土壤剖面
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土壤剖面(soil profile),土壤垂直斷面中土層(可包括母岩)序列的總和。通常由人工挖掘而成,供觀察和研究土壤形態特徵用。因修路、開礦或興修水利設施時顯露的土壤垂直斷面稱自然剖面。從土壤是一個三維實體的觀點出發,一般把土壤剖面視為相當於一個最小體積的土壤(a soil),即單個土體 (pedon);反之,自然界的土壤亦可視為由若干個單個土體所組成的聚合土體 (polypedon)。土壤剖面資料是確定土壤類型、制訂土壤分類系統、野外勾繪土壤圖、確定土壤界線,以及選擇典型土壤剖面和試樣的重要依據。
剖面的形成和層次
在各種成土因素的影響下,原來的母岩或沉積物中的礦物質發生各種變化,並開始出現有機質。這些物質的蝕變、分解、溶解、遷移、聚積,使原來的「斷面」發生分異,形成若干與地表大致平行,彼此間在顏色、質地、結構、孔隙、結持性、濕度、新生體上有不同程度差異的層次,稱為土壤發生層。而非成土作用造成的層次則稱為土壤層次。
傳統上,按B.B.多庫恰耶夫的劃分,土壤剖面分為3個基本發生層,即A、B、C層。目前多分為O、A、E、B 、C、R等基本發生層。
O 層是森林土壤中由枯枝落葉形成的、未分解或有不同程度分解的有機物質層。
A 層是受生物氣候或人類活動影響形成的有機質積累和物質淋溶表層。有機質含量高,顏色較暗黑。
E 層是矽酸鹽粘粒、鐵鋁等物質明顯淋失的漂白淋溶層。
B 層是位於A層或(若有)E層之下,矽酸鹽粘粒、氧化鐵、氧化鋁、碳酸鹽、其他鹽類和腐殖質等物質聚積的澱積層。
C 層是位於B層或 A層(在無B層時)之下的母質層。
R 層即基岩,或稱母岩。雖非土壤發生層,但卻是土壤剖面的重要組成部分,土壤形成的基礎。
A 層和B層合稱為土體層(solum)。反映母質層在成土過程影響下已發生深刻的或一定程度的變化,形成土壤剖面上部土層的特徵。
也有主張把長期為水分飽和的有機表層所形成泥炭層專門分為H層,以區別於無水分飽和情況下形成的森林土壤有機表層;把長期受地下水影響,導致土壤中鐵、錳化合物還原為低價鐵、錳而形成帶藍灰色的潛育層分為G層,也作為基本發生層。
基本發生層按其發育上的差異可進一步劃分為若干亞層。例如O層可分為O1、O2、O3層;B層可分為B1、B2、B3、層等。在兩個基本發生層之間出現兼有兩者特徵的稱為過渡層,其符號為AB、BC等。若兩基本發生層犬牙交錯,則稱指間層,其符號為A/B、E/B等。
不同的土壤類型有其特徵性的土壤發生層組合,從而產生不同的土壤剖面構型。通常按A、E、B、C等土壤發生層的出現和序列(即剖面分異和發育階段)分為AC剖面、 ABC剖面、AEBC剖面、BC剖面等類型。也可按剖面分異發育狀況分為原始剖面、弱分異剖面、正常剖面、侵蝕剖面、異源母質剖面、多元發生剖面、翻動剖面等。
剖面還可按基本發生層在土壤形成上的分異進行細分,用小寫字母作為後綴表示該發生層的類型,例如Ah表示腐殖質表層,Bh表示腐殖質澱積層,Bt表示粘粒澱積層,Ap表示耕作層等。用這種發生層序列反映的土壤剖面構造類型可作為鑒別成土類型和進行土壤分類的依據。
美國土壤工作者在1960年提出,並在1975年完善了土壤診斷層 (diagnostic horizons)的概念,用以反映土壤剖面中最能說明土壤特徵、特性並具有明確的形態、數量指標的發生層,作為鑒別各級土壤類型的依據之一。現診斷層的概念已漸為人們所熟悉和採用。
剖面的設置、挖掘和觀察
土壤剖面應設置在代表性較廣的地形部位上。一般挖成 1×1.5~2米的長方形土坑,其深度因土而異。對發育於基岩上的土壤,一般挖至露母岩為止;通常深1~3米左右;對沼澤土、潮土、鹽土和水稻土等地下水位較高的土壤以出現地下水為止。挖出的表土與心土要分別堆置於剖面坑的兩側。觀察面上沿的地表不能堆土和走動,以免影響觀察、採樣。
剖面挖就後,先按形態特徵自上而下劃分層次,逐層觀察和記載其顏色、質地、結構、孔隙、緊實度、濕度、根系分布、動物活動遺迹、新生體以及土層界線的形狀和過渡特徵。接著根據需要進行pH、鹽酸反應、酚酞反應等的速測。最後自下而上地分別觀察、採集各層的土樣,並將挖出的土按先心底土、後表土的順序填回坑內。
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