简介
盐渍土中表土层可溶盐含量小于5克/千克(或EC<4毫西/厘米),交换性钠占阳离子交换量的30%以上和土壤pH9以上的土壤。碱土以碱化度(ESP)作为划分的指标,国际上尚无统一标准,美国采用≥15%,前苏联采用≥20%,中国和印度等国根据自己国家的调查研究资料,趋向于采用≥30%。
在中国,碱土均以斑块状零星分布于其他土壤之间,常是与各种盐土相伴而存,分布范围很广,内蒙古自治区的蒙古高原,黑龙江、吉林两省的松嫩平原,淮河以北的黄淮海平原,新疆的准噶尔盆地、塔里木盆地,宁夏、内蒙古的黄河河套平原和大小黑河流域,山西的阳高、大同盆地,乃至在海拔4000多米以上的西藏羌塘高原都有碱土和碱化土壤分布。
形成条件 与盐土基本相同,但又有区别。它们都分布在干旱、半干旱和漠境地区,这些地区年平均蒸发量大于年平均降水量,尤其在冬春干旱季节蒸发量超过降水量更多,蒸降比大于1,多者5~10,甚至20以上。其中大部分地区受太平洋季风气候影响,降水量在年内分配很不均匀,多集中于高温的6~9月份,占年降水量的70%~80%。这一时期土壤水盐以下渗淋溶过程为主,其他月份降水较少,土壤水盐以蒸发累积过程为主,土壤具有明显的季节性积盐与脱盐频繁交替的特点。地形对碱土的形成也有明显的影响,水盐汇集的平原和盆地,多具微度起伏不平的地势和岗、坡、洼相组合的中小地形。在各种洼地边缘的缓平坡地上和浅平洼地中微地形高起部位,水盐侧向水平运动和上下垂直运动频繁,易促使土壤发生碱化。母质与水文地质也是碱土形成的重要条件。母质的影响,除了机械组成和不同质地在剖面中的排列影响水分的运动和盐分的运移外,还提供了碱化过程所必需的钠离子。尽管有些母质含可溶盐并不多,且以钙、镁盐类为主,但当它们在土壤中移动累积时,由于盐类化合物溶度积的影响,因而直接影响土壤的碱化过程。水文地质条件,主要是水质,影响碱土的分布;地下水水质多为碱性淡水,矿化度不高,一般为1克/升左右,普遍含有重碳酸钠和碳酸钠,使地下水的pH值在8.0以上,这些碱性钠盐在土壤中的累积必然引起土壤的碱化。
成土过程 碱土的形成必需具备两个条件:①有显著数量钠离子进入土壤胶体,土壤胶体从溶液中吸附钠离子而交换出钙、镁离子,交换化学反应为:
②土壤胶体上交换性钠的解吸并产生苏打盐类;钠质盐渍土在积盐过程中,胶体表面已吸附显著数量的交换性钠,但因土中多可溶性盐,土壤溶液浓度高,阻止交换性钠水解,所以,盐土既不显碱化特征,物理性质也不变坏。只有当盐土脱盐到一定程度,土壤交换性钠发生解吸,土壤才出现碱化特征而演变为碱化土壤。通常碱化过程与脱盐过程相伴发生。但土壤脱盐并不一定碱化;土壤碱化也并不一定要以脱盐为条件。当土壤中积盐和脱盐过程频繁交替发生时,促进钠离子进入土壤胶体并取代钙、镁离子,而使土壤发生碱化。在土壤盐分以中性钠盐占绝对优势情况下,交换反应产物主要为高溶解度的CaCl2、MgCl2;中溶解度的MgSO4,以及低溶解度的CaSO4。在土壤脱盐过程中,它们或从土壤溶液中沉淀析出,或强烈淋溶到底土中,表层土壤溶液中钠离子占绝对优势,使土壤胶体吸附钠离子而交换出钙、镁离子的反应得以顺利进行,在土壤脱盐过程处于相对稳定情况下,土壤逐渐显露碱化特征。在土壤和地下水中含有较多碱性钠盐,如硅酸钠、碳酸钠和重碳酸钠的情况下,交换反应产生难溶的碳酸钙、镁,土壤更易碱化。
Na2SiO3+CO2+H2O—→SiO2·H2O+Na2CO3
有硅酸钠存在时,还产生白色无定形SiO2粉末,使导致土壤碱化的阳离子交换反应是不可逆的。
基本性状 碱土的性状有共性,但也因亚类而不尽相同。①剖面特征,碱土表层为厚度不等的淋溶层,可溶性盐含量较少,一般不超过5克/千克,普遍含有碳酸钠和重碳酸钠,土壤呈强碱性反应,pH可达9或更高,土粒分散,粘粒和腐殖质下移,使质地变轻。淋溶层以下为坚实的碱化层,具有高的碱化度,土壤胶体吸附大量交换性钠,占交换性阳离子总量的30%以上,湿时膨胀泥泞,干时坚硬板结,通透性和耕性极差。碱化层下为可溶盐聚积层。②中国碱化土壤受母质影响,普遍含有碳酸钙,每千克土中含量可达数十至数百克。只有深位柱状碱土的表层在淋溶作用的影响下,才没有碳酸钙。碱土很少含有硫酸钙,其含量一般不超过1克/千克。③碱土的粘土矿物受当地生物气候的影响,各地有所不同。从西到东大致是: 分布在新疆和内蒙古高原西部漠境和半漠境地区的龟裂碱土以水云母为主,其次为蒙脱石和绿泥石。分布在半干旱、半湿润草原地区的草原碱土、草甸碱土,粘土矿物组成以蒙脱—伊利石为主,并随土壤形成过程在剖面中作有规律的分布。表土层中伊利石的含量较多,碱化层开始,往下则以蒙脱石为多,石英含量在碱化盐土中以碱化层为最高,并随剖面往下逐渐减少; 黄淮海平原的瓦碱其粘土矿物以水云母—蛭石为主。④随着碱土矿物组成的变化,土壤胶体的全量组成也有变化。草原以及内蒙古西部地区的龟裂碱土矿物的化学组成大致相同,SiO2含量在600~700克/千克,R2O3含量为150~200克/千克,硅铝率为9~10左右,硅铁率为40~50。宁夏龟裂碱土整个剖面的SiO2含量在450克/千克左右,硅铝率只有3.6左右,硅铁率只有13左右。⑤碱土的阳离子交换量受质地和有机质含量的影响,差异很大。东北松辽平原和内蒙古草原地区的碱土,含有机质多,质地也较粘重,其交换量一般在20厘摩/千克土。其他地区的碱土交换量在10厘摩(+)/千克土左右。黄淮海平原的瓦碱,交换量在5~7厘摩(+)/千克土左右。碱土的代换性阳离子都为盐基所饱和。其中交换性钠的绝对含量和相对含量都有很大不同。草原地区的柱状碱土交换性钠可达18厘摩(+)/千克土以上,东北的草甸柱状碱土交换性钠含量为15厘摩(+)/千克土左右。漠境、半漠境地区的龟裂碱土在6厘摩(+)/千克土以上,而瓦碱只有1~2厘摩(+)/千克土。⑥钠碱化度不仅与土壤胶体所吸附的钠离子绝对量有关,同时还与阳离子交换总量有关。所有影响阳离子交换量的因素都影响到碱土的碱化度。草原地区柱状碱土碱化层的碱化度最高达98%左右,草甸柱状碱土可达90%以上,龟裂碱土为50%~60%以上,而瓦碱为30%以上。
主要亚类 碱土类分为四个亚类
草原碱土 主要分布在中国内蒙古高原的草原地区,在古湖、河阶地或缓岗的上部,上与地带性土壤栗钙土与黑钙土相连,下接草甸土或碱化盐土。草原碱土的地下水埋深一般都大于5米,已不参与现代成土过程,土壤向脱碱化生草过程发展,因而草原碱土许多属性是残余性的。地表植被为高大而繁茂的草类,如羊草、芨芨草、贝加尔羽茅、星星草等,草高可达70~80厘米,覆盖度也较大,每公顷年产干草3.3吨左右,根系残留量约为3.2吨/公顷。草原植被在土壤中积累了大量有机质。表土层为暗栗色有机质层,具有明显的团粒—粒状结构。黑钙土地区的草原碱土,有机质积累更多,表土层被腐殖质强烈染色成黑色和灰黑色。腐殖质向下淋溶可深达几十厘米。碱化层呈大块状或棱柱结构,柱状表面有很多白色SiO2粉末,全层有大量植物残根和舌状腐殖质淋溶条斑,碱化层下为盐分聚积层,可见许多白色的硫酸盐斑点。再往下为含有很多碳酸盐的淡黄色母质。
草甸碱土 在中国分布极广,几乎所有盐渍区都有。因其所处自然条件与成土过程的差异,有两种明显不同的剖面形态: ①瓦碱(见彩图99),多分布于黄淮海平原,都与其他盐渍土插花存在。通常为光板地或撂荒地,偶尔生长稀疏的剪刀股、罗布麻、骆驼蓬、小芦苇等耐盐碱植物。瓦碱表层为1~2厘米厚的灰白色坚实土结壳,表面常有SiO2粉末,光滑平坦似瓦片,故名瓦碱,结壳微凹处覆盖一层红棕色胶膜,而背面多蜂窝状气孔,其下紧接各种质地的河流泛滥沉积物组成的层状土层,以轻、砂壤质为主,夹有厚薄不等的粘土层。土壤无明显的有机质层、碱化层和积盐层等发生层次。瓦碱的地下水埋深一般在2米左右,因而心土、底土在形态上与当地潮土的心土、底土相似,有较多的锈纹斑,有时还可见到铁锰结核或石灰结核。②草甸构造碱土又称草甸柱状碱土(见彩图100、101),主要分布在中国东北松辽平原的黑土地区,通常都位于碱化盐土的微高地段。其植被一般为耐盐碱的草原—草甸植物如羊草、星星草、碱蒿,覆盖度约为40%~60%。草甸构造碱土剖面特征是具有明显的发生层次。上部为灰色有机质层,厚度为几厘米到十几厘米不等,小片状或鳞片状。其下为柱状碱化层,呈灰棕色,坚实,柱头可见白色SiO2粉末,结构面上多为暗色有机—矿质胶膜,其下为盐分积聚层,块状或核状结构,结构面上有白色假菌丝体。再往下为母质层,由于草甸构造碱土的地下水深一般在2~3米,尚能影响土壤形成过程,故剖面下部常出现黄棕色锈纹斑。根据柱状碱化层的有无和出现深度可细分为结皮草甸碱土(深度0~5厘米)、浅位草甸构造碱土(5~10厘米)、中位草甸构造碱土(10~15厘米)、深位草甸构造碱土(15厘米以下)。
龟裂碱土(荒漠碱土,见彩图98) 漠境及半漠境地带的碱化土壤。主要分布在中国新疆、甘肃、宁夏,内蒙古后套平原的西部亦有零星分布。龟裂碱土都分布在古湖洼地、冲积扇缘与老河成阶地的交接洼地,母质为冲积物或洪积物,常与1~2米高的小型固定砂丘呈复域分布,砂丘面积可占总面积的20%~80%,其上生长有芨芨草、白茨、砂蒿、盐爪爪等,而龟裂碱土上一般不长高等植物,地面光秃,有时可见到兰藻的丝状体,干旱时兰藻则成为斑状黑色干脆的薄皮。根据地面及剖面形态,可将龟裂碱土分为4种情况:①地面有龟裂结壳,上有兰黑色藻类丝状体,结壳的周边向上,下为短柱状碱化层,柱头圆似馒头,且有灰白色SiO2粉末,柱状表面有红棕色或褐色胶膜,碱化层下为棱块状土层。全剖面土层都非常坚硬,这种剖面应视为典型龟裂碱土。②典型龟裂碱土的结壳遭受侵蚀,短柱状碱化层直接显露,使地表呈镶嵌紧凑的多角龟裂状图案。③大面积分布的则是地面似水泥路面的光板地,表层为厚约1厘米的灰白色土结壳,其背面具有蜂窝状气孔,结壳下为数厘米鳞状结构的土层,结构易散开,再下为块状或棱块状土层,全剖面土层非常坚硬。④在龟裂土分布区,低洼地段的龟裂碱化盐土,由于含有较多的苏打一氯化物或苏打—硫酸盐,土壤没有明显的发生层次。
镁质碱土 国外学者从20世纪30年代开始,对镁质碱化土壤进行研究,但至今对其形成过程没有明确的论述。中国自60年代末期发现甘肃河西走廊酒泉边湾地区及新疆焉耆盆地低洼地的土壤均有大量碳酸镁的累积,土壤胶体吸附较多的镁。这种土壤一般都为原始荒地或撂荒地,生长稀少的耐盐碱植物如碱蓬、滨草、匍匐芦苇等。该土壤的特征是地表具有灰白紧实结壳,其下为含大量钙、镁碳酸盐类白云石化的大块状到碎块状镁质碱化结构层,结构面上没有明显的胶膜,质地为砂壤到中壤。甘肃酒泉边湾地区镁质碱化土壤的地下水位较浅,在1.5~2.0之间,故剖面在1米以下为含有许多砂姜及小螺壳的青灰色底土层。据已有资料记载,镁质碱化土的形成与富集钙镁质碳酸盐类的沼泽化过程有发生学上的联系。镁质碱化土壤具有不良的理化性质,特别是pH值多在9以上,土体胶结紧实,通透性差,有机质和植物营养元素贫乏,一般植物难以生长。
利用改良 见碱土改良。
英文
alkali soil,solonetz