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土壤物质

作者:汇感农业百科  阅读:次  类别:土壤卷

    风化—成土过程中或经搬运堆积后构成单个土体各土层的土壤基本组成物质。土壤微形态学奠基人库比纳(W.L.Kubiena)于1983年首先把土壤物质分为粗骨颗粒(skeleton grain)和细粒物质(Plasma)两大类;之后澳大利亚土壤微形态学家布鲁尔(R.Brewer,1964)以2微米作为其区分界限。在中国,鉴于在低倍单偏光镜下10~2微米部分与<2微米的细粒物质结合成连续相,成为一种整体形貌——土壤基质,唯≥10微米的粗骨颗粒才清晰可辨;乃将土壤物质分为土壤基质与粗骨颗粒两部分,其区分界是10微米。

    土壤基质 在不同风化—成土作用下形成的、由<10微米的矿质和(或)有机颗粒组成的连续相,包括9~5微米的粗基质颗粒、4~2微米的细基质颗粒和<2微米的细粒物质。粗、细基质颗粒主要是较细的粉粒大小的矿质颗粒和未分解或半分解的植物残体碎屑。细粒物质是土壤中易于移动、重新组配和浓聚的胶态颗粒,如硅酸盐粘粒、氧化铁、腐殖质等。土壤基质在风化—成土作用的进一步影响下,其内部某种或某些组成分可发生移动、淋失、聚积和再组配,由一种基质类型演变为另一种基质类型或两者之间的过渡类型。

    土壤基质的类型,按风化—成土程度可分为:①原始基质,由<2微米的风化粘粒性细粒物质组成的一种风化性基质,主要见于风化层,可说明风化层的物质组成特征及风化作用程度,部分可随土层分异而残留于后来形成的土壤发生层中;②土状基质,由不同比例的粗、细基质颗粒和细粒物质组成,代表某风化—成土类型的特征性土壤基质;③原始—土状基质,属过渡性基质,表现在原始基质内已有一些粗、细粗骨颗粒混入,是初始化成土作用的标志。土状基质按其发育阶段或发育状况所显示的形貌特征可分为下列一些类型。

    粘结基质 见于大部分土壤各层和红、黄壤等土壤的腐殖质层。以粗、细基质颗粒占优势,细粒物质相对较少,在显微镜下呈现密实、平整但不光滑的形貌。在水稻土、沼泽土中的粘结基质常夹有一些黑色粉尘状腐殖化有机颗粒和铁质化矿物碎屑,若数量(面积百分率)达50%者使基质形貌污浊,便称为浊粘结基质。在某些自型土的BC层中,其粘结基质内含有大量(≥50%)铁质化矿物细屑、暗色矿物细屑或泥浊化长石细屑等黑色“粉尘”,也属浊粘结基质,但为一种较低级的基质类型。至于含碳酸盐的粘结基质,可根据基质内碳酸盐晶霜的面积百分率细分为低碳酸盐粘结基质(占1%~20%)、中碳酸盐粘结基质(占20%~50%)和高碳酸盐粘结基质(占50%~80%);若碳酸盐晶霜面积达到80%以上,便属于碳酸盐基质,见于超钙积层和石灰磬以及强度复石灰水稻土(石灰板结田)犁底层的部分亚层中,严格地说,不属于土壤基质,而是土壤形成物或母质残遗体的组成部分。

    胶凝基质 见于红、黄壤等B层,在显微镜下显示致密、平整而比较光滑的形貌,粗骨颗粒在胶凝基质内呈嵌埋状分布。具胶凝基质的土壤在大形态上表现为质地较粘重、结持度较紧实、结构体一般较大并具棱角形。

    高度胶凝基质 见于由玄武岩、蛇纹岩等基性、超基性岩上发育的砖红壤B层,形貌十分致密、光滑,常呈暗红色。由下向上逐层观察土壤薄片可见随着成土作用的进行,胶凝基质逐渐凝聚,最初其内部隐现大小为0.01~0.02毫米的微凝聚体,基质表面呈现许多光滑微突起,继而随着孔隙的发育而形成凝聚性团聚体。土壤基质在与粗骨颗粒接触处,将后者边缘盖过并逐渐减少,使粗骨颗粒呈包埋状分布形式。高度胶凝基质的凝聚特性使土壤在大形态上具有明显的水稳性粒状或核粒状结构,结持较松。

    絮凝基质 呈絮凝态的土壤基质,可细分为:①(正常)絮凝基质,主要见于肥沃耕种土壤,特别是肥沃水稻土的耕作层中。在低倍镜下呈毛糙或蓬松状,放大后可见边缘呈扩散状的不规则形絮凝体;絮凝体内常包裹有较小的粗骨颗粒,与基质之间的边界为过渡状;絮凝体之间有隐约可见的空隙或较大粗骨颗粒;在水耕条件下,絮凝体形成时产生的应力作用,导致粘粒就地重新排列,而形成大量纤维状光性定向粘粒;②铁质絮凝基质,见于少数发育较年轻的红壤B层,土壤在整体上较为毛糙。仔细观察可见多密集不规则形粘粒一氧化铁絮凝体,在斜反射光下与相邻非絮凝基质相比,呈浓艳的红色,粗骨颗粒多呈包埋状分布型式;③碳酸盐絮凝基质,见于石灰性土壤中,在单偏光镜下其形貌特征同(正常)絮凝基质,在正交偏光镜下可见其物质组成主要是碳酸盐、粘粒和粗、细基质颗粒。

    蓬松基质 见于盐土含盐较高的土层中。在低倍镜下呈毛糙或蓬松状,色深暗;放大后可见许多由密集暗色“粉粒”组成的不规则形聚集体,其边缘呈扩散状,“粉粒”密度逐渐变稀。

    浊松基质 见于某些土壤的BC层。土壤基质疏松,含有大量暗色矿物细屑和铁质化矿物细屑,是一种低级风化—成土阶段的基质类型。

    粗骨颗粒 是土壤物质中≥0.0l毫米的矿物颗粒和岩屑。

    颗粒大小(粒度) 以颗粒直径(毫米)表示,在土壤微形态鉴定中对一般颗粒以其长轴直径作为粒度,对针形颗粒则分别测定其长轴和短轴。

    形状 分为圆度和球度。圆度指颗粒在搬运过程中经流水冲刷,滚动,互相撞击后棱角被磨圆的程度,一般分为4级或5级,即棱角形、半棱角形、半磨圆形、磨圆形,和极磨圆形(见下图)。球度指颗粒形状与球体相似的程度,一般分为扁平状、卵状、半球状和球状。

    

土壤颗粒圆度和球度的分级

(Fitzpatrick;土壤微形态学,1984)

    数量 在镜下用点计法,带计法或线计法测量,或借助颗粒数量估测卡作大致测定。

    分布和排列 ①分布型式:根据粗骨颗粒分布状态可分为堆集状分布(见于粗骨颗粒占优势的土壤中)、嵌埋状分布(见于粘结基质,胶凝基质的土壤中)和包埋状分布(见于具高度胶凝基质,絮凝基质的土壤中)等;②排列型式:按排列松紧程度分为紧实、稍紧实、疏松、散布等;③分布均匀性:可分为均匀、较均匀、不均匀和极不均匀;④分选型式:在沉积过程、堆积过程、冻融交替过程等影响下,粗骨颗粒本身或粗骨颗粒与土壤基质两者发生分选而重新排列的形态,有层状、环状、堆叠等分选型式;⑤定向型式:有在缓慢沉积或沉降条件下长形颗粒以其长轴方向呈水平或近水平排列的水平定向型式;受冻融交替扰动而造成粗骨颗粒长轴方向呈垂直或向一侧倾斜的垂直定向型式;因孔隙发育或其内营力扰动而发生扭曲带状分布的扭曲定向型式和无序定向型式等。

    矿物组成及其风化状况 根据矿物的光性特征鉴定矿物组成和风化形貌。

    土壤基质与粗骨颗粒鉴定在土壤微形态研究中的意义土壤基质类型是不同风化—成土过程的产物,从而可以反映土壤的风化—成土阶段的强弱,鉴别土壤类型和土壤发生层和判断土壤肥力状况。借助标准芒塞尔土色卡(见土壤剖面性态)测定土壤基质颜色,可以鉴定土壤腐殖化程度,铁质含量或浸染状况、离铁程度、氧化铁的脱水或水化程度、碳酸盐状况等。测定粗骨颗粒的大小,形状,数量和矿物组成等可以说明土壤的机械组成和物质来源。根据土壤基质与粗骨颗粒的比例(基质比),可反映该土层总的颗粒组成特征;而由土壤基质与粗骨颗粒之间的胶结关系所构成的胶结型式,例如包膜胶结型式、包膜—接触胶结型式、桥接胶结型式、填隙胶结型式和基底胶结型式,可说明土壤基质与粗骨颗粒排列方式、数量关系以及土壤结持由疏松逐渐成为紧实的状况。

【参考书目】:

    R.Brewer,Fabric andMineral AnalysisofSoils,John Wiley &Sons, New York,1964.

    曹升赓:《我国红壤的微形态特征》,刊于《土壤专报第40号》,科学出版社,1986年,北京。

    李庆逵主编:《中国水稻土》,科学出版社,北京,1993年。

    王德滋编,《光性矿物学》,上海人民出版社,1975,上海。