黑土形成的原因
黑土形成的原因
黑土是具有強烈脹縮和擾動特性的粘質(zhì)土壤。黑土相當于美國分類的變性土土綱和聯(lián)合國分類的變性土單元。但是很多人都不了解形成黑土的過程和條件。下面由學習啦小編為你詳細介紹黑土的相關(guān)知識。
形成黑土的原因
成土條件
母質(zhì)
黑土在各種基性母質(zhì)上發(fā)育，包括鈣質(zhì)沉積巖、基性火成巖、玄武巖、火山灰以及由這些物質(zhì)形成的沉積物。這些母巖母質(zhì)中豐富的斜長石、鐵鎂礦物和碳酸鹽有利于黑土的發(fā)育。據(jù)報道，印度黑土的母巖為：從玻璃質(zhì)玄武巖到粗粒玄武巖、泥質(zhì)石灰?guī)r等多種母巖。中國黑土涉及的母巖母質(zhì)有石灰?guī)r、玄武巖、第三紀河湖相沉積物以及近代河流沉積物等，但以石灰性母質(zhì)為主。
地形
黑土在海拔1000米以下的平坦地貌面(如高原面、平原和臺地)或低洼地(坡地下段及盆谷地)都有分布，以海拔低于300米的地形為多。地形坡度一般不超過2—3°，但有些地區(qū)(如火山地區(qū))坡度達15—16°，也有黑土發(fā)生。
中國黑土多分布在低平洼地，但在一些低丘、臺地上也有發(fā)育，如福建漳浦縣和龍?？h沿海、廣東省?？档鹊?。黑土分布區(qū)常可見到特殊的土壤發(fā)生地形——粘土小洼地(gilgai)，這是一種小盆和小丘組成的微地形，起伏高度一般不超過1米，水平距離2至100米，是因不同的內(nèi)壓力而引起地表面彎曲。粘土小洼地在各地出現(xiàn)的頻度不同。
氣候
黑土在熱帶、亞熱帶以至溫帶均可發(fā)生，分布區(qū)氣候的最普遍特征是季節(jié)性干旱，但旱季的長短各地相差很大，包括干濕季分明的季風氣候，一年內(nèi)只有一兩個月濕季的較干旱氣候和只有幾星期水分不足的濕潤氣候。年降水量少至150毫米，多可達2000毫米，但多數(shù)為500—1000毫米之間，年平均溫度一般為15.5—16.5℃。
時間
黑土母質(zhì)的絕對年齡可始自全新世至更新世之間，在基巖上發(fā)育的，則可追溯到中更新世或更早;而在經(jīng)運移的土壤物質(zhì)或其他沉積物上發(fā)育的，則在中更新世或更遲。黑土的相對年齡屬于幼年，原因如下：許多黑土是在沖積、湖積以及火山物質(zhì)等母質(zhì)上發(fā)育的;黑土的自翻轉(zhuǎn)作用是使其保持幼年性的另一個因素;在半干旱氣候區(qū)，由于緩慢的風化速度限制了剖面發(fā)育;基性母質(zhì)不斷釋放出豐富的Ca、Mg鹽基使土壤中蒙脫石礦物保持穩(wěn)定;在坡地，則因迅速的剝蝕作用，表層不斷遭沖失，使土體保持淺薄和幼年狀態(tài)。
植被
黑土在自然條件下的典型植被是草地或熱帶稀樹草原。
黑土的成土過程
(一)蒙脫化過程
蒙脫石占優(yōu)勢的粘粒礦物組合是黑土中活躍 成土過程的基礎(chǔ)。黑土 的蒙脫石由兩個途徑而來：一是由母質(zhì)中繼承下來，如較濕潤氣候下的沖積物、鈣質(zhì)巖以及 火山碎屑物質(zhì)多富含蒙脫石礦物，成土環(huán)境延續(xù)了蒙脫石的存在;二是新生成作用，即在含有鹽基和二氧化硅的堿性水溶液作用下，通過非膨脹性鋁硅酸鹽粘粒的復硅作用而產(chǎn)生，或者由 原生礦物向次生礦物轉(zhuǎn)化而成。印度德干高原的一些黑土， 蘇丹、埃及 尼羅河沖積物發(fā)育的黑土、 美國南部大平原的黑土，其蒙脫石礦物都是繼承母質(zhì)而來;而 南非、 肯尼亞、以色列、澳大利亞昆士蘭的一些基性火山巖發(fā)育的黑土，蒙脫石的新生成作用是主要的。新生成作用也是中國一些黑土中蒙脫石的重要成因。在低洼地發(fā)育的黑土，由于地形因素引起地球化學過程中物質(zhì)分異，風化物中豐富的溶解硅和鹽基有利于蒙脫石的合成;分布于低丘、臺地等正地形上的黑土，其蒙脫石則多由原生礦物轉(zhuǎn)化而來，如福建 漳浦由暗黑色氣孔狀 橄欖玄武巖風化物發(fā)育的黑土之所以富含蒙脫石礦物，是由于該種母質(zhì)中的玻璃質(zhì)在重結(jié)晶過程(又稱脫?；?中，伴有廣泛的蒙脫石化，形成大量的蒙脫石，成土時間尚短，這些蒙脫石礦物得以大量保存于土體中。
(二)開裂過程
開裂過程是黑土另一主要成土過程，這是富含2∶1型膨脹性礦物的粘質(zhì)土壤在明顯干濕季氣候條件下的必然結(jié)果。土壤干燥時土體強烈收縮并形成縱橫裂隙，深可達1米以上，地表附近的寬度可達10厘米。深大裂隙的形成，對摻混土體具有特別重要的意義。干燥時，大裂隙的邊緣受到降水、動物活動、人類耕作等作用，上層物質(zhì)向下跌落，填充于裂隙內(nèi)，重新濕潤時，土壤膨脹，裂隙閉合，土體底層因增添了額外物質(zhì)，膨脹后必然要產(chǎn)生較大的體積，造成擠壓使土壤向上運動。如此經(jīng)過多年循環(huán)，下層物質(zhì)進到表層，而上層物質(zhì)降到下層，這稱為自翻轉(zhuǎn)作用(又稱 自冪作用)。這種機制賦予黑土剖面性狀的特殊性：一是剖面均一化，即在裂隙所達到的頗大深度內(nèi)，土壤變成了均質(zhì)體，發(fā)生層分異不明顯，土色、質(zhì)地、有機質(zhì)含量無顯著差異，有機質(zhì)與礦物質(zhì)充分混合而高度復合二是具有滑擦面和楔形結(jié)構(gòu)，表下層土壤受擠壓而相對移動過程中造成明顯程度不同的劈理和磨光面(滑擦面)。楔形結(jié)構(gòu)是土壤基塊受到由傾斜方向膨脹壓產(chǎn)生的剪切力作用而造成的;三是地表出現(xiàn)粘土小洼地，是由干濕交替引起兩裂縫間土壤“隆起”而產(chǎn)生的小起伏微地形。此外，下列現(xiàn)象也是黑土中自翻轉(zhuǎn)作用的佐證：在新開挖剖面的 心土層中夾有植物殘落物，說明有上部物質(zhì)陷落到下部;有些質(zhì)地勻細的黑土，表層卻常能見到石塊，是下部物質(zhì)被擠到上部的結(jié)果;顯微鏡下觀察，有些黑土在不同深度局部可見破碎的淀積粘粒膠膜，這是由于土壤翻轉(zhuǎn)作用使原先形成的膠膜破碎，拌入整個土體。應(yīng)該指出，開裂過程是黑土的普遍現(xiàn)象，但土壤自翻轉(zhuǎn)作用的強弱，與氣候干濕交替強烈程度、植被茂密程度、人為利用頻繁與否密切相關(guān)，據(jù)報導，中國黑土的自翻轉(zhuǎn)作用不甚明顯。
黑土的主要性狀
(一)診斷層和診斷特性
黑土沒有特定的診斷層，以下列變性特征作為診斷依據(jù)：
?、偻馏w厚度超過50厘米;
?、诟鲗又兄辽俸?0%粘粒;
③在多數(shù)年份中的某些時候，土壤出現(xiàn)深而寬的裂縫(在50厘米深處的寬度≥1厘米);
④至少具備下列特征之一：滑擦面、粘土小洼地、楔形結(jié)構(gòu)(長軸與水平方向成10°—60°夾角，出現(xiàn)在25—100厘米深度范圍內(nèi))。
(二)形態(tài)特征
由于黑土形成過程中的自翻轉(zhuǎn)作用，使其剖面均一化，發(fā)生層分異不明顯，土體構(gòu)型大致呈A或Ap-Bw-Ck或C，發(fā)生層之間漸變過渡。
黑土剖面還具有以下形態(tài)特征：土色的色調(diào)一般為2.5Y或10YR，色值為2—3，彩度很少超過2，因黑土的腐殖質(zhì)常與礦物質(zhì)形成穩(wěn)定的復合體，使其土色出現(xiàn)超過實際有機質(zhì)含量水平通常所能呈現(xiàn)的暗色;剖面沒有淋溶或淀積作用的明顯跡象;表層具有明顯的團粒結(jié)構(gòu)，其下是棱柱狀和楔形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體由上而下變大。
(三)理化性質(zhì)
黑土膨脹系數(shù)很大，干濕體積變化范圍為25—50%;持水量大，但有效性差;濕時可塑性強，耕性很差;有機質(zhì)量不高(5—30克每千克土)，C/N比值為10—14;粘粒含量>35%;陽離子交換量大(25—80厘摩爾(+)每千克土)，交換性鹽基(尤其是Ca2+和Mg2+)含量也很高，鹽基飽和度多在50%以上，并隨深度遞增;pH值多在6.0至8.5;蒙脫石是占優(yōu)勢的粘土礦物，其次是云母類礦物(石灰?guī)r、珊瑚、泥灰?guī)r發(fā)育的則少)，高嶺石也是常見礦物，其含量隨風化度遞增，碳酸鹽和石膏可出現(xiàn)在心土層，常見于濕潤黑土和干熱黑土的滑擦面上。
黑土的利用與改良
世界各地的黑土主要用于種植棉花、小麥、玉米、高粱、水稻、糖蔗或作為牧場，用于放牧的面積最大。黑土的自然肥力很高，但耕性差，水分有效性低，在有動力機具和灌溉條件下，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力才可得到發(fā)掘。農(nóng)藝利用依氣候而異，但因其粘粒含量高和濕時滲透性低，使這些土壤適于種植淹水的作物，而不宜種植用材林。黑土的非農(nóng)業(yè)利用常出現(xiàn)許多工程上的問題。
道路、房屋、管道等會受土壤脹縮的影響而移位和扭曲，應(yīng)十分注意。這些土壤吸收污水性能差，應(yīng)在土壤水分飽和、粘粒膨脹后測定其透水性數(shù)值才有意義，因為若在旱季土壤開裂時測定其透水性數(shù)值會使人誤解該土壤透水性特別大，這是環(huán)境管理上應(yīng)予考慮的問題。
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