南方山地丘陵土壤的黏化作用及黏化层的鉴定问题讨论

南方山地丘陵土壤的黏化作用及黏化层的鉴定问题讨论
作者：章明奎
来源：《农学学报》2021年第12期
摘要：国内外文献中有关土壤黏化作用可分为淀积黏化、残积黏化和次生黏化等3种，但淋溶土鉴定的诊断层——黏化层的形成只涉及淀积黏化作用和次生黏化作用2种。

中国南方山地丘陵地区土壤脱硅富铁铝化明显、土壤铝饱和度高、黏粒矿物中有较多的1：1型矿物，多数情况下难以发生淀积黏化作用。

而次生黏化作用一般发生在温带地区，其气候条件主要为半干润。

因此，除一些石灰性母质发育的土壤外，南方山地丘陵地区一般不具备淋溶土形成的成土环境。

而该区某些土壤上下层质地的差异常常是漫长历史时期表蚀的结果，把这类上下质地差异的土壤划归为淋溶土不符合土壤发生分类原则。

建议在《中国土壤系统分类检索》的黏化层定义中参照美国土壤分类系统中黏化层的定义，把盐基饱和（即盐基饱和度大于50%）作为鉴定黏化层的一个指标，避免在土壤调查中夸大南方山地丘陵地区淋溶土的出现范围，以解决南方山地淋溶土与雏形土鉴定上的不确定性问题。

关键词：淋溶土;黏化作用;黏化层;南方丘陵山地土壤
中图分类号：S151;S155文献标志码：A论文编号：cjas20191100257
Soil Clayization and Argic Horizon Identification in Mountain and Hilly Areas of Southern China
ZHANG Mingkui
（College of Environmental and Resource Sciences，Zhejiang University，Hangzhou 310058，Zhejiang，China）
Abstract：Soil clayization discussed in the domestic and foreign literatures can be divided into three types：argillification，residual clayization and secondary clayification，but the formation of argic horizon，as a diagnostic horizon identified by luvisols，only involves argillification and secondary clayization. In mountainous and hilly areas of southern China，because of obvious soil desilication and aluminization，high soil Al3+ saturation，and high proportion of 1：1 type in clay minerals，it is difficult to have argillification in most cases. Secondary clayization generally occurs in the temperate regions with climatic conditions of semi-dry. Therefore，except for some soils derived from calcareous parent materials，there is no soil-forming environment of luvisols in mountainous and hilly areas of southern China. However，the difference of soil texture between surface and lower
horizons in those areas is often the result of surface erosion in a long historical period. It is inconsistent with the principle of soil genesis and classification to classify those soils as luvisols. In order to avoid exaggerating distribution of luvisols in hilly and mountainous soils in southern China，and solve the uncertainties in the identification of both luvisols and cambosols，it is suggested that the definition of argic horizon in Keys to Chinese Soil Toxonomy should refer to the definition of argic horizon in USA Soil Taxonomy for taking base saturation （i.e. base saturation greater than 50%）as an index to identify argic horizon.
Keywords：Luvisols;Clayization;Argic Horizon;Hilly and Mountainous Soils in Southern China
0引言
淋溶土是地球表面分布最為广泛的土壤类型，许多土壤分类系统中都设有淋溶土纲，如美国土壤系统分类中的淋溶土纲（Alfisols）[1]，FAO分类系统中的高活性淋溶土（Luvisols）、低活性淋溶土（Lixisols）、灰化淋溶士（Podzoluvisols）、黏磐土（Planosols）[2]。

不同分类制中淋溶土的定义或鉴定标准不尽相同，但多数土壤分类制中都以黏化层作为淋溶土的主要鉴定依据[1-3]。

中国地理发生分类（中国土壤分类系统）、中国土壤系统分类和美国土壤系统分类都把淋溶土作为单独的土纲[3-4]，但它们的鉴定依据和土壤分布的范围存在较大的差异。

中国土壤分类系统的淋溶土包括黄棕壤、棕壤、暗棕壤、暗色森林土、白浆土、漂灰土和灰色森林土等土类，分布于大致南起大巴山和长江，北跨山东半岛和辽东半岛，直达东北地区的广大范围内，其气候包括温带、暖温带以至北亚热带湿润季风气候区，分布的地形多为低山丘陵、低平原河谷阶地、山间盆地和盆地、山前台地及部分熔岩台地，该分类强调土壤的地带性[4]。

美国土壤系统分类和中国土壤系统分类都把黏化层的存在作为鉴定“淋溶土”必备的条件，但美国土壤系统分类还要求土壤的盐基饱和度大于等于50%，以区别于老成土[1];中国土壤系统分类则要求黏粒的表观阳离子交换量大于等于24 cmol/kg，以区别于富铁土[3]。

FAO分类中把黏粒的表观阳离子交换量大于等于24 cmol/kg称为高活性淋溶土（Luvisols），而把表观阳离子交换量小于24 cmol/kg称为低活性淋溶土（Lixisols），但都要求土壤的盐基饱和度大于等于50%。

美国与中国系统分类对黏化层的定义也有差别。

美国土壤系统分类定义的黏化层与淀积黏化作用有关，而中国土壤系统分类定义的黏化层范围较广，既包括淀积黏化作用形成的黏化层，又包括次生黏化作用形成的黏化层。

由于淋淀黏化作用形成的黏化层在形态上特征明显，在田间鉴定上相对较易把握;而次生黏化作用形成的黏化层的缺少独特的形态特征，在田间调查时主要根据其与表土层的黏粒含量差异进行鉴定，对引起上下土层间黏粒含量差异的成因考虑较少。

传统概念上，中国的淋溶土主要分布在受季风影响寒温带、温带、暖温带[5-7]到北亚热带[8-10]和南方高海拔地区[11-12]。

中国第二次土壤普查调查表明[13]，淋溶土分布于华东、华北、东北各省市（区），另外在中南、西南、西北诸省的山地垂直带中也有少量分布，而南方丘陵地区分布的主要为铁铝
土。

肖笃宁和谢志霄认为[14]，中国的淋溶土有着以下特征：（1）大多为弱酸性或酸性;（2）主要黏土矿物为水云母与蛭石，有少量蒙脱石和高岭石;（3）土壤阳离子交换量较高（20～30 cmol/kg）。

张俊民[15]认为，中国土壤系统分类制中的淋溶土只是土壤发生分类制中的淋溶土和半淋溶土中的一部分，这是由于土壤系统分类制中的淋溶土，必须以具有黏化层为前提，故土壤发生分类制中的淋溶土和半淋溶土2个土纲中的某些土类只有其中具有黏化层者才能划归淋溶土纲。

但在应用中国土壤系统分类检索调查南方丘陵山地时，许多土壤因上下层之间黏粒含量的差异都能达到淋溶土的诊断要求「16-19]，对在这一地区被鉴定为“淋溶土”的土壤是否真正具有黏化层，是否符合当地的成土环境较少有人关注。

为此，本研究从黏化作用发生的类型、形成的机理及黏化层形成的条件等方面对这一问题进行探讨，以期为准确鉴定淋溶土提供参考。

1黏化作用及其与黏化层的关系
黏化层是鉴定淋溶土的必备条件，因此要阐明淋溶土的形成必须要从黏化作用的机理着手。

一般认为，黏化作用是指土壤中由于黏粒的生成或淋溶、淀积而导致某一土层中黏粒含量增加的作用;该作用既是土壤中普遍存在的，又是某些土壤在特定条件下进一步发生的一种成土作用。

中国对土壤黏化作用的认识深受苏联和美国的影响，具有不同的成因。

一般可分为淀积黏化作用、残积黏化作用和次生黏化作用等3种[20-22]。

淀積黏化作用是被当今国际上多个分类系统认为形成黏化层的主要成土过程[21]，其是湿润气候区土壤表层的层状硅酸盐黏粒经过分散，随悬浮液向下迁移至土壤剖面一定深度后进行淀积的作用。

黏粒的长期淀积迁移可导致剖面一定深度土层中黏粒的明显积累，最后形成特征明显的淀积黏化层，此淀积层内部或紧接淀积层之下的土壤孔隙内壁和结构体表面具有定向排列的黏粒胶膜，且淀积层的细黏粒（粒径<0.0002 mm）与总黏粒（<0.002 mm）之比明显大于淋溶层和淀积层以下的土层这也是田间和实验室鉴定淋溶土的主要依据。

次生黏化作用最初见于苏联的文献中，有时也称为变质黏化作用、土内黏化作用、土内风化作用、硅铝化作用等[20]。

其是指在温带地区特定的水热条件下土壤剖面的一定深度土层中发生的土内风化，其结果是由原生矿物转变为2：1或2：1：1型次生矿物的黏粒，后者就地长期的聚积可形成次生黏化层。

从研究的文献来看，这类作用主要发生在黄土和石灰岩母质发育的土壤中，其中的原生矿物主要在中性的条件下进行风化的。

次生黏化作用一般发生在半干润的温带气候区，其黏化作用并不发生在表土，而是发生在水分相对较为充足有利于发生风化的心土层。

这类风化过程比较缓慢，一般是在土壤脱钙作用之后发生。

例如，中国新疆地区的棕漠土和灰漠土中紧接于孔隙结皮层之下的色调偏红的坚实层就是这种作用的产物。

残积黏化作用的概念也是苏联的土壤学者提出的，有时也称为原生黏化作用、正硅铝化作用、风化黏化作用等[20]。

其是母岩中的原生矿物遭受风化并生成黏粒就地残积于土体层成为土壤物质的组成部分的作用。

此类黏化作用实际上是除土状沉积物（如黄土、冲积物等）发育土壤外的土壤形成中的普遍现象，可广泛出现在许多种类的土壤中，就是通常讲的风化作用，
形成的土层就是一般的风化B层。

由于这种作用在许多土壤中都存在，因此残积黏化作用形成的土层相对于母质而言黏粒有明显的增加，但一般不会形成上低下高的剖面黏粒垂直分布模式，不能作为用于淋溶土鉴定的黏化层的形成过程。

2黏化层形成的环境条件
根据目前国内外土壤分类系统对黏化层的定义，该层具有比上覆层明显高的黏粒含量。

在以上残积黏化作用、次生黏化作用和淀积黏化作用等3种黏化作用中，能够形成这一类黏化层的是次生黏化作用和淀积黏化作用，它们均可在土壤剖面的一定深度形成黏化层，但二者的成土环境是有明显差别的。

次生黏化作用一般发生在温带地区，其气候条件主要为半干润。

该地区土壤剖面表层因缺少足够的水分，一般不易产生明显的风化，因此土壤矿物风化较弱，黏粒含量较低;而在剖面中下部，由于水分相对丰富，其风化相对较强，从而导致了剖面中部黏粒的积累明显高于表土。

淀积黏化作用的特点是表土黏粒的淋失和心土层黏粒的淀积，因此其具有能促使黏粒垂直迁移的基本条件[23]：（1）干湿交替的水分条件：有适量的介质水使黏粒由上至下迁移，但水量过少或过多都不利于黏化层的形成。

当向下流动有水量太少，黏粒向下迁移不明显;而当向下流动的水量过多，黏粒可随下移的水一起流出土体，因此，这一过程一般不会发生于干燥或过湿的土壤中。

土壤黏化作用的强弱同气候条件有着密切的关系。

在过湿地区，由于终年强烈淋洗作用，黏粒常被淋移出土体或下迁至底层，难以在土体内形成黏化层。

在干旱地区，虽有一定的残积黏化作用，但因降水量少，黏粒迁移量小，土壤淋淀黏化作用十分微弱。

在温暖湿润、干湿交替的条件下，有利于黏土矿物的形成和淀积，黏化过程表现得最为强烈，如棕壤等。

（2）表土层中存在可移动的黏粒：一是土壤黏粒矿物主要是带电量较高的2：1型矿物，高岭石和氧化铁较高的土壤黏粒在土壤剖面中的迁移能力较弱，土壤中高氧化铁可影响土壤硅酸盐矿物的分散，减弱土壤黏粒的迁移性;二是近中性的土壤环境，土壤pH过低，土壤溶液中含有较高的交换性铝，不利于土壤胶体的分散;当土壤中含有较多的二价离子钙或三价铝离子时，也不利于胶体的分散，因此石灰性和强酸性土壤中这作用不强。

美国与中国系统分类对黏化层的定义也有差别。

美国土壤系统分类定义的黏化层与淀积黏化作用有关，而中国土壤系统分类定义的黏化层范围较广，既包括淀积黏化作用形成的黏化层，又包括次生黏化作用形成的黏化层。

由于淋淀黏化作用形成的黏化层在形态上特征明显，在田间鉴定上相对较易把握;而次生黏化作用形成的黏化层的缺少独特的形态特征，在田间调查时主要根据其与表土层的黏粒含量差异进行鉴定，对引起上下土层间黏粒含量差异的成因考虑较少。

传统概念上，中国的淋溶土主要分布在受季风影响寒温带、温带、暖温带[5-7]到北亚热带[8-10]和南方高海拔地区[11-12]。

中国第二次土壤普查调查表明[13]，淋溶土分布于华东、华北、东北各省市（区），另外在中南、西南、西北诸省的山地垂直带中也有少量分布，而南方丘陵地区分布的主要为铁铝土。

肖笃宁和谢志霄认为[14]，中国的淋溶土有着以下特征：（1）大多为弱酸性或酸性;（2）主要黏土矿物为水云母与蛭石，有少量蒙脱石和高岭石;（3）土壤阳离子交换量较高（20～30 cmol/kg）。

张俊民[15]认为，中国土壤系统分类制中的淋溶土只是土壤发生分类制中的淋溶土和半淋溶土中的一部分，这是由于土壤系统分类制中的淋溶土，必须以具有黏化层为前提，故土壤发生分类制中的淋溶土和半淋溶土2个土纲中的某些土类只有其中具有黏化层者才能划归淋溶土纲。

但在应用中国土壤系统分类检索调查南方丘陵山地时，许多土壤因上下层之间黏粒含量的差异都能达到淋溶土的诊断要求「16-19]，对在这一地区被鉴定为“淋溶土”的土壤是否真正具有黏化层，是否符合当地的成土环境较少有人关注。

為此，本研究从黏化作用发生的类型、形成的机理及黏化层形成的条件等方面对这一问题进行探讨，以期为准确鉴定淋溶土提供参考。

1黏化作用及其与黏化层的关系
黏化层是鉴定淋溶土的必备条件，因此要阐明淋溶土的形成必须要从黏化作用的机理着手。

一般认为，黏化作用是指土壤中由于黏粒的生成或淋溶、淀积而导致某一土层中黏粒含量增加的作用;该作用既是土壤中普遍存在的，又是某些土壤在特定条件下进一步发生的一种成土作用。

中国对土壤黏化作用的认识深受苏联和美国的影响，具有不同的成因。

一般可分为淀积黏化作用、残积黏化作用和次生黏化作用等3种[20-22]。

淀积黏化作用是被当今国际上多个分类系统认为形成黏化层的主要成土过程[21]，其是湿润气候区土壤表层的层状硅酸盐黏粒经过分散，随悬浮液向下迁移至土壤剖面一定深度后进行淀积的作用。

黏粒的长期淀积迁移可导致剖面一定深度土层中黏粒的明显积累，最后形成特征明显的淀积黏化层，此淀积层内部或紧接淀积层之下的土壤孔隙内壁和结构体表面具有定向排列的黏粒胶膜，且淀积层的细黏粒（粒径<0.0002 mm）与总黏粒（<0.002 mm）之比明显大于淋溶层和淀积层以下的土层这也是田间和实验室鉴定淋溶土的主要依据。

次生黏化作用最初见于苏联的文献中，有时也称为变质黏化作用、土内黏化作用、土内风化作用、硅铝化作用等[20]。

其是指在温带地区特定的水热条件下土壤剖面的一定深度土层中发生的土内风化，其结果是由原生矿物转变为2：1或2：1：1型次生矿物的黏粒，后者就地长期的聚积可形成次生黏化层。

从研究的文献来看，这类作用主要发生在黄土和石灰岩母质发育的土壤中，其中的原生矿物主要在中性的条件下进行风化的。

次生黏化作用一般发生在半干润的温带气候区，其黏化作用并不发生在表土，而是发生在水分相对较为充足有利于发生风化的心土层。

这类风化过程比较缓慢，一般是在土壤脱钙作用之后发生。

例如，中国新疆地区的棕漠土和灰漠土中紧接于孔隙结皮层之下的色调偏红的坚实层就是这种作用的产物。

残积黏化作用的概念也是苏联的土壤学者提出的，有时也称为原生黏化作用、正硅铝化作用、风化黏化作用等[20]。

其是母岩中的原生矿物遭受风化并生成黏粒就地残积于土体层成为
土壤物质的组成部分的作用。

此类黏化作用实际上是除土状沉积物（如黄土、冲积物等）发育土壤外的土壤形成中的普遍现象，可广泛出现在许多种类的土壤中，就是通常讲的风化作用，形成的土层就是一般的风化B层。

由于这种作用在许多土壤中都存在，因此残积黏化作用形成的土层相对于母质而言黏粒有明显的增加，但一般不会形成上低下高的剖面黏粒垂直分布模式，不能作为用于淋溶土鉴定的黏化层的形成过程。

2黏化层形成的环境条件
根据目前国内外土壤分类系统对黏化层的定义，该层具有比上覆层明显高的黏粒含量。

在以上残积黏化作用、次生黏化作用和淀积黏化作用等3种黏化作用中，能够形成这一类黏化层的是次生黏化作用和淀积黏化作用，它们均可在土壤剖面的一定深度形成黏化层，但二者的成土环境是有明显差别的。

次生黏化作用一般发生在温带地区，其气候条件主要为半干润。

该地区土壤剖面表层因缺少足够的水分，一般不易产生明显的风化，因此土壤矿物风化较弱，黏粒含量较低;而在剖面中下部，由于水分相对丰富，其风化相对较强，从而导致了剖面中部黏粒的积累明显高于表土。

淀积黏化作用的特点是表土黏粒的淋失和心土层黏粒的淀积，因此其具有能促使黏粒垂直迁移的基本条件[23]：（1）干湿交替的水分条件：有适量的介质水使黏粒由上至下迁移，但水量过少或过多都不利于黏化层的形成。

当向下流动有水量太少，黏粒向下迁移不明显;而当向下流动的水量过多，黏粒可随下移的水一起流出土体，因此，这一过程一般不会发生于干燥或过湿的土壤中。

土壤黏化作用的强弱同气候条件有着密切的关系。

在过湿地区，由于终年强烈淋洗作用，黏粒常被淋移出土体或下迁至底层，难以在土体内形成黏化层。

在干旱地区，虽有一定的残积黏化作用，但因降水量少，黏粒迁移量小，土壤淋淀黏化作用十分微弱。

在温暖湿润、干湿交替的条件下，有利于黏土矿物的形成和淀积，黏化过程表现得最为强烈，如棕壤等。

（2）表土层中存在可移动的黏粒：一是土壤黏粒矿物主要是带电量较高的2：1型矿物，高岭石和氧化铁较高的土壤黏粒在土壤剖面中的迁移能力较弱，土壤中高氧化铁可影响土壤硅酸盐矿物的分散，减弱土壤黏粒的迁移性;二是近中性的土壤环境，土壤pH过低，土壤溶液中含有较高的交换性铝，不利于土壤胶体的分散;当土壤中含有较多的二价离子钙或三价铝离子时，也不利于胶体的分散，因此石灰性和强酸性土壤中这作用不强。

美国与中国系统分类对黏化层的定义也有差别。

美国土壤系统分类定义的黏化层与淀积黏化作用有关，而中国土壤系统分类定义的黏化层范围较广，既包括淀积黏化作用形成的黏化层，又包括次生黏化作用形成的黏化层。

由于淋淀黏化作用形成的黏化层在形态上特征明显，在田间鉴定上相对较易把握;而次生黏化作用形成的黏化层的缺少独特的形态特征，在田间调查时主要根据其与表土层的黏粒含量差异进行鉴定，对引起上下土层间黏粒含量差异的成因考虑较少。

传统概念上，中国的淋溶土主要分布在受季风影响寒温带、温带、暖温带[5-7]到北亚热带[8-10]和南方高海拔地区[11-12]。

中国第二次土壤普查调查表明[13]，淋溶土分布于华东、华北、东北各省市（区），另外在中南、西南、西北诸省的山地垂直带中也有少量分布，而南方丘陵地区分布的主要为铁铝土。

肖笃宁和谢志霄认为[14]，中国的淋溶土有着以下特征：（1）大多为弱酸性或酸性;（2）主要黏土礦物为水云母与蛭石，有少量蒙脱石和高岭石;（3）土壤阳离子交换量较高（20～30 cmol/kg）。

张俊民[15]认为，中国土壤系统分类制中的淋溶土只是土壤发生分类制中的淋溶土和半淋溶土中的一部分，这是由于土壤系统分类制中的淋溶土，必须以具有黏化层为前提，故土壤发生分类制中的淋溶土和半淋溶土2个土纲中的某些土类只有其中具有黏化层者才能划归淋溶土纲。

但在应用中国土壤系统分类检索调查南方丘陵山地时，许多土壤因上下层之间黏粒含量的差异都能达到淋溶土的诊断要求「16-19]，对在这一地区被鉴定为“淋溶土”的土壤是否真正具有黏化层，是否符合当地的成土环境较少有人关注。

为此，本研究从黏化作用发生的类型、形成的机理及黏化层形成的条件等方面对这一问题进行探讨，以期为准确鉴定淋溶土提供参考。

1黏化作用及其与黏化层的关系
黏化层是鉴定淋溶土的必备条件，因此要阐明淋溶土的形成必须要从黏化作用的机理着手。

一般认为，黏化作用是指土壤中由于黏粒的生成或淋溶、淀积而导致某一土层中黏粒含量增加的作用;该作用既是土壤中普遍存在的，又是某些土壤在特定条件下进一步发生的一种成土作用。

中国对土壤黏化作用的认识深受苏联和美国的影响，具有不同的成因。

一般可分为淀积黏化作用、残积黏化作用和次生黏化作用等3种[20-22]。

淀积黏化作用是被当今国际上多个分类系统认为形成黏化层的主要成土过程[21]，其是湿润气候区土壤表层的层状硅酸盐黏粒经过分散，随悬浮液向下迁移至土壤剖面一定深度后进行淀积的作用。

黏粒的长期淀积迁移可导致剖面一定深度土层中黏粒的明显积累，最后形成特征明显的淀积黏化层，此淀积层内部或紧接淀积层之下的土壤孔隙内壁和结构体表面具有定向排列的黏粒胶膜，且淀积层的细黏粒（粒径<0.0002 mm）与总黏粒（<0.002 mm）之比明显大于淋溶层和淀积层以下的土层这也是田间和实验室鉴定淋溶土的主要依据。

次生黏化作用最初见于苏联的文献中，有时也称为变质黏化作用、土内黏化作用、土内风化作用、硅铝化作用等[20]。

其是指在温带地区特定的水热条件下土壤剖面的一定深度土层中发生的土内风化，其结果是由原生矿物转变为2：1或2：1：1型次生矿物的黏粒，后者就地长期的聚积可形成次生黏化层。

从研究的文献来看，这类作用主要发生在黄土和石灰岩母质发育的土壤中，其中的原生矿物主要在中性的条件下进行风化的。

次生黏化作用一般发生在半干润的温带气候区，其黏化作用并不发生在表土，而是发生在水分相对较为充足有利于发生风化的心土层。

这类风化过程比较缓慢，一般是在土壤脱钙作用之后发生。

例如，中国新疆地区的棕漠土和灰漠土中紧接于孔隙结皮层之下的色调偏红的坚实层就是这种作用的产物。

残积黏化作用的概念也是苏联的土壤学者提出的，有时也称为原生黏化作用、正硅铝化作用、风化黏化作用等[20]。

其是母岩中的原生矿物遭受风化并生成黏粒就地残积于土体层成为。