鈣積土

鈣積土是指碳酸鈣在土壤剖面中明顯累積的土壤，包括的土類由黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土和黑壚土等。黑鈣土相當於美國土壤分類中軟土綱的冷凍性冷涼軟土（Cryoborolls）、粘淀冷涼軟土（Argiborolls）、弱發育冷涼軟土（Haploborolls）、粘淀半乾潤軟土（Argiustolls）、弱發育半乾潤軟土（Haplustolls）、動物擾動半乾潤軟土（Vermustolls）等。聯合國土壤分類中亦稱為黑鈣土（Chernozems）。

基本介紹

• 中文名：鈣積土
• 外文名：Calcium soil
• 類型：地理學
• 屬於：分類和製圖

地理分布

鈣積土主要分布在溫帶、暖溫帶半濕潤、半乾旱向乾旱氣候過渡區。在歐亞大陸的溫帶和暖溫帶內陸地區，從黑海以西向東延伸越過巴爾喀什湖，略呈東北-西南向的帶狀分布；在北美，大致位於落基山以東的美國東部大平原的西緣；南美阿根延潘帕斯草原等。在中國，分布於東北西部、內蒙古、新疆、寧夏、甘肅等地。鈣積土在全球分布面積約1727.7萬平方公里，占世界陸地面積的12.5%，在中國，面積約1142327平方公里，占國土面積的11.90%。

世界鈣積土分布概圖

成土條件

氣候

鈣積土分布區的年降水量比較少，降水年變幅大，區域內分布不均勻，季節性乾旱明顯，乾燥度由半濕潤區向內陸乾旱區增大，例如，中國鈣積土分布的溫帶季風氣候區，夏季溫暖多雨，冬季嚴寒少雪，一月均溫-16--26℃，土壤凍結期長，凍結層深度為1.3-1.5米，北部可達3米以上；7月均溫19-21℃，無霜期110-140天，年均降水量350-450毫米。在半乾旱的內陸，東部受東南季風影響，6-8月分降水量占年降水量的三分之二，冬春兩季雨雪少，西部的新疆地區，受西風影響，降水均勻，冬季降雪較東部稍多，夏季也較乾燥。

中國鈣積土分布概圖

鈣積土各類型生物氣候比較：

土類	氣 候 特 點				植被類型
	年均溫℃	>=10℃積溫	年降水量（毫米）	乾燥度
黑鈣土	－0.5～－5.0	1600～3000	350～450	0.9～1.1	草原、草甸草原
栗鈣土	3.3～5.5	1700～3000	250～400	1～2	乾草原
棕鈣土	2～7	2200～3000	100（150）～280	2～4	荒漠草原
灰鈣土	6～9	2800～3100	200～300; （150～350）	1.8～4	荒漠草原
黑壚土	8～10	3000～3500	300～500		草原、農作物

植被

隨著降水量從半濕潤區向乾旱區減少，植被亦逐漸稀少，由黑鈣土分布區的草甸草原、草原向栗鈣土分布區的乾草原和棕鈣土、灰鈣土分布區的荒漠草原逐漸演化。

黑鈣土植被以半旱生的針茅和兔毛蒿等草原植物為主，也有草甸草原植物，覆蓋度60-70%。

栗鈣土上的植被屬草原類型，由旱生多年生的草類組成，以叢生禾本科為主，其次為走莖和根莖草類，草原灌木與半灌木也占相當比重。其主要建群種，東部地區以大針茅，阿爾泰針茅與貝加爾針茅為主，次為羊草，糙隱子草與冷蒿等，春生短命植物很少；西部地區以孤茅、長芒針茅為主，次為糙隱子草、冷蒿以及某些春生短命、類短命植物，草層高度為5-30厘米，覆蓋度達20-50%。

棕鈣土的植被是溫帶草原向荒漠過渡類型的植被，包括荒漠化草原與草原化荒漠兩個類型，均以蒿屬和針茅屬為主要成分。荒漠化草原的建群種為小針茅和旱生或超旱生的小半灌木。草原化荒漠植被類型中，小禾草成分加大，東部主要為藏錦雞兒和江沙等小半灌木與小禾草成分參半；西部地區則由無葉假木賊、蒿屬、小蓬為主的小半灌木以及東方針茅、齒絲庭薺、四齒薺、囊果苔草等短命、類短命植物組成群叢。在植被生長季相上，東部地區和西部地區與栗鈣土類似，不同的是具有大量春生短命與類短命植物。

灰鈣土的植被為多年旱生叢生禾草、旱生灌木、小半灌木組成的荒漠草原，其建群種以本氏針茅、短花針茅、戈壁針茅、沙生針茅為主。並有駱駝蓬與耐旱蒿屬。在旱生灌木與小灌木中有貓頭刺、豬毛菜與麻黃等。

黑壚土天然植被以草原成分為主。農作物以冬春小麥為主。

地形母質

鈣積土分布的地形以平原、高原、台地、階地為主。成土母質以黃土狀沉積物為主，但亦有差異，以中國為例：

黑鈣土所在地形為平原、河谷階地和山麓地帶，成土母質以黃土狀沉積物為主，及各種基岩風化殘積物、坡積物。松嫩平原屬砂性堆積物。

栗鈣土所處地形有剝蝕和侵蝕的高原、丘陵和低山，也有沖積平原和洪積平原，但以平坦地形為主，成土母質有黃土狀沉積物、各種岩石風化物、河流沖積物、風沙沉積物、湖積物等。

棕鈣土大部分地處平坦的剝蝕地形，如台地、高原、殘丘以及山前洪積-沖積平原。母質系以殘積物、洪積-沖積物、風成砂為主，也有部分黃土，共同特點是質地較粗，且含碳酸鹽。

灰鈣土所處地形主要是高原狀丘陵、山前階地與山麓洪積-沖積平原，成土母質以黃土狀物質為主。也有洪積-沖積物和各種風化物。

黑壚土所處地形多為侵蝕較輕的黃土塬區、河川台地及盆谷高階地。在黃土丘陵區則殘存在梁、峁頂部和分水鞍及溝掌等處。

成土過程

鈣積土的成土過程的特點石腐殖質積累過程和鈣積過程並存。

腐殖質積累過程

鈣積土的重要特徵之一是它具有暗色表層，是草本植物生根的習性、有機質貯存能力、草類生長以及腐解循環與地區水分狀況獨特組合的產物。

草原植物在土體內所含有機質的總量及其在整個剖面上的分布都與森林不同，在森林下土壤腐殖質主要來源於地表的凋落物，凋落物的腐質物通過雨水滲透或土壤動物所進行的機械混合，有機物殘體滲入剖面。草原植物根部以上的部分，凋落物分解累積的結果，也產生有機質層。但是草本植物根系與樹木根繫結構大不相同，草根以密集的鬚根群大量滲入並均勻分布在整個剖面上，據研究，黑鈣土分布的草原區，在剖面上部0-15厘米土層內的根量占1米土層總根量的85%，15-25厘米內的根量占5-6%，25厘米以下的根量則下降到1%，草甸黑鈣土0-60厘米土層內的有機質貯量每公頃可達127.5-240噸。隨著水分的減少，栗鈣土、棕鈣土和灰鈣土的生物累積量雖然比黑鈣土低，但植物的地下部分相當發育，一般可超過地上部分的3-8倍，高者可達30倍。根系主要集中於50厘米以上的土層，在20-30厘米以上尤為集中，可占總根量的75%。因此，土壤中的腐殖質積累主要靠草類地下發達的根系和殘體的分解。

草本植物另一特點是化學組成中含氮量高，一般占乾物質重量的0.5-0.8%，最高可達2.2%。草類形成的腐殖質組成一般以胡敏酸占優勢，例如黑鈣土的腐殖質組成中胡敏酸與富里酸之比約為2.0，胡敏酸的分子量與芳構化程度較大，大部分胡敏酸與土壤礦物質緊密結合，活性胡敏酸量在25%以下。栗鈣土中胡敏酸與富里酸之比可大於1.0，只有棕鈣土與灰鈣土多小於1.0。

草本植物夏季生長繁茂，由於冬季嚴寒漫長，土壤凍結，春季解凍，地表潮濕，微生物活動微弱，死亡的有機質得不到充分的分解，年復一年腐殖質積累於土壤中，使土壤表層的顏色越來越變黑，形成明顯的暗色表層。由於草類有機質含有豐富的鹽基，養分在礦化過程中不斷歸還土壤，使土壤保持較高的鹽基飽和度。

鈣積土的腐殖質層的厚度和有機質含量在歐亞大陸中、東部由東向西，自北向南明顯變薄，變少。表層的顏色也由暗色層向單色層變化，這與其水分和植物分布的規律基本是一致的。

鈣積過程

在半濕潤和半乾旱條件下，由於降水量不足，降水只能淋洗易溶性的氯、硫、鈉、鉀等鹽類，而鈣、鎂等鹽類只部分淋失，部分殘留於土中，而矽、鐵、鋁等基本上未移動。因此，土壤膠體表面和土壤溶液為鈣、鎂所飽和，鈣積過程十分明顯。在雨季，表土層水分溶解有二氧化碳氣體及大量生物活動產生的二氧化碳和水分子作用，形成碳酸，碳酸解離成H+和重碳酸根陰離子，重碳酸根陰離子與土體中的碳酸鈣和植物殘體分解釋出的鈣作用，形成重碳酸鈣，另方便碳酸鈣在水中溶解，解離成Ca++和碳酸根陰離子，而碳酸根與水分子作用，形成重碳酸根離子和氫氧根離子。

氫氧根離子產生鹼性反應，pH10左右。空氣中的二氧化碳以及土壤生物作用形成的二氧化碳不斷補充使鹼性降低，促使碳酸鈣不斷溶解形成重碳酸根，在為二氧化碳飽和的土壤微區內（如表土層），土壤溶液可達到微酸性反應，並且在有固體碳酸鈣存在時，Ca粘粒可能轉變成部分的酸粘粒。當重碳酸鈣隨水分下滲時，由於下層生物活性的降低和因蒸騰作用造成水分減少而是鹽類澱積，下滲水分因蒸發作用和蒸騰作用在上升時，很少含有碳酸鈣，乾濕交替作用結果，鈣鹽逐漸積累在心土層，其深度與水分到達的深度一致。

石膏與鹽分的積累程度，由黑鈣土、栗鈣土、灰鈣土到棕鈣土依次增強，黑鈣土中除了部分草甸黑鈣土有明顯的鹽漬化現象外，一般黑鈣土無石膏與鹽分的積累。栗鈣土的積累亦較弱，只局部地區出現深位石膏與鹽分積累。灰鈣土在局部地區的剖面底部出現石膏晶族與鹽漬化，棕鈣土中石膏與鹽漬化特徵較為明顯，在有些剖面上部即見有石膏晶族與中位鹽化，鹼化作用則甚為普遍。

主要性狀

診斷層和診斷特性

鈣積土最主要的特徵是具有飽和暗色表層，剖面中具有鈣積層或強石灰性特徵，有的還有鹽化層、鹼化層以至石膏層。

形態特徵

鈣積土具有明顯的腐殖質層（Ah）和鈣積層（Bk），剖面層次十分明顯，土體構型為Ah—Bk—C型。

理化性質

鈣積土一般具有石灰反應，土壤中易溶鹽含量較少，pH8.0以上，土壤交換量和鹽基飽和度很高，主要為鈣離子所飽和，土壤礦物組成中二氧化矽和三氧化物在土體中無明顯移動，粘土礦物以蒙脫石或水雲母為主。土壤有機質含量自表層向下逐漸減少，顏色也相應地變淡。

土壤分類

黑鈣土

黑鈣土是鈣積土中具有濕態彩度≤1.5或有機質含量≥40克每千克的飽和暗色表層、有腐殖質向下淋溶的舌狀物、從地表至100厘米範圍內有鈣積特徵的土壤。

黑鈣土具有黑色深厚的腐殖質層（Ah）和舌狀腐殖質淋溶層（AhB），厚度約30-50厘米，或50厘米以上，鈣積層（Bk）多出現在50-90厘米深度。

黑鈣土腐殖質含量20-40克每千克土，有良好的團粒狀結構，腐殖質層的陽離子交換量較高，多在30-40厘摩爾（+）每千克土之間，鹽基飽和度一般在90%以上，並以鈣、鎂為主。表層呈中性，向下逐漸變為鹼性，剖面下部有石灰假菌絲體和粉狀石灰結核。質地多為粉壤土到粘壤土，粉粘粒占30-60%，高者可達70%左右，粘粒含量在10-35%之間，心土層的粘粒含量一般高於表土層和底土層，這種趨勢與石灰淋溶澱積情況一致。剖面中矽、鐵、鋁氧化物移動不明顯，但氧化鈣和氧化鎂的含量向底部有增加的趨勢，粘土礦物以蒙脫石為主。

黑鈣土分為下列亞類：

1、黑鈣土具有黑鈣土典型特徵。

2、淡黑鈣土分布於半乾旱區，腐殖質層小於30厘米，全剖面有石灰反應，土壤含石灰50-100克每千克，局部見少量石灰假菌絲體。

3、石灰性黑鈣土全剖面有石灰反應，腐殖質層下有明顯的鈣積層。

4、草甸黑鈣土分布在台地緩坡下部或平地，底土有銹斑，全剖面有石灰反應。

5、鹽鹼化黑鈣土與草甸黑鈣土不同點是，有季節性鹽斑。

栗鈣土

栗鈣土是鈣積土中具有濕態彩度>1.5或有機質含量≧20克每千克的飽和暗色表層、無腐殖質舌狀物、地表至50厘米範圍內有鈣積特徵的土壤。

栗鈣土具有栗色腐殖質層，厚度約20-30厘米，鈣積層一般出現在30-50厘米處，呈層狀、斑塊狀、網紋狀形態積累，厚度約30-40厘米，底部鹼化層（Btn）性狀顯著。

栗鈣土腐殖質含量15-25克每千克土，向下逐步過渡，土壤呈細粒狀、團塊狀或粉末狀結構，土壤陽離子交換量一般為10-25厘摩爾（+）每千克土，土壤鹽基已飽和，全剖面有石灰反應，pH8.0-8.5左右，剖面中易溶鹽類基本淋失，易溶鹽含量多低於1克每千克土，石膏含量很低，鹼化層交換性鈉可達6-22%，土壤質地較輕，多屬粉砂土，砂與粉砂共占60-90%，細砂與粗粉砂約占50%左右，粘粒為10-20%，粘粒在剖面中分布的曲線與石灰積累的曲線比較一致，但粘粒的澱積不很明顯，粘粒的矽鐵鋁在剖面中各層間變化不大，變幅為2.5-3.7，粘粒礦物以蒙脫石為主。

栗鈣土分為下列亞類：

1.栗鈣土具有栗鈣土的典型特徵。

2.暗栗鈣土同黑鈣土毗鄰，具有厚的棕色表層。腐殖質含量高，為25-35克每千克土，鈣積層出現層位低，多在50厘米以下，全剖面pH8.0左右，石灰含量平均為130克每千克土。

3.淡栗鈣土向棕鈣土過渡，腐殖質層變薄，為20-30厘米，有機質含量小於15克每千克土，石灰積累層層位升高，約30厘米左右，石灰含量約190克每千克土，且形成層盤狀，pH8.5左右。

4.草甸栗鈣土地勢稍低，低土層有銹紋銹斑，有時鈣積層不明顯，表層有機質含量20-40克每千克土。

5.鹽化栗鈣土受地下水位影響，土表有積鹽現象，含鹽量<7克每千克土，pH8.5-9.0。

6.鹼化栗鈣土剖面上部有鹼化層存在，柱狀結構不明顯，pH9.0以上。

棕鈣土

棕鈣土是鈣積土中土壤剖面0-30厘米內無或有游離碳酸鈣、有淡色表層和AB過渡層、但無變質粘化層的土壤。

棕鈣土具有淡棕色的腐殖質層，厚約20-30厘米，AB層界限整齊，鈣積層層位較高，多出現於15-30厘米處，鈣積層較緊密，以層狀為主，間有斑塊狀，厚約20-30厘米。

棕鈣土有機質含量6-15克每千克土，結構性差，多呈粉末狀、塊狀結構，陽離子交換量多低於10厘摩爾（+）每千克土，全剖面呈石灰反應，石膏含量變動在100--400克每千克土之間，pH8-9，易溶鹽含量與石膏含量較高，剖面中石膏、鹽分積累與鹼化現象較栗鈣土普遍，這與氣候更乾燥、淋溶作用弱和泌鹽與耐鹽灌木的生物積鹽作用有關。土壤質地多為砂粒質細砂土和砂粉土，粉砂土較少，粘粒含量在鈣積層上最高，約在5-10%之間，粘粒的矽鐵鋁率在3-4之間，除鈣以外，其他元素未移動。粘土礦物以水雲母為主，蒙脫石次之，並有鐵的氧化物出現。

棕鈣土分為下列亞類：

1、棕鈣土具有棕鈣土類典型特徵。

2、淡棕鈣土具有極淡色表層，表層土有荒漠化結皮存在，有機質含量低於10克每千克土，B層除有碳酸鈣積聚外，下部往往有石膏積聚。

3、草甸棕鈣土剖面下部有銹紋銹斑，表層有機質含量稍多，在15-40克每千克土之間，呈墨灰色。

4、鹽化棕鈣土受地下水位影響，表層有積鹽現象，含鹽量<10克每千克土，pH8.5-9.0。

5、鹼化棕鈣土剖面上部有鹼化層，柱狀結構不明顯，pH9.0以上。

灰鈣土

灰鈣土是鈣積土中具有石灰性反應，有厚淡色表層和變質粘化層的土壤。

灰鈣土具有薄的腐殖質層。呈淺棕色，B層呈灰棕色，有假菌絲或斑狀的碳酸鈣積累，並往往有隱粘化現象。地層有石膏與鹽分累現象。

灰鈣土地帶常覆蓋有厚薄不一的風積砂或小砂包，在沒有覆砂地段，表層具有微弱的裂縫與薄假結皮，較多低等植物，如地衣與蘚類，這明顯區別於栗鈣土與黑壚土，表層腐殖質含量在15克每千克土以下，因土壤質地較偏砂性，腐殖質下滲較深，剖面分布曲線較緩和，這同栗鈣土和棕鈣土有明顯差異。陽離子交換量一般不高，表層為5-11厘摩爾（+）每千克土，pH8.0-8.5，各種元素含量較豐富，除鈣、鈉、鉀有微弱移動外，矽、鐵、鋁則比較穩定，並有相對積累的趨勢，剖面上鐵、鋁、磷含量稍高於下部，粘粒的矽鐵鋁率為2.8-3.2，粘土礦物以水雲母為主，並有少量蒙脫石、綠泥石、蛭石與高嶺石。表明土壤的風化程度較低。

灰鈣土可分為下列亞類：

1、典型灰鈣土具有灰鈣土類的典型特徵。

2、淡灰鈣土具有極淡色表層，鈣積層以下有鹽類、石膏結晶。

3、草甸灰鈣土分布地勢稍低，剖面下部有銹紋銹斑。

4、鹽化灰鈣土表層積鹽，在1米以內土體含鹽大於4克每千克土，積鹽面積在10-30%左右。

黑壚土

黑壚土是鈣積土中具有厚度達50厘米以上的厚暗色表層和假菌絲體鈣積特徵的土壤，因具有一個深厚的黑壚土層而得名。

黑壚土土體構型為Ap″-P-Apb-Ah-Bk-C型

1）熟化層（包括旱耕層Ap″和犁底層P）：是長期耕種和施用土糞的產物，厚約20-30厘米，最後可達50厘米，耕層呈團粒狀和塊狀結構，呈強石灰性反應，犁底層厚約10厘米，灰棕色，粉壤土，碎塊狀和塊狀結構，下部為薄片狀結構，孔壁和蚯蚓糞上有霜粉狀和假菌絲狀石灰新生體。

2）古耕層（Apb）：厚約10-15厘米，暗灰褐色，粘壤土，團粒或棱塊狀結構，較上層多假菌絲體和霜粉狀石灰新生體。

3）腐殖質層（Ah）：又名黑壚層，暗灰帶褐色，厚約50-80厘米或100厘米，團塊和棱塊狀結構，結構面孔壁和蟲糞上覆蓋有大量霜粉狀和假菌絲狀石灰新生體，微團聚體結構呈多孔狀，腐殖質鐵染膠膜明顯。腐殖質層和過渡層（又名雞糞黑壚土層）常呈現不均一的暗灰棕色，新生體減少，但有少量石灰質豆狀和瘤狀小砂姜。

4）石灰澱積呈（Bk）：厚約150厘米，淺棕帶黃色，粘壤土，假菌絲狀和霜粉狀石灰新生體，但石灰質豆狀和瘤狀砂姜較多。據土壤薄片的顯微鏡觀察，有大量針、棒狀的石灰晶體和雛形結核。

5）母質層（C）：為淺棕色粉壤土，有少量石灰質豆狀和瘤狀砂姜，大者如杏核。土壤薄片的顯微鏡觀察，發現有次生碳酸鹽體。

黑壚土熟化層的有機質含量與腐殖質層相近，通常只有10-15克每千克土，澱積層和母質層漸少，碳氮比7-10，全剖面變動不大，腐殖質中胡敏酸與富里酸的比值常大於2，與鈣結合的腐殖質比鐵、鋁結合的腐殖質多4-10倍，與礦質結合的腐殖質含量約為25-42%，並隨氣候的乾旱而減少。土壤中含磷雖多，而作物仍感缺磷，鉀素豐富，全鉀量為16-20克每千克土，石灰含量約70-170克每千克土，熟化層和腐殖質層隱經受淋溶，石灰含量較少，至沉積層增加到150克每千克土以上。石灰成分中，碳酸鈣占90%以上，碳酸鎂低於10%。陽離子交換量為9-14厘摩爾（+）每千克土，常被鈣、鎂飽和。土壤呈中性至鹼性反應。土壤顆粒以粗粉粒為主，約占一半以上，物理性粘粒約占30-40%，粘粒只15-20%，腐殖質層中的細粘粒和粉粒顯著減少，而細粉粒和粘粒都有不同程度增加，母質層的顆粒組成與熟化層接近，剖面中夾有一層含細粉粒較多的腐殖質層。粘粒的矽鐵鋁率為2.6-2.8，全剖面變化不大。粘土礦物以水雲母為主，並含有石英和少量高嶺石與蒙脫石。電子顯微鏡下可見到蛭石和少量針鐵礦。

鈣積土各土類之間的相互關係圖

黑壚土的這些性狀表明了它的過渡特點：既具有深厚的腐殖質層，土壤粘化作用微弱，鈣化作用較強，從表土便有石灰反應，易溶鹽大部分已淋失，無鹽化現象，它既不同於褐土，也不同於栗鈣土和灰鈣土。

黑壚土可分為下列亞類：

1、黑壚土具有黑壚土的典型特徵。

2、粘化黑壚土分布於黑壚土區南部，粘化現象明顯，腐殖質層質地可達中壤，呈擬稜柱狀結構。碳酸鈣有所淋溶，表層碳酸鈣反應弱。

利用改良

鈣積土分布區降水不足，土壤水分乾潤不同，各類型土壤利用改良亦有差異。

黑鈣土分布區較潮濕，有大面積農地，應以農為主，適種作物有小麥、玉米、大豆、高粱、穀子、馬鈴薯、甜菜等。同時又有廣闊草場和林網，適於農、林、牧的全面發展。

栗鈣土地區較乾旱，適於牧草生長，生長著許多優良牧草，是中國主要養馬、羊的畜牧業基地之一，也是中國北方重要的旱作農業區。

棕鈣土更乾旱，主要用於畜牧業生產，是良好的小畜放牧基地。在有灌溉條件的局部地方，也可發展小面積的農耕地。

灰鈣土水分狀況比棕鈣土好些，是半農半牧地區，由於土層深厚，熱量條件好，適於多種種植，如麥類、豆類、玉米、穀子、棉花、胡麻、菸草、瓜類、果類、葡萄等。

黑壚土分布區是中國農業耕作歷史最悠久的地區之一，盛產小麥、糜谷、高粱、玉米、豆類、馬鈴薯、油科和某些經濟林木，是主要的油糧基地。

鈣積土地區普遍降水不足，乾旱和風沙侵蝕比較嚴重，農業區應注意培肥土壤，營造防護林，防止風沙侵蝕，牧業應防止過度放牧，防止土壤和草場退化，注意合理放牧，建立放牧良好制度，改良和恢復牧場。充分利用地表水，積極開發地下水源，發展灌溉失解決水分不足的重要途徑。在灌溉時應注意技術和方法，防止土壤鹽漬化。