成土環境
潮土是我國重要的旱耕地土壤資源。河流泛濫堆積不同沉積物的層理性,土壤地下水周期性升降變化、旱作條件下的低腐殖質積累是潮土形成的共同特點。
(一)沉積物的層理性 潮土主要成土母質是近代河流沖積物,部分為古河流沖積物、洪積沖積物及淺海沉積物等。但由於各水系沉積物的成因和性質不同,在沉積過程中沉積物受水力分選作用支配,造成沖積平原區在水平面上有粗細顆粒之分。即沿河道或泛水主流兩側為粗粒質沉積物,遠離河床或漫流區為細粒的砂質、壤質和粘質沉積物呈規律性分布。同時,又因平原中地形的大平小不平起伏的影響,河流泛濫與決口潰堤的改道,各種沉積物互動堆疊,固而在同一水平沉積地段的下切剖面中,常有不同質地土層互動排列,構成了潮土質地土層排列的多樣層理性,對潮土的剖面形態、土壤理化特性、水鹽運行及農業生產性狀帶來重大影響。
黃淮海平原區的潮土,歷史上受黃河以及淮河、海河的多次泛濫、決口與潰堤的影響,砂壤粘沉積物的區域分布及垂直剖面中的質地層理分異尤為明顯。通常,在潰堤決口處及湍急水流的沿線為砂質與粉砂質沉積物,堆積成隆起的帶狀砂壟砂崗。離決口遠處及在急流兩側,洪水呈扇形狀股流,沉積物顆粒逐漸變細,以粉砂質與壤質沉積物為主。直至遠離河床及主流的淺平窪地,水勢減弱呈漫流狀,或滯積於湖窪區,沉積物顆粒變細,屬粘壤質或粘質沉積物。由於多次潰堤決口泛濫及河床改道,平原中不同地形部位上各類沉積物的多次堆疊,因而剖面中各質地土層的性狀對比差異明顯。長江、珠江沖積平原與三角洲的潮土,成土物質受河谷及河床下切的限制,以溢河槽漫流沉積為主,由上游攜帶來的泥砂在中下游地區沉積,沿水流兩側的水力分選作用相對較弱,也具有幹流兩側沉積物由砂質至壤質與粘質的規律分布。但因常年漫流沉積,儘管沉積物多次覆蓋,垂直土體中質地土層差異的對比性仍然不大,質地土層的界面過渡也不甚明顯。
在下游三角洲地區,多為河海相顆粒較細的粘質沉積物。我國海岸線長,濱海沉積物也是潮土的重要成土母質類型,此類沉積物來自淺海及入海河流所帶的泥砂堆積,固所處地形部位及海洋動力條件不同,濱海沉積物類型也有分異。在島嶼或半島迎風強浪地段,多分選性好的粗砂與細砂沉積,其顆粒物質為純淨的石英砂,常夾有貝殼碎屑,堆積物具微向海面傾斜的平行層理。河口砂堤則多細砂及粉砂質沉積,在潮流較緩的海塗及島嶼平原,沉積物顆粒較細,大多為粘壤質或壤粘質,在海灣內的海塗及濱海平原上,則多粘質沉積物。
分布在山丘河谷平原中的潮土,成土母質主要為洪沖積物,沿河床呈寬狹不一的條狀分布,在山口則呈扇形展布。由於階地面狹小,徑流不穩定,河床坡降大,沉積物的分選性差,沉積層較薄,且多含礫石、粗砂與粘土混雜,常見有夾砂、礫的透鏡體。此外,在一些古河道形成的窪地上,多粘質湖相沉積物,常見有埋藏生草表層與殘留螺殼。
在沖積平原的低平窪地邊緣,有時也見古河流沖積物,沉積層理不及近代沉積物明顯,土體中含大小不等的砂姜和鐵錳結核。潮土區的沉積物類型差異大,顆粒組成各不同。統計資料表明,黃河沖積平原區的砂土類沉積物,砂粒含量高達90.37%;壤質類沉積物中,砂粒及粉砂粒含量高;粘土類沉積物中,粘粒含量較高,達39.71%。而長江與淮河沖積平原,砂土類及粘土類沉積物中的各級砂粒與粘粒含量均不及黃泛區的同類質地高,而壤土類沉積物中的粉砂粒與粘粒大多高於黃泛區的同質地類沉積物。
不同河系沉積物中顆粒組成的差異,是導致潮土理化性狀差異的重要原因。在黃河沖積平原區的潮土,常由於砂、壤、粘質沉積物相互堆疊,不同質地土層的性態特徵直接影響著土壤的水分物理性狀。粘土層質地粘重,結持緊,毛管作用力弱,阻滯土體中水分上下運行;砂土層毛管作用力更弱;壤土層固砂粘顆粒適中,毛管作用力輯。不同質地土層排列的土壤性狀各異,對土壤供水供肥、洗鹽排鹽及作物根系的生長有直接影響。
形態特徵
1、剖面形態。潮土典型剖面的土層組合為耕作層由上而下呈有序排列。
(1)耕作層;受耕作活動影響最強烈的土層。厚15-25厘米不等,土色比心、底土層稍暗,淺灰棕色至暗灰棕色,濕時彩度2.5-3.5,呈屑粒狀、碎塊狀及團塊狀結構,多鬚根與孔隙,常含磚瓦屑、煤渣和蚯蚓糞。因質地類型不同及有機質含量多寡,其形態有異。砂質土色澤淺淡,以單粒狀為主;粘質土色澤趨暗,以塊狀結構為主。鹽化土壤地表可見灰白色鹽結皮,鹼化土壤地表可見薄層蜂窩狀結殼,耕作層中常見蜂窩狀孔隙。
(2)亞耕層:緊接耕作層之下,長期受耕作機具的擠壓作用所形成厚5-10厘米不等,色澤與耕作層相近,結持較緊,塊狀或片狀結構,根系與孔隙顯著減少。
(3)氧化還原特徵層:由土壤毛管水頻繁升降引起土體中氧化與還原作用交替進行下所形成。在土塊結構面及裂隙、孔隙間具有棕色銹紋斑、鐵錳斑為主要特徵,有時尚可見雛形砂姜及鐵子。此層多位於心土,厚30-60厘米不等,潮潤,以塊狀結構為主。(4)母質層:顯示沉積物基質色調、具明顯沉積層理的土層,基本上無生物活動等成土特徵,因位於土體底部,受地下水浸潤影響大,氧化還原特徵也較明顯,有時也見藍灰色潛育層或埋藏生物特徵。
2、剖面質地土層,不同質地土層構成的剖面形態構型是潮土的重要特徵之一。由於砂、壤、枯河流沉積物相互疊置,構成了潮土剖面質地土層排列的多樣性。根據不同土壤質地土層中各粒級組成及在農業生產上影響的相似性,可將多級制的土壤質地歸納為四類或五類質地類型。進而規定在潮土剖面中各質地類型土層出現的部位與厚度差異概括為均質型、厚體型、夾層型、墊底型及三段型等質地剖面構型。由於剖面中各質地類型的土層厚薄和排列層位不一,剖面性態各異。諸如黃淮海平原區的“蒙金地”,是指上部耕作層為壤質土層,其下為中層或厚層粘質土層的剖面構型,此類土壤是托水保肥與耕性良好的高產土壤;“漏砂地”土壤,是指耕作層以下即出現中層或厚層砂土層的剖面構型,此類土壤是漏水漏肥的低產土壤。受區域水文地質條件影響,潮土的形態也各異。在半乾旱半濕潤地區地下水長期下降,土體中可形成假菌絲狀等新生體;而土體若長期滯水可形成潛育特徵;在碟形窪地邊緣的潮土,地表具薄層鹽結皮而具鹽化特徵等等。
理化性質
1、物理性狀。潮土深受著沉積物質地類型及耕種利用的影響,結構、孔隙度及透水性等物理性狀很不一致。質地類型在水平分布與垂直下切面上的變化尤為頻繁,常常砂、壤、粘土層相間,構成不同質地剖面的土壤,其水分物理性狀與農業生產性狀顯著不同。不同河系沉積物使土壤質地類型也表現有區域性特點。
黃淮海平原區潮土的質地交錯複雜,類型差異對比性強,主要為壤土,次為粘壤土。砂質壤土、砂土和粘土,沉積物中粉砂粒與粘粒含量較高,分別為25%-45%與30%-50%,長江、淮河、珠江沉積物以粘壤土為主,粉砂粒與粘粒含量較之為高;灤河沉積物以砂質壤土為主;雅魯藏布江河谷中的潮土含有10%-30%的砂礫,並常見多量礫石。潮土耕作層大多為屑粒狀、碎塊狀、團塊狀結構,砂土者為單粒狀,粘土者為小塊狀。亞耕層為塊狀或核塊狀,高寒地區在凍融作用下可形成鱗片狀。心土與底土層大多為塊狀結構,或顯層狀與隱層狀沉積層理,在沿淮河窪地區,常見有1-3毫米厚粉砂與粘壤土相間的“乾層狀”沉積層理。
潮土有機質含量不高,水穩性團聚體含量較低,一般為2%-16%,結構係數65%-85%,隨質地由砂至粘,團聚體和結構係數相應增高。水穩性團聚體中,直徑大於0.25毫米的團聚體為7%-41%,粘質土高於壤質土和砂質土。潮土的孔隙度與土壤質地明顯相關。總孔隙度一般為47%-53%,毛管孔隙度為39%-43%,質地由砂至粘,其數值遞增。通氣孔隙度一般為8%-14%,以壤土、粘壤土為高,砂土、粘土為低。潮土的最大吸濕量為2.%-6.5%,凋萎含水量為3.5%-9.5%,田間持水量為20%-28%,飽和持水量為32%-42%,粘土高於壤質土與砂質土。土壤滲透速度以砂質土與壤質土為快,當土體中夾有厚10厘米以上粘土層時,透水性明顯減弱。
2、化學性質。
(1)土體化學組成:潮土土體化學組成中,以氧化矽為主要成分,含量在500克每千克以上,次為氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂也較多,氧化錳與五氧化二磷為少。隨沉積物質地由砂至粘,鋁、鐵、鈣、鎂等氧化物含量增加,而氧化矽與氧化鈉的含量降低,氧化鉀的含量則比較穩定。不同河系沉積物的土體化學組成差異是:黃河沉積物以鈣、鎂氧化物含量為高,長江沉積物中的氧化矽含量較低,而鐵、鋁、鈣、錳、磷氧化物含量較高;淮河沉積物中的氧化矽含量在700克每千克以上,鐵、鋁、鈣、鎂、磷氧化物含量均少。黃河沉積物的氧化鈣鋁比值(氧化鈣/三氧化二鋁)>0.5,長江沉積物為0.2-0.4,淮河沉積物為0.1-0.2,表明三類河系沉積物發育的潮土具有富鈣、弱鈣、微鈣程度上的差異。
(2)粘粒礦物特徵:潮土的粘粒礦物均以水雲母為主,蒙脫石、蛭石、高嶺石、綠泥石等次要礦物多少不一。黃河、海河、灤河、遼河沉積物中以水雲母為主,伴蒙脫石、綠泥石等組成;長江沉積物中以水雲母與蛭石為主,伴高嶺石、蒙脫石等組成;淮河沉積物以水雲母與蒙脫石為主,伴高嶺石、綠泥石等組成。不同河系沉積物中水雲母含量多少,反映了土壤的脫鉀程度,對土壤鉀素含量具有決定意義。雅魯藏布江河谷中的潮土,其沉積物來自高寒山地,風化較差,土壤的粘粒礦物以水雲母、綠泥石為主,次為蛭石、蒙脫石,潮土中含豐富的鉀素;珠江三角洲沉積物來自熱帶、亞熱帶地區高度風化的地面物質,土壤的粘粒礦物則以高嶺石為主,伴水雲母與蛭石組成,潮土中速效鉀含量很低,據大量分析資料表明,潮土粘粒的矽鋁率一般大於3,矽鐵鋁率大於2;華北平原沉積物形成的潮土較高,分別為4.4及3.4左右;長江與淮河沉積物形成的潮土稍低,為3.3及2.4左右;珠江沉積物形成的潮土更低,為2.5及1.9左右,均與各水系沉積物中水雲母、蒙脫石粘粒礦物含量多寡相關。
(3)一般化學性狀;潮土的一般化學性狀受不同河流沉積物屬性影響,同時又受砂、壤、粘質地差異及耕種活動所支配。潮土一般呈中性至弱鹼性,均含不等量的碳酸鈣,其中以黃河沉積物形成的潮土碳酸鈣含量高;長江沉積物次之;淮河沉積物最少,而熱帶、亞熱帶地區的潮土一般不含碳酸鈣,土壤呈微酸性。
不同河系沉積物形成的潮土,有機質、全氮、全磷、全鉀等養分含量也有較明顯差異,其中以黃河沉積物形成的潮土為低,珠江沉積物形成的潮土為高,長江及淮河沉積物形成的潮土居中,尤以生物積累養分含量差異明顯。從半乾旱半濕潤暖溫帶至濕潤南亞熱帶,潮土養分含量由低至高,呈現有規律的變化,這些特點除沉積物屬性影響外,區域性生物積累以及耕種強度差異均起著決定性的作用;而潮土中速效鉀含量呈現相反的趨勢,這與沉積物中含鉀礦物的分解及土壤淋溶強度呈正相關。此外,同一區域內,由於不同起源物質的性質不同,潮土的性狀也有差異。
長江沿岸的內河與湖相沉積物發育的潮土,無石灰反應,呈酸性或微酸性,有機質、全氮等養分含量相對較高:黃淮海平原中由古河流黃土性沉積物發育的潮土,無石灰反應,呈中性,陽離子交換量達20me/100g以上,在地下水位高及礦化度高,以及濱海地區,土壤含鹽量較高:在地勢低洼的濱湖灘地與局部窪地,土壤有機質含量豐富,可達30克每千克以上。