤系统分类（CTS）方法确定此处砂姜黑土为壤质硅质混合型石灰性温性－普通砂姜潮湿雏形土土族，并初步拟定土系为“水饭系”，为今后在此地区开展砂姜黑土调查工作提供参考。