谷思玉，郭愛(ài)玲，汪 睿，宋秀麗

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

烏克蘭黑土和我國(guó)黑土同屬世界四大黑土[1]，其腐殖質(zhì)含量高、適宜作物生長(zhǎng)，是世界上最重要、最具生產(chǎn)力的肥沃土壤。世界各大黑土區(qū)均為重要的糧食生產(chǎn)基地，我國(guó)與烏克蘭土壤的研究工作具有悠久的歷史淵源，在近期的土壤研究中，隨著中國(guó)與烏克蘭交流合作不斷深入，兩國(guó)在農(nóng)業(yè)研究中尤其在黑土研究中取得可喜成果。因此，中國(guó)與烏克蘭黑土的成土差異越來(lái)越受到國(guó)際土壤研究人員的重視。

1 黑土定義

我國(guó)土壤分類(lèi)名稱(chēng)中的黑土，在俄羅斯（前蘇聯(lián)）被稱(chēng)為生草黑鈣土[2]。在我國(guó)土壤發(fā)生分類(lèi)體系中，黑土曾是黑鈣土的亞類(lèi)，被稱(chēng)為變質(zhì)黑鈣土，退化黑鈣土，淋溶黑鈣土等，后被單獨(dú)分類(lèi)出來(lái)；在系統(tǒng)分類(lèi)中黑土大部分被劃分在均腐土亞綱[3－5]。

在研究有關(guān)黑土的文獻(xiàn)時(shí)，常常把“Phaseozems”、“Mollisols”和“Chernozems”作為黑土的同義詞，而實(shí)際研究中這些同義詞之間有所差異?！癙haseozems”和“Chernozems”[6]是世界土壤參比基礎(chǔ)（World Reference Base for Soil Resources）中的分類(lèi)名稱(chēng)，“Phaseozems”這一名稱(chēng)與我國(guó)黑土和草甸土相似，而“Chernozems”則與烏克蘭大草原黑土相似；“Mollisols”[1]是美國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)的名稱(chēng)，翻譯為軟土，“Mollisols”以深厚、暗色表層為顯著特征，這一肥沃的表層稱(chēng)為軟土層[1,6]，是源于植物根系的有機(jī)質(zhì)長(zhǎng)期積累的結(jié)果，與東北黑土區(qū)[7－8]的定義非常接近，而烏克蘭黑土也屬于軟土之列[6]。

盡管不同分類(lèi)體系對(duì)黑土定義不同，但中國(guó)與烏克蘭黑土具有一個(gè)共同的特征，即具有松軟表層，暗色，富含有機(jī)質(zhì)。通過(guò)比較分析兩國(guó)黑土的成土因素來(lái)進(jìn)一步闡述兩種土壤的異同。

2 中國(guó)與烏克蘭成土因素比較

中國(guó)與烏克蘭黑土區(qū)（Mollisols）都廣泛分布于森林草原和草原地區(qū)并延伸至南部干旱草原。中國(guó)黑土分布于東經(jīng)115°31'～135°05'（1 400 km）北緯38°43'～53°33'(1 600 km)，而烏克蘭黑土在北緯51°18'～44°41'（737.18 km）和 東 經(jīng) 24°18'～40°12'(1 144.19 km）[9]。中國(guó)軟土區(qū)面積為3 029萬(wàn) hm2[1]，而烏克蘭軟土區(qū)面積為2 700萬(wàn)hm2，共占世界軟土面積的16.8%。

2.1 中國(guó)與烏克蘭黑土區(qū)地形及分布特點(diǎn)

2.1.1 中國(guó)黑土地區(qū)形及分布特點(diǎn)

中國(guó)黑土區(qū)分布在黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古四省的191個(gè)縣（市、區(qū)、旗），其中黑龍江省黑土面積占61.1%[10]。地形大部是在現(xiàn)代新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中間歇上升，受不同程度切割的高平原和山前洪積平原，這些平原多為波狀起伏的漫崗地，坡度一般為1～5°[10－11]（見(jiàn)圖1）。

圖1 中國(guó)東北地區(qū)軟土分布Fig.1 Distribution of mollisols in Northeast China

中國(guó)黑土腐殖質(zhì)層較厚[14]，一般不少于25 cm，土體中有鐵錳結(jié)核，由于受到土壤侵蝕等原因，地勢(shì)平緩地區(qū)黑土厚度一般在40～70 cm，個(gè)別地方可達(dá)100 cm，在干擾嚴(yán)重的坡地厚度最低在10 cm左右。草原草甸植被到森林植被過(guò)渡地帶是黑土和暗棕壤的分界線，腐殖質(zhì)層變薄，小于25 cm；草原草甸植被向草甸植被過(guò)渡地帶為黑土和草甸土的分界線，剖面下面出現(xiàn)紅斑[11－12]。

2.1.2 烏克蘭黑土區(qū)地形及分布特點(diǎn)

烏克蘭位于歐洲的東部,烏克蘭黑土區(qū)大部分為平原和丘陵，黑土主要分布在森林草原地帶和草原地帶，占烏克蘭農(nóng)業(yè)用地面積的61.9%。烏克蘭黑土從北到南分為五個(gè)亞類(lèi)：淋溶黑土、灰化黑土、典型黑土、普通黑土和南方黑土,森林草原地帶占地2 030萬(wàn)hm2，主要分布著淋溶黑土、灰化黑土和典型黑土，這些土壤占地1 300萬(wàn)hm2；而草原地帶占地710萬(wàn)hm2，主要分布著普通黑土和南方黑土（見(jiàn)圖2）。

圖2 烏克蘭黑土分布Fig.2 Distribution of Ukrainian chernozems

淋溶黑土分布在森林草原地帶向草甸草原過(guò)渡的無(wú)森林區(qū)，在周期性淋洗條件下形成，腐殖質(zhì)含量可達(dá)100 cm以上；典型黑土主要分布在森林草原地帶，與淋溶黑土一樣也是在周期性淋溶條件下形成的；灰化黑土沒(méi)有形成獨(dú)立的亞帶，僅在大量闊葉林覆蓋的森林草原地帶淋溶黑土和典型黑土之間有一小塊，腐殖質(zhì)厚度在60～80 cm間；普通黑土分布在典型黑土往南的草原地帶，比典型黑土腐殖質(zhì)含量低，腐殖質(zhì)層厚度在50～80 cm之間；南方黑土分布在草原地帶最南端，干旱條件不利于腐殖質(zhì)形成，腐殖質(zhì)厚度僅為40～60 cm。

2.2 中國(guó)與烏克蘭黑土區(qū)氣候特點(diǎn)

中國(guó)黑土區(qū)位于溫暖漫長(zhǎng)的嚴(yán)寒帶,而烏克蘭的黑土區(qū)形成于溫暖短暫的嚴(yán)寒區(qū)，且中國(guó)東北地區(qū)遠(yuǎn)離日本海和其它大型山系系統(tǒng)，屬于大陸性氣候，由表1可以看出我國(guó)黑土區(qū)較烏克蘭黑土區(qū)冬季漫長(zhǎng)、干燥、寒冷且降雪少[13－14]。

2.2.1 中國(guó)黑土區(qū)氣候特點(diǎn)

中國(guó)黑土區(qū)年降水量在500～600 mm之間，絕大部分集中在4～9月，占全年降水量的90%左右；7～9月的降水，占全年降水量的一半以上。中國(guó)黑土地區(qū)冬季嚴(yán)寒少雪，土壤凍結(jié)深、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，季節(jié)性凍層特別明顯，凍結(jié)深度一般為1.5～2.0 m左右，最深處近3.0 m，如從地表凍結(jié)到凍溶，凍結(jié)時(shí)間為120～200 d，如從地表開(kāi)始結(jié)凍到凍層融通，可長(zhǎng)達(dá)120～240 d[10－11,15]。

2.2.2 烏克蘭黑土區(qū)氣候特點(diǎn)

烏克蘭和俄羅斯大平原黑土帶降雨主要集中在夏季。當(dāng)濕度達(dá)到最小值時(shí)（瓦普洛夫最小值）夏季干旱。整個(gè)黑土帶的特點(diǎn)是：夏季高溫，冬季寒冷，溫度波動(dòng)范圍較小。從北到南和從東到西氣候呈帶狀分布，導(dǎo)致黑土帶也呈帶狀。黑土區(qū)越往南越干旱，在北部，降雨量在400～500 mm，濕度為0.7%～0.8%，而到南部地區(qū)降雨量為250～350 mm，濕度降到0.45%～0.5%。從北到南無(wú)霜期持續(xù)時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，有效積溫增長(zhǎng)。從東到西黑土帶大陸性氣候逐漸增大，這表現(xiàn)為年平均溫度降低和冬季溫度下降，植物生長(zhǎng)周期縮短和有效積溫減少，年平均降雨量減少，最大降雨量集中在夏季中期和末期。

2.3 中國(guó)與烏克蘭黑土成土母質(zhì)

土壤母質(zhì)是土壤極其重要的一個(gè)因素，它決定和影響土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙度和透水性等物理性質(zhì)。中國(guó)與烏克蘭黑土母質(zhì)層都是“巖性均勻”的黃土和類(lèi)壤土黃土。

表1 中國(guó)與烏克蘭黑土區(qū)氣候參數(shù)分布Table 1 Climatic parameters in the zone of distribution Ukrainian and Chinese Mollisols

2.3.1 中國(guó)黑土成土母質(zhì)

中國(guó)黑土區(qū)成土母質(zhì)主要為砂礫和黃土狀粘土，其成土母質(zhì)主要有三種：第三紀(jì)砂礫粘土層、第四紀(jì)更新世砂礫粘土層和第四紀(jì)全新世砂礫粘土層，其中以第四紀(jì)更新世砂礫粘土層分布面積最廣[14]。黑土地區(qū)多是過(guò)去的拗陷地帶，沉積物堆積厚，第四紀(jì)更新世時(shí)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使這些地層逐漸升起來(lái)。母質(zhì)的巖層組上部以粘土層（亞粘土）為主，中下部砂質(zhì)增加或?yàn)樯罢抽g層，底部則以砂礫層為主。母質(zhì)厚度可達(dá)10～40 mm，機(jī)械組成粘細(xì)、均勻一致，并以粗砂粉和粘粒為主，質(zhì)地較為粘重[11,15]。

中國(guó)黑土具有黃土特征，黑土母質(zhì)的粉砂占30%左右（黃土的粗粉砂僅占50%），可稱(chēng)黃土性粘土（亞粘土），黃土性粘土母質(zhì)豐富了養(yǎng)分貯量，促進(jìn)了土壤結(jié)構(gòu)的形成，但不利于水分的滲透[16]。黑土母質(zhì)一般無(wú)碳酸鹽反應(yīng)，黑土質(zhì)地由南向北越來(lái)越好,較北的黑土物理性狀較好，土壤比重較小，田間持水量、飽和持水量較適宜[17]。

2.3.2 烏克蘭黑土成土母質(zhì)

烏克蘭黑土主要形成于不同厚度和起源的黃土狀壤土和粘土。在1949～1952年Рябченков對(duì)烏克蘭的黃土及其下面的第四紀(jì)及第四紀(jì)以前的巖石母質(zhì)進(jìn)行了研究[8]，得出黃土的主要成土礦物是石英、長(zhǎng)石及一些其它輕礦物（白云母、海綠石、黑云母和綠云母），它們共占不溶性母質(zhì)的99%以上，礦物質(zhì)量甚微，但其種類(lèi)很多。

烏克蘭黑土從北到南粘性逐漸增強(qiáng)，北部灰化黑土含砂粒為5%，粘粒25%，但南部的南方黑土不包含有任何沙粒，只有40%～50%的粘粒。烏克蘭黑土具有碳酸鹽反應(yīng)（與我國(guó)黑鈣土相似），微團(tuán)粒作用明顯，孔隙度大且透水性好。

2.4 中國(guó)與烏克蘭黑土區(qū)植被

2.4.1 中國(guó)黑土區(qū)植被

中國(guó)黑土區(qū)自然植被為草原化草甸植物，以雜草類(lèi)群落為主。主要植物：翅果唐松草、大葉野豌豆、東風(fēng)菜、辣鐵線蓮、早熟禾、問(wèn)荊、東北石竹、地榆、溚草、柴胡等，在局部含水較多的地段，還有沼柳和大葉樟，形成沼柳—雜草類(lèi)群落[11]；在地勢(shì)較高排水良好，土壤水分較低的地段，則出現(xiàn)榛子等植物，形成榛子一雜類(lèi)草群落。黑土水分和養(yǎng)分條件較好，雜類(lèi)草植物生長(zhǎng)茂盛，植被高度一般40～50 cm，高的可達(dá)80～120 cm，覆蓋率為100%[14]。

2.4.2 烏克蘭黑土區(qū)植被

烏克蘭黑土森林草原地帶和草原地帶的植被主要是由多年生耐寒耐旱草類(lèi)植被和草根土植被組成。烏克蘭黑土區(qū)植被分布與氣候有著很大的關(guān)系，從北到南降雨量逐減，植物耐旱性逐漸增強(qiáng)。在森林草原地帶主要分布著根莖類(lèi)植被和苔草，根莖類(lèi)植被主要是遠(yuǎn)東羊茅、針茅、溚草和草原燕麥等；在草原地帶主要分布著密叢型禾本科植被（其中有代表性的是旱生類(lèi)植被、小灌木、短生植物和類(lèi)短生植物），地面覆蓋有地衣和藍(lán)綠藻，其植被主要有：地鼠尾草、奧地利艾蒿、早熟禾、黃芪等。從西到東短生植物和類(lèi)短生植物逐漸減少。

3 討論與結(jié)論

中國(guó)和烏克蘭黑土雖都稱(chēng)之為黑土，但因地理位置、成土條件和分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不同，使兩國(guó)黑土具有共性的同時(shí)還存在很大差異。通過(guò)對(duì)兩國(guó)黑土成土條件比較得出結(jié)論如下：

3.1 中國(guó)黑土和烏克蘭黑土形成因素相似

中、烏黑土都是表層松軟，暗色，富含有機(jī)質(zhì)的土壤，廣泛分布在森林草原和草原地區(qū)，位于北方嚴(yán)寒地帶，冬季寒冷漫長(zhǎng)，微生物活動(dòng)不強(qiáng)，植被分解緩慢，夏季降雨集中，這有利于有機(jī)質(zhì)合成和分解，形成大量腐殖質(zhì)；兩者主要成土母質(zhì)均是黃土和類(lèi)壤土黃土，形成土壤具有較好的孔隙度，保水保肥性能較好，有利于作物生長(zhǎng)；兩者都主要分布著禾本科和草本科植被，根系發(fā)達(dá)，豐富的根系為腐殖質(zhì)的形成提供了原料。因此，兩國(guó)黑土都是養(yǎng)分含量豐富的土壤。

3.2 中國(guó)黑土和烏克蘭黑土存在差異

母質(zhì)是形成土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，它對(duì)土壤的形成過(guò)程和土壤的屬性均有很大影響。烏克蘭黑土較中國(guó)黑土具有較明顯的黃土特征且大部分有碳酸鹽反應(yīng)，其主要母質(zhì)石英和長(zhǎng)石為抗風(fēng)化強(qiáng)的酸性巖，形成的土壤剖面酸堿變化較大，向下逐漸由酸性向堿性轉(zhuǎn)變，這與中國(guó)黑土酸堿度接近中性是有所不同的。其次，中國(guó)黑土區(qū)較烏克蘭黑土區(qū)植被根系發(fā)達(dá)、冬季寒冷、嚴(yán)寒期長(zhǎng)、溫差大、濕度小且凍層深，使得土壤形成過(guò)程中水分類(lèi)型、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化形式以及成土產(chǎn)物的運(yùn)行和遷移不完全相同，中國(guó)黑土區(qū)草甸化過(guò)程后，在有些土壤剖面形成鐵錳結(jié)核、銹斑和二氧化硅粉末，甚至還可以在土層的上部或下部看到明顯的潴育層次，表明中國(guó)黑土區(qū)土壤具有水成土壤的某些特征。另外，烏克蘭黑土呈帶狀分布，其降雨量由北到南逐減，水分變化較大，加上長(zhǎng)期積累的結(jié)果，使得南北土壤差異較大，而中國(guó)土壤不存在這樣的差別。

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