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学术视点

张凤荣:基于土壤图做好土地精准评价

发布日期:2021-03-12浏览次数:信息来源:《中国土地》2021年第2期

核心提示:传统土地评价的对象是土壤,主要评价其对植物生长(尤其是作物生产)的适宜性。目前,我国仅有的覆盖全国的土壤图是第二次全国土壤普查的成果。为使耕地质量等级评价、耕地质量分类和“双评价”工作能够从第二次全国土壤普查的成果图上获取尽可能多的可用土壤信息,本文介绍了普查所用的土壤分类系统、不同等级的土壤类型所依据的土壤分类标准、土壤类型与土壤图制图单元的异同、不同比例尺土壤图所反映的土壤性状等,以期为各类型的土地评价工作提供一种手段或途径。


无论是20 世纪60 年代美国农业部土壤保持局制定的土地潜力分级,还是20 世纪70 年代联合国粮食与农业组织提出的《土地评价纲要》,抑或我国21 世纪初开始的农用地(耕地)分等,都是对土壤之于植物生长(尤其是作物生产)的适宜性进行评价。当前,农业农村部门进行的耕地质量等级评价、自然资源部门开展的耕地质量分类以及国土空间规划编制前期的专题研究“双评价”,都需要评价区域的土壤信息。

不同等级的土壤类型所反映的土壤性状

每一个土壤类型都是地球陆地表面一片区域的土壤,其是一个连续体,但也可以分割成单个的土壤个体。将具有类似性状的土壤个体归类在一起,给予一个名称即土壤类型。地球陆地表面的土壤非常复杂,性状很多。如果在一个等级上分类,分类太细,一个等级上就可能有n 个土壤类型,难以记忆也难以区别它们之间的异同;分类太粗,一个土壤类型则包括了太多的土壤个体,这些土壤个体的相似程度很低。多等级土壤分类是满足在不同水平上认识概括土壤的需要。人们按照土壤个体的相似程度对土壤群体进行逐级区分,形成土壤分类系统。在高级分类等级上的土壤类型包括了较多的土壤个体,个体之间的现状差异大,而在低级分类等级上的土壤类型则包括了较少的土壤个体,个体之间的性状相似程度高。不同等级的土壤类型存在着上下左右的关系,形成了树枝状的土壤分类系统,达到“纲举目张”的目的。

第二次全国土壤普查所用的土壤分类系统有六个等级,自上而下是土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种。具体来说:土纲,即把某些有共性的土类归纳在一起。如铁铝土纲,是将土壤黏土矿物以铁铝氧化物和1∶1 型高岭石为主的一类土壤,如砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤等土类归集在一起,这些土类都发生过富铁铝化过程,只是富铁铝化过程的强度不同。亚纲,是根据土壤的水热条件对土纲的划分。如铁铝土纲又分成湿热铁铝土亚纲和湿暖铁铝土亚纲,两者的差别在于热量条件。土类,是根据成土条件、成土过程和土壤属性综合分类。如:砖红壤土类代表热带雨林下高度化学风化、富含游离铁和铝的酸性土壤;黑土代表温带湿润草原下发育的有深厚黑土层的土壤。亚类,是对土类的再划分。一个土类中有代表在特定成土条件和主导成土过程下产生的最典型的亚类,也有表示一个土类向另一个土类过渡的过渡性亚类。过渡性亚类是根据主导成土过程以外的附加成土过程来划分的。如:典型黑土的主导成土过程是腐殖质积聚,形成了黑土层,但它不具有其他成土过程形成的土壤发生层。当地势平坦,地下水参与成土过程,氧化还原过程使得土壤剖面底部形成了铁锰的锈纹锈斑或结核层。如果一个剖面既有黑土层,又有锈纹锈斑或铁锰结核层,这个土壤分类为草甸黑土。草甸黑土就是黑土向草甸土过渡的过渡性亚类。氧化还原过程对于黑土土类来说,是附加的或次要的成土过程。土属,主要是根据成土母质类型划分。如果成土母质是沉积物,可按坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、海积物等划分土属;如果成土母质是残积在原地的岩石风化物,则按岩石类型划分土属,如基性岩类、酸性岩类、石灰岩类、砂岩类、页岩类等土属。土种,是按不同质地的土壤剖面构型划分或按土层厚度划分。例如:平原土壤,是根据土壤剖面的质地层次变化而划分土种,如沙盖黏(表土是沙土,心土和底土是黏土)、黏盖沙(表土是黏土,心土和底土是沙土)、通体壤(自上而下整个剖面都是壤质土)、通体沙(自上而下整个剖面都是沙质土)。而山地土壤则根据土层厚度,分为薄层( < 30cm)、中层(30 ~ 60cm) 和厚层(> 60cm) 三类土种。

土壤图制图单元与土壤类型

土壤类型属于概念化名称,是依据土壤性状作为分类标准精确定义的,从而给土壤调查制图提供一个通用的标准。野外土壤调查时,如果发现一个调查区的土壤性状与某一土壤类型的概念相一致,就以这个土壤类型的名称命名该区域的土壤,勾绘出一个土壤图图斑,图斑的名称就是土壤类型名称。一幅土壤图上,一个、两个及两个以上同名图斑构成制图单元,若干个制图单元形成图例系统。

实际上,一个制图单元或图斑内,并非只包括用来命名该制图单元或图斑的土壤类型定义的土壤,可能还包括符合其他土壤类型定义的土壤或非土壤的东西。其原因有三:第一,实际的土壤自然界线有许多不规则之处,当绘制土壤图时由于技术要求绘成平滑曲线,使所划界线内难免包括不符合该图斑土壤类型名称的土壤;第二,由于制图比例尺的限制,那些面积小于上图单位的土壤不能单独表示而被包含进去,使图斑内的土壤并非纯正;第三,土壤的变化是连续的,而我们是以鉴别土壤样本(挖土壤剖面或打土钻)来分类土壤的;由于挖土壤剖面或打土钻探少,采用内插法划分的土壤类型之间的边界,就不可能完全准确。因此,土壤类型与制图单元是两回事,尽管它们有相同的名称。

土壤类型等级与土壤调查制图比例尺

要求土壤多级分类的另一个理由是不同比例尺土壤调查制图的需要。一般来说,高等级的土壤类型用于小比例尺的土壤调查制图,低等级的土壤类型用于大比例尺的土壤调查制图。第二次全国土壤普查时,一般以土种类型作为县级土壤调查制图的制图单元,比例尺一般是1∶50000;以土属类型作为地区级(市级)土壤调查制图的制图单元,比例尺一般是1∶200000;以亚类或土类类型作为省级土壤调查制图的制图单元,比例尺一般是1∶500000。我国不同地区的县、市、省级行政区的面积大小差异很大,第二次全国土壤普查时,根据行政区面积的大小,所采用的调查制图比例尺及其所使用的土壤分类等级是不一样的。一般面积广大的行政区就用较高分类等级的土壤类型作为制图单元进行较小比例尺的调查制图。如新疆、西藏及内蒙古西部的县级土壤图比例尺为1 ∶200000,以土属作为制图单元,而不像东部地区以1 ∶50000 的比例尺及土种作为制图单元;部分西部省区的土壤图就以1 ∶1000000 比例尺、土类或亚类作为制图单元。第二次全国土壤普查还根据地形复杂程度确定调查制图比例尺,东部平原地区,如黄淮海平原有的县级土壤调查制图比例尺甚至是1 ∶10000 的,在土种基础上加表层土壤质地(称为变种)作为制图单元。而山区县,因为地形复杂,只能以土属类型作为制图单元,调查制图比例尺为1 ∶200000。山区如果以土种作为制图单元,土壤图图斑就太破碎,且受山高、坡陡、交通不便、工作量大等限制调查不到土种这个等级。

虽然我国土壤分类系统有亚纲和土纲两个等级,但并没有制图。实际上,第二次全国土壤普查时并没有这两个分类等级,而是在普查汇总时,为了表示土壤的地理规律而增加了这两个等级分类(实际上是归类)。因此,第二次全国土壤普查图并没有以亚纲类型或土纲类型为制图单元的全国土壤图,只有覆盖全国的以土类或亚类为制图单元的土壤图,即1 ∶1000000 比例尺分幅的土壤图。这是在地区级(市级)和省级调查制图完成后,上交给当时农业部全国土壤普查办公室后,通过制图综合编绘的。

从土壤图上可获取的可用信息

从土壤图图斑标注的土类名称,我们可知这个图斑区域的气候条件,如红壤土类就是在中亚热带常绿阔叶林下发育的以黏土矿物高岭石为主的酸性土壤;根据土壤图图斑标注的亚类名称,我们可知气候条件和地形地貌,如暗栗钙土是半干旱区栗钙土向半湿润区黑钙土过渡的亚类,盐化栗钙土是半干旱区栗钙土向半干旱区低洼部位的盐土过渡的亚类;从土壤图图斑标注的土属名称,我们可知这里的土壤是发育在坡积物上还是发育在洪积物、冲积物、湖积物、海积物等其他沉积物上,或是发育在基性岩、酸性岩、石灰岩、砂岩、页岩等岩石的风化物上。根据土壤图图斑标注的土种名称,我们可知土层的厚度(山区土壤)或剖面土壤质地构型(平原)。

至于亚纲和土纲,如前所述,第二次全国土壤普查并没有成图。其实,即使是后来有关我国土壤书籍的插图是以亚纲和土纲类型命名的土壤图,也还是反映着气候信息。

土壤图的比例尺越大,所反映的土壤性状越多。因为,土壤性状是由高等级土壤类型逐级向下累积叠加的。比如:县级1∶50000 土壤图,不仅有土种名称所反映的土层的厚度(山区土壤)或剖面土壤质地构型(平原),还有土属名称所反映的成土母质类型,也还有亚类和土类名称所反映的地形与气候信息。如果只凭1∶1000000 土壤图,就不会从图上读出土层厚度或剖面土壤质地构型的信息,也很可能没有成土母质信息,只能得到地形与气候信息。

自然资源部当前正在构建统一的自然资源调查体系。在该体系下,也许区域土壤的气候、地形地貌、地质(岩石)等成土条件可以从气象数据、地形数据和地质图上获取,不需要从土壤图上读取。但在地表基质调查还没有开展的情况下,土层厚度或剖面土壤质地构型等信息只能从第二次全国土壤普查完成的县级大比例尺土壤图上获取。尽管受当时资金、技术、人力、时间等因素的限制,第二次全国土壤普查土壤图可能不那么精准,可能也满足不了耕地质量等级评价、耕地质量分类和 “双评价”需要的土壤信息需求,但了解第二次全国土壤普查所用的土壤分类系统和调查制图比例尺,仍可获取不少有用的土壤信息。


(作者:张凤荣,中国农业大学土地科学与技术学院教授。全文刊发于《中国土地》2021年第2期)

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