郭 夢，吳克寧，2*，郝士橫，武紅旗

［1．中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2．自然資源部土地整治重點實驗室，北京 100035；3．新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052］

草甸土是由地下水直接參與，在其上發(fā)育草甸植被，并產(chǎn)生了一定生物積累的過程的半水成土壤。草甸土的主要成土過程為草甸化過程，包括表層有機質(zhì)的積累和下層氧化還原過程［1］。由于新疆特殊的水文、生物、氣候條件，草甸土?xí)霈F(xiàn)鹽化過程。根據(jù)草甸和鹽化過程，草甸土可分為石灰性草甸土和鹽化草甸土兩個亞類。雖然在我國第二次土壤普查過程中已經(jīng)確定了草甸土的分類，但是新疆地域遼闊，自然條件復(fù)雜，不同的海拔高度、生物、氣候和母質(zhì)等成土因素變化很大，形態(tài)特征和理化性質(zhì)也有差異，如一般南疆草甸土質(zhì)地比北疆輕，河灘地草甸土質(zhì)地比扇緣輕，北疆草甸土腐殖質(zhì)層平均有機質(zhì)含量比南疆的高，扇緣草甸土平均有機質(zhì)含量比河灘低階地的高［1］。因此，新疆不同區(qū)域劃分的草甸土在形態(tài)上有很多差異性。

土壤分類是土壤資源調(diào)查的基礎(chǔ)，其發(fā)展水平在某種程度上也代表著土壤學(xué)科的發(fā)展水平［2-5］。目前，我國的土壤分類工作處在發(fā)生分類和系統(tǒng)分類并存、系統(tǒng)分類迅速發(fā)展的關(guān)鍵時期。改革開放以來，對新疆土壤的調(diào)查還停留于全疆第二次土壤普查，早期調(diào)查方式簡陋、時間跨度長以及基層分類不準確等問題，對摸清新疆土壤現(xiàn)狀、指導(dǎo)土地利用等方面顯得捉襟見肘。目前新疆的土壤分類主要以發(fā)生分類為主，需要建立一個更完整、規(guī)范的土壤系統(tǒng)分類體系。本文選擇了新疆地區(qū)10 個典型的草甸土剖面作為研究對象，從不同方面分析比較了草甸土的形態(tài)差異，并按照中國土壤系統(tǒng)分類檢索［6］，確定其在中國土壤分類系統(tǒng)分類中的歸屬，以進一步完善我國土壤分類體系。

1 材料與方法

1.1 樣點的選取

新疆位于我國西北地區(qū)，總面積約為我國陸地面積的六分之一，氣候干旱多風(fēng)，夏季干熱，冬季干冷，大地貌為“三山夾兩盆”，地質(zhì)地貌條件復(fù)雜，自然資源非常豐富，生物、氣候條件和成土母質(zhì)等多種因素的不同導(dǎo)致該地區(qū)多種不同的土壤類型。本研究基于新疆土系實際調(diào)查工作，依據(jù)《新疆土種志》和《新疆土壤》對于草甸土的描述，結(jié)合我國第二次土壤普查結(jié)果，再通過土地利用現(xiàn)狀圖和高程圖等圖件［7］，考慮到草甸土類型的多樣性、代表性以及布點的均勻性，共確定10 個樣點，其在第二次土壤普查中均劃分為石灰性草甸土和鹽化草甸土亞類。按中國土壤系統(tǒng)分類研究的相關(guān)要求進行野外調(diào)查、剖面觀察與描述、分層土樣的采集及土壤形態(tài)觀察，10 個樣點的分布及樣點基本情況分別見圖1 和表1，部分采樣點的景觀照和剖面照分別見圖2 和3。

1.2 樣點的分析

根據(jù)選取的10 個樣點位置，挖掘標準的土壤剖面，以土壤形態(tài)學(xué)特征為基礎(chǔ)進行分層［8］，然后通過《野外土壤描述與采樣手冊》準確描述土壤剖面和拍攝照片［9］，并分析測試采集的所有土樣，分析方法以《中國土壤系統(tǒng)分類實驗分析項目及方法規(guī)范》《土壤調(diào)查實驗室分析方法》《土壤農(nóng)化分析》為依據(jù)［10-11］，土壤顆粒組成及質(zhì)地的測定用Masterize2000 激光粒度儀；有機質(zhì)含量的測定用重鉻酸鉀-硫酸消化法；全氮含量的測定用硒粉、硫酸銅、硫酸消化-蒸餾法（半微量凱氏定氮法）［12］；pH 值的測定用電位法；電導(dǎo)率的測定用DDS-307A 電導(dǎo)率儀；碳酸鈣相當(dāng)物含量的測定用氣量法；全鹽含量的測定用質(zhì)量法［13］。

表1 供試土壤的基本情況

圖2 采樣點部分典型景觀

圖3 部分代表性土壤剖面

2 結(jié)果與分析

2.1 供試土壤剖面構(gòu)型、土層厚度、顏色和質(zhì)地

選取的10 個剖面土壤顏色大部分較暗，色調(diào)變化程度較低，主要是2.5Y，其他剖面色調(diào)分別為10YR 和5Y；明度介于3 ～5 之間，其次為6 ～7；彩度介于1 ～3 之間，其次為4 和6，顏色的變化主要與有機質(zhì)含量有關(guān)。大部分剖面的耕作層（Ap）和灌淤耕作層（Aup）發(fā)育較為明顯，主要呈暗灰或者灰棕色，棱塊狀或者粒狀結(jié)構(gòu)。除剖面5、8 和9 部分土層的質(zhì)地為砂土外，其余剖面土壤的質(zhì)地均屬于壤土大類（包括黏壤土、砂質(zhì)壤土、粉壤土和壤土）［14］，表明選取的剖面大部分土壤風(fēng)化相對較弱。研究的10 個剖面土層厚度變化較大（1 ～140 cm），大部分在80 cm 以下。土體構(gòu)型有A-AB-By-Bk、Aup-Bkr、Aup-Bk-Bw、A-Bw-C、Ap-Bw-Ah-Bk-Br、Ap-ABr-Br-BCr、Ah-AB-Br、Ap-Br-Bw 和Ap-Bw-Bk。 大 部分草甸土上下層質(zhì)地較為接近，各剖面之間粉黏比變化范圍較大，為0.3 ～58.5。除剖面5 和8 這兩個剖面的粉黏比小于1 之外，其它剖面粉黏比均大于1，表明這些剖面所在地區(qū)層次風(fēng)化程度較弱。

2.2 供試土壤有機質(zhì)含量和全氮含量

從表2 中土壤顏色和有機質(zhì)含量來看，草甸土表層有機質(zhì)有一定的積累，但過程不強烈，有機質(zhì)含量變幅較大，為3.23 ～108.26 g/kg，除剖面4、7 和8 外，其余剖面表層土壤有機質(zhì)含量均在50 g/kg 以下。有機質(zhì)含量呈表聚現(xiàn)象［15-16］，并隨著土層深度的增加，大部分剖面土壤有機質(zhì)含量逐漸降低。全氮含量為0.41 ～7.83 g/kg，總體差異性不大。

表2 供試土壤顏色、顆粒組成、有機質(zhì)含量和全氮含量

續(xù)表

2.3 供試土壤剖面pH 和碳酸鈣含量

從表3 的結(jié)果來看，pH 為6.34 ～9.17，除了剖面7，其他剖面pH 均大于7，呈堿性。碳酸鈣含量差異較大，為0.19 ～386.06 g/kg，其中剖面2、4、6、9 和10 碳酸鈣含量均大于150 g/kg。

表3 供試土壤pH、電導(dǎo)率、碳酸鈣含量、全鹽含量和新生體

續(xù)表

2.4 供試土壤剖面電導(dǎo)率和全鹽含量

土壤電導(dǎo)率可以表征土壤含鹽量［17-21］，本研究選擇取的10 個剖面的電導(dǎo)率值差異較大，為0.15 ～185.60 dS/m；選取剖面的全鹽含量差別也較大，為0.44 ～205.65 g/kg，主要表現(xiàn)為剖面1 全鹽含量較高，其余9 個剖面全鹽含量均小于8 g/kg。

2.5 供試土壤剖面新生體類型

從表3 中新生體類型看，草甸土土壤中新生體類型主要為石膏、鐵錳斑紋和碳酸鈣，剖面1、2、3 和5 土壤中新生體類型有石膏，剖面2、3、4、7、8 和9 土壤中新生體類型有鐵錳斑紋，剖面4和10 土壤中新生體類型有碳酸鈣，剖面6 沒有新生體。

2.6 供試土壤剖面診斷層和診斷特性

剖面9 和10 滿足土壤厚度大于25 cm，有機碳加權(quán)平均值≥6 g/kg，含人為侵入體，故具有肥熟表層。剖面2、3、5、6、7、8 和9 均滿足雛形土層厚度≥10 cm，不符合黏化層、灰化淀積層、鐵鋁層和低活性富鐵層等條件，因此具有雛形層。剖面10 位于耕作層之下的土層厚度≥10 cm，且此層0.5 mol/L NaHCO3浸提有效磷明顯高于下墊土層，并≥18 mg/kg，因此具有耕作淀積層。剖面1滿足部分土層中有易溶性鹽聚集，且厚度＞15 cm，1∶1 水土比提取液的電導(dǎo)率≥15 dS/m，電導(dǎo)率（dS/m）與厚度（cm）的乘積≥900 這些條件，因此具有鹽積層。剖面1 和2 滿足部分土層石膏含量大于50 g/kg，土層厚度≥15 cm，且該土層厚度和石膏含量的乘積大于1500，因此具有石膏層。剖面1 和3 滿足碳酸鈣相當(dāng)物含量范圍為50 ～150 g/kg，且顆粒大小比壤質(zhì)更黏，可辨認的次生碳酸鈣含量比下墊或上覆土層中高100 g/kg 或更多，但是厚度＜15 cm，因此具有鈣積現(xiàn)象。剖面9 滿足該土層厚度≥15 cm，未膠結(jié)或未硬結(jié)成鈣磐，碳酸鈣相當(dāng)物為50 ～150 g/kg，細土部分黏粒（＜2 μm）含量＜180 g/kg，顆粒大小為砂質(zhì)、砂質(zhì)粗骨、粗壤質(zhì)或壤質(zhì)粗骨，而且比下墊或上覆土層至少高50 g/kg，因此具有鈣積層。剖面2、4、6 和10 滿足碳酸鈣相當(dāng)物含量＞150 g/kg，且比下墊土層至少高50 g/kg，且該土層厚度≥15 cm，未膠結(jié)或未硬結(jié)成鈣磐，因此這5 個剖面均具有鈣積層。剖面1和10 在50 cm 深度處土溫為5 ～8℃，土壤水分控制層段的全部每年累計有一半天數(shù)是干燥的，因此都屬于干旱土壤水分狀況。剖面2、3、4、5、6、7和9 在50 cm 深度處土溫為8 ～10℃，但由于受人為灌溉因素的影響，土壤水分控制層段的某些部分或其全部每年累計180 d 以上是濕潤的，因此屬于半干潤土壤水分狀況。剖面8 因位于河流沖積平原扇緣帶的低洼處，部分土層被毛管水飽和并呈還原狀態(tài)，因此屬于潮濕土壤水分狀況。剖面1、2、3、6、9 和10 年平均土溫≥8℃，但＜15℃，因此都屬于溫性土壤溫度狀況。剖面4、5、7 和8 年平均土溫＞4℃，但＜8℃，因此屬于冷性土壤溫度狀況。剖面2、3、4、7、8 和9 部分土層中有鐵錳斑紋，因此具有氧化還原特征。除剖面7 和8 外，其他剖面均具有石灰性（表4）。

2.7 供試土壤在中國系統(tǒng)分類中的研究

2.7.1 高級分類單元的劃分

按照《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》對選取的草甸土剖面進行檢索，結(jié)果如表5 所示。10 個草甸土剖面歸屬于鹽成土、雛形土和人為土3 個土綱，正常鹽成土、干潤雛形土、潮濕雛形土和旱耕人為土4 個亞綱，干旱正常鹽成土、底銹干潤雛形土、簡育干潤雛形土、淡色潮濕雛形土、肥熟旱耕人為土5 個土類，普通干旱正常鹽成土、石灰底銹干潤雛形土、普通簡育干潤雛形土、普通底銹干潤雛形土、普通淡色潮濕雛形土、石灰淡色潮濕雛形土和石灰肥熟旱耕人為土7 個亞類。

表5 供試土壤的高級分類檢索結(jié)果

2.7.2 基層分類單元的劃分

2.7.2.1 土族劃分 依據(jù)土壤控制層段內(nèi)的顆粒大小級別、礦物組成、石灰性及酸堿性和土壤溫度，將10 個草甸土土壤劃分為壤質(zhì)混合型石灰性溫性-普通干旱正常鹽成土、壤質(zhì)混合型溫性-石灰底銹干潤雛形土、壤質(zhì)混合型冷性-石灰底銹干潤雛形土、壤質(zhì)混合型石灰性冷性-普通簡育干潤雛形土、壤質(zhì)混合型石灰性溫性-普通簡育干潤雛形土、黏壤質(zhì)混合型非酸性冷性-普通底銹干潤雛形土、砂質(zhì)混合型非酸性寒性-普通淡色潮濕雛形土、壤質(zhì)混合型溫性-石灰淡色潮濕雛形土和壤質(zhì)混合型溫性-石灰肥熟旱耕人為土9 個土族（表6）。

2.7.2.2 土系劃分 根據(jù)中國土壤系統(tǒng)分類關(guān)于土系劃分的要求，屬于不同土族和不同亞類的劃分為不同的土系，屬于同一土族的根據(jù)土層深度及厚度、表層土壤質(zhì)地和土系控制層段內(nèi)巖石碎屑、結(jié)核及侵入體等進行劃分［22-25］。因供試土壤中壤質(zhì)混合型石灰性溫性-普通干旱正常鹽成土（剖面1）、壤質(zhì)混合型冷性-石灰底銹干潤雛形土（剖面4）、壤質(zhì)混合型石灰性冷性-普通簡育干潤雛形土（剖面5）、壤質(zhì)混合型石灰性溫性-普通簡育干潤雛形土（剖面6）、黏壤質(zhì)混合型非酸性冷性-普通底銹干潤雛形土（剖面7）、砂質(zhì)混合型非酸性寒性-普通淡色潮濕雛形土（剖面8）、壤質(zhì)混合型溫性-石灰淡色潮濕雛形土（剖面9）和壤質(zhì)混合型溫性-石灰肥熟旱耕人為土（剖面10）屬于不同的土族，故直接以首次發(fā)現(xiàn)并記錄的地區(qū)名稱命名，土系名稱可劃分為：迪坎兒系（剖面1）、茫丁系（剖面4）、福海系（剖面5）、塔城系（剖面6）、阿克阿熱勒系（剖面7）、切木爾切克系（剖面8）、察布查爾錫伯系（剖面9）、托格拉格系（剖面10）。供試土壤中剖面2 和3 均屬于壤質(zhì)混合型溫性-石灰底銹干潤雛形土，屬于同一土族，但剖面2 土壤質(zhì)地通體為粉壤土，0 ～30 cm 范圍內(nèi)出現(xiàn)鈣積層，30 ～130 cm 范圍內(nèi)有鐵錳斑紋，96 ～115 cm 范圍內(nèi)有鐵錳斑紋；剖面2 表層土壤質(zhì)地為粉壤土，下層為粉質(zhì)黏壤土，51 ～120 cm 范圍內(nèi)有鐵錳斑紋，故劃分為：西上湖系（剖面2）、農(nóng)四連系（剖面3）。

表6 供試土壤土族的鑒別特征

3 討論

上述分析研究表明，新疆草甸土在剖面特性、理化性質(zhì)等方面有很大差異性，但是也有共同特性：一是石灰性草甸土土壤草甸化過程基本相似，都有表層有機質(zhì)積累過程和下層氧化還原過程，但有機質(zhì)積累過程不強烈；鹽化草甸土土壤表層有一定程度的鹽分表聚現(xiàn)象。二是土壤風(fēng)化程度比較低，大部分剖面土壤的質(zhì)地均屬于壤土大類（包括黏壤土、砂質(zhì)壤土、粉壤土和壤土），而且各剖面之間粉黏比變化范圍較大，為0.3 ～58.5，大部分剖面土壤粉黏比大于1，表明這些草甸土剖面所在地區(qū)層次風(fēng)化程度較弱。三是土壤多呈堿性或弱堿性，選取的剖面pH 基本上大于7，大部分剖面碳酸鈣含量較高，石灰反應(yīng)強烈。

本文在探討草甸土性態(tài)差異的基礎(chǔ)上，還確定了其在中國土壤系統(tǒng)分類中的歸屬問題，主要考慮到當(dāng)前我國土壤發(fā)生分類以定性劃分土壤，邊界定義相對較為模糊，有時很難確定土類的界限，而系統(tǒng)分類則是根據(jù)診斷層和診斷特性定量劃分土壤類型［26-27］，可以提高土壤分類的準確性。草甸土是開發(fā)利用價值大的土壤類型之一，本文以新疆10個草甸土剖面作為研究對象，考慮到土壤類型的多樣性將中國土壤系統(tǒng)分類與中國土壤發(fā)生分類進行參比，來探究兩種分類之間的關(guān)系，既提高了新疆土壤分類的準確性，同時對于提高新疆草甸土的利用率、指導(dǎo)新疆農(nóng)業(yè)利用也有著重要意義。

因為系統(tǒng)分類和發(fā)生分類兩個分類體系的分類依據(jù)不同，很難做簡單的分類參比，即在進行參比時并不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系，如表7 所示，發(fā)生分類的半水成土土綱對應(yīng)著系統(tǒng)分類的鹽成土、雛形土和人為土3 個土綱；發(fā)生分類的草甸土土類對應(yīng)著系統(tǒng)分類的干旱正常鹽成土、底銹干潤雛形土、簡育干潤雛形土、淡色潮濕雛形土和肥熟旱耕人為土5 個土類；發(fā)生分類的石灰性草甸土亞類對應(yīng)著系統(tǒng)分類的普通干旱正常鹽成土、石灰底銹干潤雛形土、普通簡育干潤雛形土、普通底銹干潤雛形土、普通淡色潮濕雛形土和石灰淡色潮濕雛形土6 個亞類；發(fā)生分類的鹽化草甸土亞類對應(yīng)著系統(tǒng)分類的石灰底銹干潤雛形土和石灰肥熟旱耕人為土2 個亞類；而系統(tǒng)分類的石灰底銹干潤雛形土亞類對應(yīng)著發(fā)生分類的石灰性草甸土和鹽化草甸土亞類。通過分析可知，在兩種不同的分類系統(tǒng)中，定量化的中國土壤系統(tǒng)分類可以減少分類過程中的混淆情況，能夠更準確地確定不同類型的土壤，從而提高土壤分類的準確性，有助于正確地認識和利用土壤，實現(xiàn)土壤資源的有效管理。

系統(tǒng)分類的土族和土系對應(yīng)著發(fā)生分類的土屬和土種，但是劃分依據(jù)完全不同，發(fā)生分類土屬的劃分依據(jù)為母質(zhì)類型、水文地質(zhì)狀況、侵蝕程度、鹽類組成或堿化類型和熟化程度等，土種的劃分依據(jù)為顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、土體構(gòu)型、肥力特征、鹽化或堿化程度，以及特殊土層或障礙土層［28］，所以系統(tǒng)分類劃分的土族和土系類型與發(fā)生分類的土屬和土種類型不存在對應(yīng)的關(guān)系，但是均作為土壤基層分類單元，反映不同類型土壤的基本屬性。

表7 供試剖面土壤系統(tǒng)分類與發(fā)生分類的參比結(jié)果

4 結(jié)論

（1）通過對供試的10 個草甸土剖面的形態(tài)特征、機械組成和化學(xué)性質(zhì)分析，這些剖面在剖面構(gòu)型、土層厚度、顏色、質(zhì)地、有機質(zhì)含量、含氮量、pH、碳酸鈣含量、電導(dǎo)率、全鹽含量和新生體等方面均有差異，但在草甸化和風(fēng)化過程方面具有共性。

（2）10 個供試土壤在中國土壤系統(tǒng)分類中歸屬為3 個土綱、4 個亞綱、5 個土類、7 個亞類，亞類名稱分別為：普通干旱正常鹽成土、石灰底銹干潤雛形土、石灰底銹干潤雛形土、石灰底銹干潤雛形土、普通簡育干潤雛形土、普通簡育干潤雛形土、普通底銹干潤雛形土、普通淡色潮濕雛形土、石灰淡色潮濕雛形土和石灰肥熟旱耕人為土。通過將中國土壤系統(tǒng)分類的高級分類單元與土壤發(fā)生學(xué)分類結(jié)果相比，中國土壤系統(tǒng)分類定量化的分類指標使分類結(jié)果更能反映出草甸土土壤性狀的差異，從而客觀反映出土壤發(fā)育階段和發(fā)育類型的差異。

（3）根據(jù)土族劃分標準，10 個草甸土土壤的土壤顆粒大小級別有壤質(zhì)、黏壤質(zhì)、砂質(zhì)3 種類型；土壤礦物組成類型均為混合型；石灰性和酸堿反應(yīng)為石灰性和非酸性2 種；土壤溫度等級有溫性、冷性和寒性3 種。通過這些劃分指標將選取剖面劃分為壤質(zhì)混合型石灰性溫性-普通干旱正常鹽成土、壤質(zhì)混合型溫性-石灰底銹干潤雛形土、壤質(zhì)混合型冷性-石灰底銹干潤雛形土、壤質(zhì)混合型石灰性冷性-普通簡育干潤雛形土、壤質(zhì)混合型石灰性溫性-普通簡育干潤雛形土、黏壤質(zhì)混合型非酸性冷性-普通底銹干潤雛形土、砂質(zhì)混合型非酸性寒性-普通淡色潮濕雛形土、壤質(zhì)混合型溫性-石灰淡色潮濕雛形土和壤質(zhì)混合型溫性-石灰肥熟旱耕人為土9 個土族。又根據(jù)土系劃分標準分為迪坎兒系、西上湖系、農(nóng)四連系、茫丁系、福海系、塔城系、阿克阿熱勒系、切木爾切克系、察布查爾錫伯系、托格拉格系10 個土系。