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棕壤又名棕色森林土。发育于暖温带湿润气候区中生型落叶林下的土壤。其主要特征是呈微酸性反应,心土层(B层)呈鲜棕色。 成土母质多为酸性母岩风化物。主要分布地区的年平均气温约为 8~12℃,≥10℃的积温在4000℃上下,年降水量600~900毫米;干燥度0.8~1.1。PH值:6.0-7.0 ;有机质含量:80以上;全N含量:2.4-4.5 ;全P含量:0.08-0.63 ;全K含量:7.5-24.6。

简介

棕壤(brown earth)也称棕色森林土,是暖温带落叶阔叶林和针阔混交林下形成的
棕壤

棕壤

土壤,棕壤地区气候条件的特点是夏季暖热多雨,冬季寒冷干旱,年平均气温为5~14℃, 10℃以上的积温为3400~4500℃,季节性冻层深可达50~100厘米,年降水量约为500~1000厘米,干燥度在0.5~1.0之间无霜期120-220天。但由于受东南季风、海陆位置及地形影响,东西之间地域性差异极为明显。

分布

我国棕壤分布图

我国棕壤分布图

洲分布广泛,如英、法、德、瑞典、巴尔干半岛和原苏联欧洲部分的南部山地等。在北美分布与美国东部,在亚洲主要分布于中国、朝鲜北部和日本。棕壤在中国的分布,纵跨辽东与山东半岛,带幅大致呈北方向。另外,在半湿润半干旱地区的山地,如燕山、太行山、嵩山、秦岭、伏牛山、吕梁山和中条山的垂直带谱褐土淋溶土之上以及南部黄棕壤地区的山地上部有棕壤分布。

物理性质

土壤pH及盐基饱和度

棕壤呈微酸性至中性反应,pH在6.0-7.0之间,盐基饱和度与pH呈正相关。盐基饱和度多在50%以上,高者可达80%以上;而少数棕壤pH17me/100g)的现象,这与成土母质的岩性不同有很大关系。

粘土矿物组成特点

棕壤在湿润暖温带生物气候条件下,成土地球化学过程的特点是,在弱酸性环境介质以及淋溶和排水条件下,原生矿物的蚀变,促进水云母和绿泥石转化为蛭石。矿物蚀变过程主要是黑云母-水云母-蛭石(绿泥石),长石-水云母-蛭石-蒙脱石-铝蛭石-高岭石。因此,不论水平分布或是山地垂直带的棕壤,其指示性粘粒矿物均以水云母、蛭石为主。

养分状况

棕壤多为农林业用地,其养分状况,特别是土壤有机质及氮素营养有很大变化。棕壤的磷、钾含量状况取决于成土母质含磷、钾矿物的种类和数量。

剖面形态

棕壤在上述成土条件和成土作用下,形成的剖面基本层次构造是O-A-Bt-C;
质地多为壤土至壤粘土,某些棕壤性土质地更轻,多为砂质壤土。在自然植被下,表土有凋落物层(O)和腐殖质层(A),但O层并不明显。棕壤耕作后,表土层的暗
棕壤剖面图

棕壤剖面图

腐殖质层消失而形成耕作熟化层(A1)。表土层之下为粘化特征明显的心土层(Bt)(有时有AB层),通常出现在28-50厘米以下,厚度变幅较大,色泽为红棕色或棕色,质地粘重,粘粒(25%,棱块状结构结构面常被覆铁锰胶膜,有时结构体中可见铁锰结核,心土层之下为母质层(C),通常近于母质本身色泽:花岗岩半风化物多呈红棕色,而土状堆积物多呈鲜棕色,基岩风化物常含有一定量的砾石。
棕壤与褐土是分布于中国的温暖带湿润森林和半湿润的干旱森林与灌木草原的淋溶土和半淋溶性土壤,一般处于北纬36~44°,东经112~128°之间的高平原地形部位,包括辽东半岛、山东半岛、燕山南麓、华北平原及太行山两侧,黄土高原东南麓及关中平原等地,在行政上包括吉、辽、鲁、冀、京、津、晋、陕等省、市、区,是我国北方的主要农业与水果产区。特别是小麦、玉米、棉花等三大作物,以及苹果、梨、板栗等鲜干水果。

基本性状

1、剖面构型:如前所述,棕壤的剖面层次构造为O2(O1)-A-Bt-C型。
2、剖面通体呈不同程度的棕色。
3、土壤阳离子交换量为15~30cmol(+)/kg,交换性盐基以Ca2+为主,其次为Mg2+,而Na+、K+甚少;盐基饱和度多在70%以上,同一剖面没有明显变化,而不同亚类之间变化较大。土壤呈中性—微酸性反应,pH为5.5~7
棕壤

棕壤

.0,无石灰反应。
4、土壤机械组成土壤质地因母质类型不同而变化较大,发育于片岩、花岗岩等岩石风化残积物上的棕壤质地较粗,表土层多为沙壤土或壤质沙土,剖面中部多为粉质壤土,而坡积物或黄土状母质发育的棕壤,质地较细,表层为粉质壤土,剖面中部为粘壤土或更粘。但总的来说,在发育良好的棕壤中,由于粘化作用而使淀积层质地普遍偏粘。
5、矿物分析:棕壤的粘土矿物以水云母为主,还有一定量的蒙脱石、高岭石和少量的蛭石与绿泥石。粘粒(<0.001mm的SiO2/Al2O3一般为2.33,全量铁锰(Fet、Mnt),游离铁锰(Fed、Mnd)和活性铁锰(Feo、Mno)均有明显淋溶淀积现象,即其含量有随深度而增加的趋势。铁锰的游离度较高,Fed/Fet大体在25%~35%之间,Mnd/Mnt为50%~70%;铁的活化度(Feo/Fed)多低于15%,个别可达16%~18%,而锰的活化度(Mno/Mnd)则甚高,可达100%。褐土则上下变化不大,不论是铁锰的游离度或活化度均较棕壤低,这也是棕壤和褐土的区别之处。
6、土壤水分物理特性:发育良好的棕壤,特别是发育于黄土状母质上的棕壤,质地细,凋萎系数高,达10%左右,田间持水量亦高,达25%~30%,故保水性能好,抗旱能力强。据沈阳农学院两年定位观测,棕壤的水分年动态变化有如下特点:表层30cm的水分季节变化最明显,80
棕壤景观

棕壤景观

cm以下相当稳定;每年3~6月分为水分消耗时期,7~11月为水分补给时期。对作物供水来说,除5~6月份土壤水分缺少外,其余时期均相对充足。
棕壤的透水性较差,尤其是经长期耕作后形成较紧的梨底层,透水性更差。在坡地上降水由于来不及全部渗入土壤而产生地表径流,引起水土流失,严重时,表土层全部侵蚀掉,粘重心土层出露地表,肥力下降;在平坦地形上,如降水过多,表层土壤水分饱和,会发生澥、涝现象,作物易倒伏,生长不良。

形成过程特点

棕壤的形成过程的基本特点是:有明显的淋溶作用粘化作用和较强烈的生物积累作用。
1、淋溶作用:棕壤在风化过程和有机质矿化过程形成的一价(Na+、K+)矿质盐类均已淋失,二价(Ca2+、Mg2+)盐类除为土壤胶体吸附外,游离态的大部分淋失,故土壤一般呈中性偏酸、无石灰反应,盐基不饱和。高价的Fe、Al、Mn则有部分游离,铁锰游离度分别在25%~30%和50%~70%,并有明显淋溶淀积现象,在剖面的中、下部结构体表面呈棕黑色铁锰胶膜形态。
2、粘化作用:在温暖湿润的气候条件下,化学风化较强烈,土壤发生粘化作用,包括土壤中粘粒的形成和粘粒在土壤中积聚两个方面,即残积粘化和淋移淀积粘化。前者是土体风化作用所形成粘粒的就地积聚,后者是风化和成土作用形成的粘粒矿物,分散于土壤的水分中成为悬液,沿结构间的缝隙或其它大的孔隙随水下移,至一定深度,由于水分减少,粘粒淀积,或是带负电荷的粘粒在盐基较多的下层电性被中和而凝聚,从而使粘粒在下层积聚,形成了粘粒淀积层。所以淋移粘化分布的剖面层位较低。
棕壤的粘化作用,一般以淋移淀积粘化为主,残积粘化为辅。
粘粒淀积层的特点,一是在结构体表面可以看到光学定向的粘粒胶膜;二是淀积层中粘粒含量要比上部淋溶层高,Bt层的粘化系数≥1.2。
剖面中、下部粘粒(0.002mm)含量与表面之比>1.2
3、生物积累作用:棕壤在湿润气候条件和森林植被下,生物积累作用较强。表现在:
(1)在湿润的森林植被下形成大量的有机质或腐殖质的积累,特别积聚于表层。
(2)棕壤虽然因淋溶作用而使矿质营养元素淋失较多,但由于阔叶林的存在,以枯枝落叶形式向土壤归还CaO、MgO等盐基较多,可以不断补充淋失的盐基,并中和部分有机酸,因而使土壤呈中性和微酸性,而没有灰化特征。这种在土壤上部土层中强烈进行着灰分元素的积聚过程,使棕壤在其形成过程中,创造和保持了较高的自然肥力。
(3)在木本植物及湿润气候条件下,形成的腐殖质以富里酸为主,H/F为0.47~0.82;开垦耕种后形成胡敏酸的量则有所增加。

亚类划分

棕壤根据其主要成土过程所表现的程度和有关附加成土过程的影响可划分为棕壤、酸性棕壤、白浆化棕壤、潮棕壤和棕壤性土五个亚类,这里介绍棕壤四亚类的剖面形态。

棕壤

它是最近似于棕壤中心概念的亚类,相当于美国土壤系统分类中湿润淋溶土,淡色始成土;联合国土壤分类中的普通淋溶土,土壤剖面构型为(O)-A-Bt-C,其它可参考上述典型的剖面形态及其诊断特征。

酸性棕壤

酸性棕壤是一种盐基不饱和,具有较强的酸性,但又无灰化特征的棕壤,相当于美国土壤系统分类系统中的不饱和淡色始成土,联合国土壤分类中的不饱和雏形土,酸性棕壤有如下特点:
1、酸性棕壤多发育在花岗岩、片麻岩、混合岩、石英岩、非钙质沙页岩的残积、坡积物上,常含有较多的石块和沙砾,质地偏沙,且不均一,多为壤质沙土至沙壤土,有时甚至出现沙土。
2、剖面构
棕壤

棕壤

型一般为A-(Bt)-C型。A层较厚,一般为30cm左右,B层不很发育。没有明显的粘粒和铁锰淀积,这是因为:酸性棕壤在生物化学风化作用下,Ca2+基本被淋失,原生矿物的云母间层间K+被水解释出,代之以H,而形成伊利石,继而在Al、Al(OH)2+、等影响下,使伊利石型粘粒转化为蛭石,这些铝离子中和蛭石上的负电荷形成岛状复合铝离子——Al(OH)2+,而形成抗悬移的凝聚剂,从而使粘粒的淋溶作用微弱。
3、酸性棕壤的阳离子交换量变化很大,一般是表层大于下层,表层可达20~40cmol/kg克土表层以下迅速降低到7~14cmol/kg。盐基饱和度除表层为60%~90%外,以下个层多低于50%,甚至可低于20%。水解性酸和交换性酸含量均较棕壤其它各亚类高,分别为3.7~20cmol/kg和0.1~4.3cmol/kg。交换性铝大于交换性氢。土壤呈酸性至微酸性,pH值多在4.5~6.0之间,是棕壤地区酸性最强的土壤。
4、粘土矿物以高岭石、蛭石和绿泥石为主,有一定量的水云母和少量蒙脱石。粘粒的化学组成中,SiO2的含量低于普通棕壤,而Al2O3和Fe2O3略高于普通棕壤,故硅铁率和硅铝率都明显小于普通棕壤。

白浆化棕壤

白浆化棕壤是指腐殖质层或耕层以下具有“白浆层”(E)的棕壤,这是区别于棕壤其它各亚类最重要特征。相当于美国土壤系统分类中的舌状湿润淋溶土与弱度发育湿润淋溶土,联合国土壤分类中漂白淋溶土。
白浆化棕壤主要分布与低山丘陵、岗地的缓坡及波状平原,并与普通棕壤呈镶嵌状分布。成土母质为坡积物、洪积物、黄土状沉积物和冲积坡积物。其主要特征是:
1、剖面层次构造为A-E-Bt-C型。在腐殖质层或耕层以下有一个白浆层(E),
棕壤

棕壤

结构不明显或略呈片状结构,多无铁子;淀积层多呈棕色,质地粘重,棱块状结构结构面有明显的铁锰胶膜和SiO2粉末。
2、质地剖面呈明显的“二层性”,即表层和白浆层质地偏沙,而淀积层质地偏粘。这是造成土壤季节性滞水饱和或发生侧渗而发生白浆化过程的重要原因。
3、阳离子交换量为6~23cmol/kg,白浆层较上、下层均低;盐基饱和度偏低,通常为48%~91%,水解性酸和交换性酸均较普通棕壤高,分别为1~17cmol/kg和0.01~3.0cmol/kg,但低于酸性棕壤,水浸液pH5.3~6.8,表层和白浆层略低于淀积层,而盐浸液pH则变化不大,说明淋溶作用不强。
4、白浆化棕壤的土体化学组成在剖面中分异明显。白浆层及其上层的硅铁率较大,通常为37.6~67.1,而淀积层较小,通常为22~35;硅铝率也有同样的变化趋势,而白浆化棕壤的粘粒硅铝率2.50~3.00,在同一剖面中比较一致,剖面无分异。

潮棕壤

主要特征与普通棕壤相同,但由于其分布于丘陵坡地的坡脚和山前倾斜平原,地形平坦,地势较低,地下水位3~4m雨季可短期上升到3m以内,使底土层产生潴育化过程,常有锈纹锈斑和铁锰结合。相当于美国土壤分类中的潮湿弱发育湿润淋溶土,联合国土壤分类中的潜育淋溶土,其主要特征是:
1、土层深厚,一般超过1m,上下层均为壤质土,通透性较好,易耕作。
2、养分含量丰富,保肥性好。有机质含量较高,达15g/kg~20g/kg,甚至更高,全氮全磷均大于1g/kg,全钾大于20g/kg,阳离子交换量也超过20cmol(+)/kg。
3.土壤水分也较丰富,一般不出现旱涝现象。底层土壤受季节性地下水影响,故有锈
斑出现。在辽宁东部山区部分地区。由于受侧渗水的影响,春季土壤发生冷浆现象。(五)棕壤性土处于弱度发育阶段剖面分化不明显的一类棕壤,土层薄AC型石质性粗骨性。

土类区分

与褐土的区别

褐土分布于暖温带半湿润地区,在剖面中有明显的CaCO3积聚;粘化作用以残积(余)粘化为主,而淋溶淀积粘化作用不明显,粘化层次出现部位稍高,层次厚度小;pH值中性到微碱性,SiO2/Al2O3等分子比率都大于棕壤,而铁锰的游离度和活化度明显低于棕壤。

与暗棕壤的区别

暗棕壤多分布与温带湿润地区,腐殖质层厚,土壤颜色暗;粘化系数低于棕壤。

与黄棕壤的区别

黄棕壤处于北亚热带湿润地区,森林植被下凋落物层很薄(仅1cm左右),土壤有机质含量低;矿物质化学风化淋溶、淋移作用强烈,土壤具有弱富铝化特点、粘粒硅铁铝率低于棕壤,游离铁的含量高(大于20g/kg)。

与黑土的区别

黑土分布在温带湿润地区,土壤有机质积累多(达50-100g/kg)并且在草原化草甸植被类型下腐殖质层深厚(达30~70cm,厚者达70~100cm)。

重要作用

棕壤所处地形主要为低山丘陵,成土母质多为花岗岩、片麻岩及砂页岩的残积坡积物,或厚层洪积物。 棕壤地区由于夏季气温高、雨量多,不但土壤中的粘化作用强烈而且还产生较明显的淋溶作用,使得易溶盐分和游离碳酸钙都被淋失,粘粒也沿剖面向下移动,并发生淀积。由于落叶阔林凋落物的灰分含量高,从而阻止了土壤灰化作用的发展,但白浆化作用却常有发生,在丘陵和山地都可见到。
在森林植被下发育良好的棕壤剖面,一般地表有2~10厘米枯枝落叶层;其下为灰棕色腐殖质层,厚仅10~20厘米;再下为最有代表性特征的棕色(有时为红棕色或黄棕色)粘化淀积层,厚约30余厘米或更厚一些,呈明显的棱块状结构,在结构体表面有淀积粘粒胶膜和铁锰胶膜;淀积层以下逐渐到颜色较浅、质地较轻的母质层
棕壤区具有良好的生态条件,生物资源丰富,土壤肥力较高。棕壤地区已成为我国发展农业、林业、果木、柞蚕、药材的重要生产基地。亚热带山地棕壤分布在1500-3600米垂直带,是西南地区用材林和水源林的生产基地。例如云南北云岭-沙鲁里山南部地区的山地棕壤,北坡以云杉为主,南坡除云杉林外,还有高山松林和高山栎林,土壤肥沃,有机质含量高,林木产量也高。但目前林木采伐过量,生态环境恶化,水土流失严重,自然灾害频繁,不少山区时有不同程度的泥石流发生。改造利用重点是,云杉林基地天然更新困难,可采取人工更新,营造落叶松、高山松、油松、华山松、云杉等。发展水源林、用材林和薪炭林,保持水土、涵养水源。同时,充分利用广阔的林下草场和林间草场,发展草食性为主的畜牧业;组织采挖野生药材,保护好林内珍禽益兽,为野生动物生存繁衍创造较好的环境条件。

改良与保护

土壤利用情况来着,棕壤是重要的森林土壤,也是重要农业土壤,具有很大的经济价值。潮棕壤分布于山前洪积平原,用于农业,大都旱涝保收,是重要的粮食生产基地。普通棕壤分布于山麓和丘陵缓坡,也多用于农业,其中一部分水土流失较重,水肥条件较差,需要采取水土保持措施和进一步发展灌溉,并加强培肥。白浆化棕壤有的分布于剥蚀堆积丘陵,多用于农业,肥力甚低,需要改良;有的分布于山地,多用于林业。酸性棕壤分布于山地,多用于林业,有的还是荒山,需要种树造林。粗骨棕壤分布于低丘陵的,多用于种植花生和柞岚(养柞蚕用);分布于高丘陵和山地的,多为荒山疏林,水土流失都很严重,亟应采取水土保持措施。