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        隆堯縣砂姜黑土的系統(tǒng)分類歸屬研究

        2024-05-10 09:03:42孫育強(qiáng)方竹肖輝張建發(fā)賈瑩鄭衛(wèi)紅杜通
        河北農(nóng)業(yè) 2024年4期
        關(guān)鍵詞:隆堯縣沖積扇砂姜

        □文/孫育強(qiáng) 方竹 肖輝 張建發(fā) 賈瑩 鄭衛(wèi)紅 杜通

        邢臺市隆堯縣地處河北省南部太行山東麓,位于東經(jīng)114°33′ ~115°02′,北緯37°12′ ~37°33′ 之間,全縣地勢西高東低,海拔25~156 米,澧河、滏陽河、小漳河由南向北流經(jīng)全縣,在大陸澤、寧晉泊一帶形成山麓沖積平原的扇緣洼地。隆堯縣屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)型氣候,干濕季節(jié)交替明顯,年平均氣溫13.2℃,全年無霜期202 天,年平均降水量478.2 毫米。隆堯縣低山丘陵與平原洼地的地形組合,影響著土壤和環(huán)境之間的物質(zhì)、能量交換,進(jìn)而影響成土過程。西部堯山附近地勢較高,平均海拔30 米以上,地下水位較深排水方便,黏粒下移形成黏化層,這一帶分布著褐土;東部交接洼地和沖積平原地勢低洼,平均海拔在30 米以下,地下水位較淺,土壤中氧化還原反應(yīng)交替進(jìn)行,形成潮土;在河流故道內(nèi)分布固定和半固定草甸風(fēng)沙土;在澧河、滏陽河、小漳河流經(jīng)的交界洼地部位有砂姜黑土形成。

        砂姜黑土是發(fā)育在碳酸鈣含量較高的河湖相沉積母質(zhì)上,經(jīng)過生物積累、淋溶淀積和旱耕熟化過程后形成[1]。所調(diào)查的水飯莊村砂姜黑土剖面點(diǎn)位于東經(jīng)114°47′ 28″、北緯37°24′ 48″ 之間,處于寧晉泊南端,大陸澤中心地帶(圖1)。大陸澤是由黃河沖積扇、漳河沖積扇、滹沱河沖積扇交錯(cuò)形成的扇間洼地,歷史上黃河以及發(fā)源于太行山脈的河流攜帶大量富含碳酸鈣的泥沙碎屑沉積于此,形成石灰性母質(zhì),在地下水位較淺情況下,隨著干濕季節(jié)交替,土壤中碳酸鈣隨水位升降發(fā)生氧化還原反應(yīng),在土體一定深度形成碳酸鈣結(jié)核即“砂姜”[2]。有研究表明[3],大約13000年前至今該地區(qū)經(jīng)歷了數(shù)次氣候由溫暖到寒冷、由濕潤到干旱,植被由木本到草本、由陸生到水生的反復(fù)變化過程,這些水生植被死亡后在積水情況下經(jīng)歷腐殖化過程積累有機(jī)質(zhì),隨著土壤潛育化過程的不斷進(jìn)行,形成厚度不等的黑土層。利用14C 斷代研究發(fā)現(xiàn),砂姜黑土的表土層和黑土層的形成年代為全新世中期地質(zhì)時(shí)期,而砂姜層早于黑土層,約為晚更新世晚期地質(zhì)時(shí)期[4]。

        圖1 隆堯縣砂姜黑土剖面位置

        一、隆堯縣砂姜黑土剖面構(gòu)型和基本特征

        砂姜黑土土體深厚,剖面(圖2)自上而下大致可以劃分為耕作層(0~25 厘米)、犁底層(25~40 厘米)、黑土層(40~80 厘米)、砂姜層(80~110 厘米)。大陸澤一帶對耕地的墾殖利用自明代開始加劇,圍湖造地使大陸澤持續(xù)萎縮,19 世紀(jì)末逐漸消失,長期墾殖耕種形成了厚度穩(wěn)定的耕作層、犁底層。踏勘時(shí)發(fā)現(xiàn),黑土層因所處地形部位不同,埋藏的深淺各異,有的出露于地表、有的深埋于地下,黑土層的厚度差異也較大。在黑土層下部有大量砂姜(圖3)出現(xiàn),砂姜呈灰黃色、灰色,顏色比周邊土壤顏色淺,大小、形狀各異。剖面上黑土層中偶有粗砂狀細(xì)小砂姜出現(xiàn),粒徑小于1 厘米,質(zhì)脆易碎與周圍土壤分界不明顯,稱之為“面砂姜”。在砂姜層中砂姜粒徑逐漸增大到十幾厘米甚至更大,形成“剛砂姜”,這時(shí)的砂姜在CaCO3基質(zhì)核心之外還包裹了SiO2等其他礦物結(jié)晶以及Fe、Mn 結(jié)核,膠結(jié)固化使砂姜質(zhì)地堅(jiān)硬,與周圍土壤分界明顯,形狀類似單個(gè)生姜狀。由砂姜層再向下,砂姜的形成時(shí)間越久遠(yuǎn)其體積越大,甚至CaCO3結(jié)核與土壤、砂礫等膠結(jié)固化形成水平層狀分布的“砂姜盤”。隨著砂姜體積的不斷增大,砂姜中存在SiO2含量不斷降低,CaO 和CaCO3含量逐漸增加的趨勢,與砂姜相比,周圍土壤中的SiO2含量較高,而CaO 和CaCO3含量較低[5]。

        圖2 隆堯縣砂姜黑土剖面

        圖3 隆堯縣砂姜黑土砂姜結(jié)核

        如表1、表2 所示,被調(diào)查砂姜黑土剖面具有如下特征:黑土層pH 值7.9,其他層次均在8 以上;有機(jī)碳含量較低,耕作層4.7 克/千克,向下迅速減少;全剖面碳酸鈣含量高于120 克/千克,通體石灰反應(yīng)強(qiáng)烈;黑土層陽離子代換量(CEC7)11.9cmol/千克,較其他層次高;剖面通體砂壤質(zhì),自黑土層向下開始出現(xiàn)假菌絲體、面砂姜、銹紋銹斑等,砂姜體積隨深度增大,且土壤越發(fā)膠結(jié)緊實(shí)。

        表1 供試土壤剖面形態(tài)特征

        表2 隆堯縣砂姜黑土基本性質(zhì)

        二、診斷層和診斷特性以及高級單元、基層分類單元劃分

        通過對砂姜黑土剖面及理化性質(zhì)的分析,參照《中國土壤系統(tǒng)分類檢索(第三版)》,判別檢索其診斷層和診斷特性,診斷層包括淡薄表層、雛形層,診斷特征包括氧化還原特征、溫性土壤溫度狀況、潮濕土壤水分狀況、石灰性、鹽基飽和。據(jù)此,在土壤系統(tǒng)分類高級單元(土綱-亞綱-土類-亞類)中可將此處砂姜黑土歸屬為普通砂姜潮濕雛形土亞類。

        依據(jù)土族及土系劃分標(biāo)準(zhǔn)[6],從顆粒大小級別與替代、礦物學(xué)類型、石灰性和酸堿反應(yīng)、土壤溫度等級四方面判別基層分類單元,得到:通過機(jī)械組成分析判定顆粒大小級別為壤質(zhì);參考《河北土壤》,以及河湖相沉積物來源判定土壤礦物學(xué)類型為硅質(zhì)混合型;全剖面石灰反應(yīng)(遇冷稀HCl 冒氣泡)判定為石灰性;土壤溫度等級為溫性。由此判斷歸屬為壤質(zhì)硅質(zhì)混合型石灰性溫性-普通砂姜潮濕雛形土土族。剖面點(diǎn)位于隆堯縣水飯莊村東(114°47′ 28″ N,37°24′ 48″E),經(jīng)查詢《中國土系志·河北卷》未發(fā)現(xiàn)重復(fù)地名土系;與河北省同類土系中定州王莊系、李虎莊系對比發(fā)現(xiàn),在診斷層、土壤礦物組成、砂姜結(jié)核埋深、參比土種等方面存在較大差異,故擬命名隆堯縣砂姜黑土剖面為“水飯系”。

        三、結(jié)論

        隆堯縣的大陸澤一帶是由黃河沖積扇、漳河沖積扇、滹沱河沖積扇交錯(cuò)形成的扇間洼地,受氣候、地形、母質(zhì)、植被等因素影響,在這一帶形成了石灰性砂姜黑土,參照中國土壤系統(tǒng)分類(CTS)方法確定此處砂姜黑土為壤質(zhì)硅質(zhì)混合型石灰性溫性-普通砂姜潮濕雛形土土族,并初步擬定土系為“水飯系”,為今后在此地區(qū)開展砂姜黑土調(diào)查工作提供參考。

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