土壤资源调查与制图:第04章 土壤分类及土壤野外制图

土壤资源调查与制图:第04章 土壤分类及土壤野外制图

2023年7月27日发(作者:)

第四章 土壤分类及土壤野外制图

引 言

本章的注意任务是运用土壤分类理论和野外调查技术,认识调查地区不同土壤类型的特征特性,找出它们的分布规律,确定相应的分类系统。在此基础上,应用所学的野外测绘技术和制图原理,通过完成调查地区的各种制图任务,熟悉并掌握各类土壤草图和有关基础图件的测制过程及其编图技术,为调查地区的土壤利用改良规划等提供科学资料。

第一节 几种主要土壤分类体系简述

引 言

土壤分类与土壤制图是紧密相连的两个学科分支,一方面土壤分类是土壤野外制图的基础,一幅土壤图本身就是该区土壤分类单元的平面分布规律的体现;另一方面,土壤野外制图也是发展土壤分类的基础。因此,在土壤调查中对土壤分类给予较高重视。

土壤是由无数个体(单个土体)组成的复杂的群体系统,土壤个体之间存在着许多共性,同时,它们之间也存在着相当大的差异。土壤分类就是选择土壤的某些性质作为区分标准,按照它们反映出来的特性及彼此之间的相似和分异性,将土壤群体中的个体进行分类或归类,归纳整理出一个系统,使其能够比较客观地揭示土壤发生发展的规律性。然而,由于各学派土壤科学工作者对土壤认识的观点不同,虽然是对同一个土壤客体,但归纳综合的原则、方法、方案也就不同。目前还没有世界统一的土壤分类系统。当前国际上土壤分类主要有:俄罗斯的土壤发生学分类、美国土壤系统分类(ST)联合国世界土壤图图例单元(FAO/UNESCO)、以及国际土壤分类参比基础(IRB)和由这一组织发展为世界土壤资源参比基础(WRB)。其中美国土壤系统分类的影响越来越大。无论是哪一种土壤分类制度,共同的识别方法程序都是通过野外景观记载分析,对单个土体剖面形态描述,室内比土评土,再经过样品化验等程序来完成的。

一、美国土壤诊断分类体系

1951年,美国农业部土壤保持局以G.D.史密斯为首的土壤科学家着手建立新的定量化的土壤分类系统。这个分类系统经过一系列的草案,在广泛征求国际同行意见,反复试用修改后,于1975年正式出版了《土壤系统分类》(Soil Taxonomy)一书。该该分类的最大特点是将过去惯用的发生学土层和土壤特性给予定量化,并建立了一系列的诊断层和诊断特征,用其来划分鉴定土壤,并以检索形式列出了各级分类单元之间的关系,给鉴别划分土壤提供确切的标准,便于使用。

(一)分类思想

美国《土壤系统分类》也遵循发生学思想,在定义诊断层和诊断特征时力求将有着共同发生特性的土壤归集到一起。如松软表层有8条定义,每条定义都是为了将过去称为湿草原土、黑钙土、票钙土的一类草原土壤归集到软土纲中(软土纲是根据松软表层来鉴别分类的),这类草原土壤的共同特征就是具有一暗色松软的高盐基饱和度的腐殖质表层,即松软表层。

但美国的土壤学家认为,成土过程是看不见摸不着的,土壤性质也不见得与现代的环境成土条件完全相符(比如古土壤遗迹),如以成土条件和成土过程来分类土壤必然会存在着不确定性,而只有以看得见测得出的土壤性状为分类标准,才会在不同的分类者之间架起沟通的桥梁,建立起共同鉴别确认的标准。因此,尽管在建立诊断层和诊断特征时考虑到了它们的发生学意义,但在实际鉴别诊断层和诊断特征,以及用它们划分土壤分类单元时,则不以发生学理论为依据,而 以土壤性状本身为依据。

美国土壤系统分类的另一指导思想是,分类标准必须定量化,以求在不同的分类者之间有共同的比较基础。

(二)诊断层和诊断特征

所谓诊断层是指用于识别土壤分类单元,在性质上有一系列定量说明的土层。1999年发表的《土壤系统分类·第二版》中共定义了8个诊断表土层(epipedon)和20个诊断表下层(diagnostic subsurface horizons)。诊断表土层不一定正好相当于发生学的A层,它可能也包括了发生学意义上的B层,或可能是埋藏了的B层。诊断表下层也不一定正好相当于发生学的B层,它可能包括了发生学意义上的A层。

诊断层是土壤剖面中,在土壤性质上有定量说明的一段土层,从而有别于传统的只有定性说明的发生学土层,它用于高级分类。如淀积粘化层(Argillic horizon)的规定,当上覆淋溶层的粘粒含量<15%时,淀积粘化层的粘粒至少比上覆淋溶层的粘粘含量多3%;当上覆淋溶层的粘粒含量为15%~40%时,它至少为覆淋溶层粘粒含量的1.2倍;并规定当剖面有岩性不连续(沉积间断)时,只要在土壤结构体面上发现粘粒淀积现象(包括大形态或微形态观察),就可定义为淀积粘化层。再如钙积层,规定其碳酸盐的含量至少比C层高5%,并且该层的厚度≥15cm。

诊断特征是指有定量说明的土壤性质。如土壤水分状况的级别,不但规定了是在土壤剖面中间层段(控制层段)的水分状况,而且规定了在这个层段中<1500kPa的土壤水分的周年变化情况。

(三)分类系统

美国土壤系统分类是一个6等级的多级土壤分类系统。从最高分类等级到最低分类等级依次是土纲、亚纲、土类、亚类、土族和土系。前四级为高级分类单元,后两级为低级分类单元。各分类等级的划分原则和划分依据为:

1.土纲:土纲反映成土过程,依据诊断层或诊断特征划分。这些诊断层或诊断特征是一系列在种类和程度上不同的主导成土过程所产生的。1999年发表的《土壤系统分类·第二版》中共有12个土纲。

2.亚纲:亚纲反映控制现代成土过程的成土因素,一般依据土壤水分状况划分。

3.土类:土类综合反映在成上条件(包括古成土条件)作用下,成土过程的组合作用结果,根据诊断层的种类、排列和发育程度以及其它诊断特征划分。

二、前苏联土壤分类

前苏联现代土壤分类有两个主要学派:一是地理发生学派,一是历史发生学派。他们的共同特点都是以发生学原则做基础,以发生学土类作为最基本的分类单元,他们的差别在于土类以下各级分类中如何组合或归集各个土类。划分土类的标准是:

(1)有相同的水热状况特征及物质的地球化学迁移;

(2)具有相同的生态条件和植物类型;

(3)具有作为确定土壤发育过程的土壤发生层次的相同的土壤剖面类型;

(4)由水热状况及有效的植物营养元素浓度所决定的土壤自然肥力也大致相同。

(一)地理发生学派

伊万诺娃1976年发表的“苏联土壤的分类系统和命名原则”代表了前苏联地理发生学派的思想,实际上它也是作为前苏联统一的土壤分类系统在国家土壤调查中得到了普道的应用。该分类仍以土壤发生学为基础,考虑土壤形成条件、过程和属性,包括土壤形态和微形态特征、土壤物理、化学和矿物特征,土壤水分、空气、热状况及土壤生物特性等。共分土类、亚类、土属、 亚属、土种、亚种、变种、土组和土相等分类单元。另外,还有相性亚型。土类之上为生物气候组或省。

这个分类系统在最高一级分类中,首先将前苏联的全部土壤类型分别归入九个主要的生物气候组或省:即(1)极地带冰沼和极地土省;(2)北方带冻结泰加林土省;(3)北方带泰加林土省;(4)亚北方带棕色森林土省;(5)亚北方带草原土省;(6)亚北方带半荒漠或荒漠土省;(7)亚北方带和热带半荒漠灰钙土省;(8)亚热带半干旱褐土省;(9)亚热带湿润土省。然后在每个生物气候省中,按自型土、半水成土、水成土和冲积土的顺序,归纳各种有关土类。土类的命名一般用A层的颜色与“土”(zem指土地)相结合而成,如Chernozem(黑钙土)和Krasnozem(红壤);也有些名称示明主要土壤特征,如柱状碱土(Solonetz)和盐土(Solonchak);还用了少数来自民间名称,如灰壤(Podzol)等。

亚类是土类范围内的土壤分类单元。在土壤形成的主要或附加过程上,有质的差异,包括土类之间的过渡阶段。亚类中保持和增进土壤生产力的措施比较一致。划分亚类时,要考虑与亚地带或自然条件的相性更替有关的土壤过程和性状。所用名称反映地区位置,和在苏联境内从北到南温度差异而采用北方、南方、温暖或寒冷,以及采用形容过渡性的土壤性状如淋溶的(Leaching)和生草灰化的(sod podzolic)等。 在亚类一级,对于大陆东西分布面积较大的土类,如潜育冰沼土、灰化土、黑钙土、栗钙土、灰钙土等,还根据由气候大陆性的加强所决定的,综合水热状况划分土壤相性及相应的相性亚类。

土属是亚类范围内的土壤分类单元。它的发生特征取决于地方条件的综合影响,主要是成土母质的岩石学和化学性质、地下水化学组成,和前期风化与成土过程中的残遗特征等。土属对农业生产和土壤改良技术措施有重大关系。

土种是土属范围内的分类单元,按主要成土过程发育的程度(如灰化程度、腐殖化的深度和程度等)而划分。土种为土壤改良进行土壤详测所必需。分类系统中土种续分为亚种、变种、土组、土相。

关于耕种土壤的分类和自然土壤的分类,同置于一个统一分类系统之中。其中受耕种影响较大的,如灌溉荒漠和半荒漠土、灌溉草甸荒漠土、灌溉冲积性半荒漠和荒漠土、灌溉灰钙土、灌溉草甸灰钙土、灌溉冲积性灰钙土型半荒漠土等,都列为独立的土类;受耕种影响较小的,则在土种一级反映。

土壤地理发生学分类体系清楚地揭示了土壤的地带性分布规律,按地理条件将土壤在空间上全部控制起来,使土壤分类与土壤分区相结合,比较好地处理了地带性土壤和非地带性土壤的问题。但由于它将土壤地带性概念绝对化和过分注重成土条件在分类中的作用,没有定量化的分类标准,在实际鉴别分类土壤时,土壤学家们常因对于土壤的发生认识不同,对同一土壤产生不同的分类。因此,在20世纪80年代末,前苏联也出现了诊断土壤分类的动向,但这种转变还仅仅是开始。

(二)历史发生学派

历史发生学分类,又称进化发展学分类,以土壤的历史发生发展的联系作为土壤分类的基础。土壤这个独立的历史自然体,有其发生发展规律;从母质形成土壤,经过不同的发育阶段。包括由水成土壤,到半水成土壤,以至变为自成型土壤,要经过一定的历史阶段。把整个土壤分类看成是统一的系列或是平行演化的系列,逐步演化发育成各不同阶段发育的土壤类型。威廉士(V.R.

Williams)所极力主张的土壤统一形成学说,就是把每一种土壤类型与性状,看作土壤形成的长链中的一个阶段,或是一个环节。

v(1933)认为随着风化壳的改变,土壤形成过程发生相应的变化,并以风化壳中矿物质部分的变化为基础,从地球化学和风化壳的演变中进行土壤的历史发生学分类。他分土壤为淋溶系列和湖泊—沼泽—盐土系列两部分。前者包括全部地带性土壤,后者包括非地带性土 壤。

柯夫达(V.A. Kovda)继承发展了一系列苏联地球化学观点的土壤学家们的学术观点,1973年在其所着《土壤学理论基础》一书中拟定一种“世界土壤分类系统”,代表前苏联历史发生学派的观点。他以生物地球化学为基础,阐明成土过程中有机质与矿物质的循环与平衡,其中包括成土物质的风化、淋溶、迁移与累积,有机质合成分解和生物性元素的累积与迁移,以及水分平衡、能量储存与释放等等。分类的特点是:首先根据风化壳特点和风化程度将全世界土壤分为9个土壤地球化学群系:(1)酸性富铝土群;(2)酸性富铝高岭化土群;(3)酸性高岭化土群;(4)酸性硅铝质土群;(5)中性弱酸性硅铝质土群;(6)中性弱碱性蒙脱质土群;(7)碱性和盐渍土群;(8)火山灰土群;(9)岩石露头和其它非土壤形成物,外加耕种土群。按水成型土到自成型土的发育阶段和成土物质的淋溶、迁移和累积,土壤群续分为9个土壤阶段组:(1)浅水、潜水、水陆更迭的水成沉积物;(2)水成土;(3)半水成土;(4)古水成土;(5)远古水成土;(6)原始自型土;(7)自型土;(8)古自型土;(9)山地侵蚀土。9个土壤阶段组中,(1)到(5)为水成累积,其物质平衡为正,(5)到(9)不受地下水影响,没有地球化学累积,其物质平衡为负。9个土群中,有的没有超过水成土或半水成土阶段,有的是古水成土或远古水成土的延续阶段,有的一开始就在原始自型土或自型土阶段。土壤阶段组之下是土壤气候相,系按该地区辐射平衡值和湿润系数划分,反映不同的生物气候情况。

总括起来,柯夫达的土壤分类系统中高级分类单元依次是:(1)土壤地球化学群系(9个土群,外加耕种土群);(2)土壤阶段组(37个);(3)土壤气候相(21种);(4)土型(大约200多个)。低级分类单元的划分是苏联土壤学家通用的。其中(1)土属根据成土母质的特性分;(2)土种根据主要成土过程的发育程度划分;(3)变种根据机械组成划分;(4)亚变种按熟化度或侵蚀度划分。

柯夫达的土壤分类系统的重点,在高级分类单元,目的是针对全世界的土壤类型。其分类是以进化发生为理论基础。(1)土被是地球表面连续不断的腐殖质一矿物质表层,是在表生带生物小循环与地质大循环相互影响下形成的;(2)土壤随景观进化而发展;(3)成土作用中的物质平衡是土壤演化的基础;(4)世界各大陆的现代土壤年龄是不同的;(5)因而多途径多原因发生了多种多样的土壤类型。

三、联合国土壤图图例单元

为编制1:500万世界土壤图,FAO/UNESCO拟定了一个世界土壤图例系统,经过多次修改,1988年正式出版了修订本。虽自称不是分类系统,但在识别土壤制图单元时,却用了诊断层和诊断特征。

FAO/UNESCO的世界土壤图图例系统(1974中,第一级分为 26个土壤单元,相当于土类;第二级分为105个土壤单元,相当于亚类。在命名上尽可能地采用了现有的已获得国际公认的土壤名称,如黑钙土、栗钙土、盐土、变性土等。但每一个土壤单元都重新用诊断层或诊断特征精确定义了。为便于实际鉴别分类土壤,且采用检索排除分类法。

由于编图的比例尺要求,FAO/UNESCO把引自美国《土壤系统分类》中的诊断层和诊断特征的定义作了概括和简化,,并将诊断层在命名上加以A、B、C发生层化,以突出其发生学含义。如把松软表层称为松软A层,把粘化层称为粘化B层。

目前,国际土壤学会下设的国际参比基础(WRB)组织,在联合国的支持下,正在通过修订1974年的FAO/UNESCO1:500万世界土壤图图例系统,企图建立统一的图例系统。如为了绘制比例尺大于1:500万的土壤图,在第二级土壤单元之下增加第三级土壤单元(1988)。从几个修订版本看,FAO/UNESCO土壤分类实际上也在向美国土壤系统分类靠近,并且借助于它国际化的 优势,不断丰富《世界土壤图例》。

联合国图例单元系统虽然严格来说不是分类系统,但它应用了土壤系统分类的成就,吸取各国土壤分类之长处,用于土壤制图中,起到了土壤分类的作用。

从目前世界土壤分类来看,其主要趋势是以诊断层和诊断特性为基础,走定量化、标准化和统一化的途径,且对人为土壤的形成和分类的研究愈来愈重视。

土壤分类是人们通过生产实践和科学研究所了解到的土壤发生、演变规律的一种标志,它反映土壤科学的发展水平。随着生产实践和科学研究工作的日益深化,人们对于客观世界的认识及其规律的掌握渐趋完善,土壤分类也在不断地更新。

四、中国的土壤分类

(一)中国现行沿用的土壤分类制

我国近代土壤分类研究工作至20世纪30年代才开始。当时,在美国土壤学家梭颇(J·Thorp)的帮助下开展了土壤调查,引进了当时美国土壤分类——分类,建立了2000多个土系,并出版了《中国之土壤》,对我国近代土壤分类有启蒙作用。1950年新中国成立后,宋达泉在全国土壤肥料会议上,提出以土类为基本单元,以土系为基层单元的中国土壤分类,这一分类仍属美国马伯特土壤分类。1954年开始学习原苏联土壤地理发生分类,借鉴原苏联土壤发生分类学派的观点对我国土壤进行了分类,拟定了以土类为基本分类单元的五级分类制。1978年,中国土壤学会土壤分类委员会提出了《中国土壤分类暂行草案》,后经多次修改,于1992年,确立了《中国土壤分类系统》。下面所要介绍的中国土壤分类系统就是此分类系统,它代表了全国土壤普查的科学水平。

1. 中国土壤分类系统的分类思想:中国现行的即国家在土壤调查中使用的土壤分类系统属于地理发生学土壤分类系统。它源于俄国B.B.道库恰耶夫的土壤发生分类思想,而且也考虑到了土壤剖面形态特征,并结合中国特有的自然条件和土壤特点而建立的自己的土壤分类体系。其分类指导思想的核心是:每一个土壤类型都是在各成土因素的综合作用下,由特定的主要成土过程所产生,且具有一定的剖面形态和理化性状的土壤。因此在鉴别土壤和分类时,比较全面注重将成土条件、成土过程和剖面性状相结合而进行研究,即将土壤属性和成土条件以及由前两者推论的成土过程联系起来,这就是所谓的以成土条件—成土过程—土壤性质统一来鉴别和分类土壤的指导思想。不过,在实际工作中,当遇到成土条件、成土过程和土壤性质不统一时,往往以现代的成土条件来划分土壤,而不再强调土壤性质是否与成土条件相吻合。

2.分类系统:《中国土壤分类系统》分类单元从上至下采用土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种七级分类单元,其中土纲、亚纲、土类、亚类属高级分类单元,土属为中级分类单元,土种为基层分类的基本单元,以土类、土种最为重要。现将各级分类单元的划分依据分述如下:

土纲:为最高级土壤分类级别,是土壤重大属性的差异和土类属性共性的归纳和概括,反映了土壤不同发育阶段中,土壤物质移动累积所引起的重大属性的差异。如铁铝土纲,是在湿热条件下,在脱硅富铁铝化过程中产生的粘土矿物以1:1型高岭石和三二氧化物为主的一类土壤。把具有这一特性的土壤(砖红壤、赤红壤、红壤和黄壤等)归结在一起成为一个土纲。我国共分12个土纲。

亚纲:是在同一土纲中,根据土壤形成的水热条件和岩性及盐碱的重大差异来划分。如淋溶土亚纲分成湿暖淋溶土亚纲、湿暖温淋溶土亚纲、湿温淋溶土亚纲、湿寒温淋溶土亚纲,它们之间的差别在于热量条件;又如,钙层土亚纲中的半湿温钙层土亚纲和半干温钙层土亚纲,它们之间的差别在于水分条件。一般地带性土纲可按水热条件来划分;而初育土纲可按其岩性特征进一步划分为土质初育土和石质初育土亚纲。

土类:是高级分类的基本单元。它是在一定的自然或人为条件下产生独特的成土过程及其相适应的土壤属性的一群土壤。同一土类的土壤,成土条件、主导成土过程和主要土壤属性相同。每一个土类均要求:①具有一定的特征土层或其组合,如黑钙土它不仅具有腐殖质表层,而且具有CaCO3积累的心土层。②具有一定的生态条件和地理分布区域。③具有一定的成土过程和物质迁移的地球化学规律。④具有一定的理化属性和肥力特征及改良利用方向。

亚类:是土类范围内的进一步续分,反映主导成土过程以外,还有其它附加的成土过程。一个土类中有代表它典型特性的典型亚类,即它是在定义土类的特定成土条件和主导成土过程作用下产生的;也有表示一个土类向另一个土类过渡的亚类,它是根据主导成土过程之外的附加成土过程来划分的。如黑土土类,其主导成土过程是腐殖质累积过程,由此主导成土过程所产生的典型亚类为普通黑土;而当地势平坦,地下水参与成土过程,则在心底土中形成锈纹锈斑或铁锰结核,它是潴育化过程,但这是附加的成土过程,根据它划分出来的草甸黑土就是黑土向草甸土过渡的一个亚类。

土属:是土壤分类系统中的中级分类单元,是基层分类的土种与高级分类的土类之间的重要“接口”,是具有承上启下的分类单位。土属主要根据成土母质的成因、岩性及区域水分条件等地方性因素的差异进行划分的。对于不同的土类或亚类,所选择的土属划分的具体标准不一样。如山西省棕壤亚类根据成土母质的差异分为麻砂质棕壤(花岗片麻岩发育的)、硅质棕壤(石英砂岩发育的)、砂泥质棕壤(砂页岩发育的)、灰泥质棕壤(碳酸岩发育的)、黄土质棕壤(Q3马兰黄土发育的)、红黄土质棕壤(Q2、Q1红黄土发育的)等土属。盐土可根据盐分类型可划分为硫酸盐盐土、硫酸盐—氯化物盐土、氯化物盐土、氯化物—硫酸盐盐土等。

土种:是土壤基层分类的基本单元。它处于一定的景观部位,是具有相似土体构型的一群土壤。同一土种要求:①景观特征、地形部位、水热条件相同;②母质类型相同;③土体构型(包括厚度、层位、形态特征)一致;④生产性和生产潜力相似,而且具有一定的稳定性,在短期内不会改变。土种主要反映了土属范围内量上的差异,而不是质的差别。可根据土层厚度、腐殖质厚度、盐分含量多少、淋溶深度、淀积程度等这些量或程度上的差别划分土种。如山地土壤可根据土层厚度、砾石含量划分土种。盐化土壤可根据盐分含量及缺苗程度来划分土种。冲积平原土壤,如潮土可根据土壤剖面的质地层次变化而划分土种。

变种:又称亚种,它是土种的辅助分类单元,是根据土种范围内由于耕层或表层性状的差异进行划分。如根据表层耕性、质地、有机质含量和耕作层厚度等进行划分。变种经过一定时间的耕作可以改变,但同一土种内各变种的剖面构型一致。

中国土壤分类系统的高级分类单元主要反映了土壤发生学方面的差异,而低级分类单元则主要考虑到土壤在其生产利用方面的不同。

3.命名方法 中国土壤分类系统采用连续命名与分段命名相结合的方法。土纲和亚纲为一段,以土纲名称为基本词根,加形容词或副词前缀,构成亚纲名称,即亚纲名称是连续命名,如钙层土土纲中的半干旱温钙层土,含有土纲与亚纲名称;土类和亚类又成一段,以土类名称为基本词根,加形容词或副词前缀,构成亚类名称,如淋溶褐土、石灰性褐土、潮褐土。而土属名称不能自成一段,多与土类、亚类连用,如黄土状石灰性褐土是典型的连续命名法。土种和变种也不能自成一段,必须与土类、亚类、土属连用,如粘壤质(变种)厚层黄土性草甸黑土,但各地命名方法情况有所差别。中国现行土壤分类系统见附录1。

(二)、中国土壤系统分类简介

在美国土壤系统分类的影响下,由中国科学院南京土壤研究所牵头,先后有34个土壤研究所和高等院校参加的“中国土壤系统分类研究”课题组,从1984年开始,进行了中国土壤系统分类的研究。通过研究和不断的修改补充,经初稿、二稿、三稿,于1991年提出了《中国土壤系统分类(首次方案)》,在此基础上,提出了《中国土壤系统分类》“修订方案”(1995), 于1999年提出了《中国土壤系统分类(理论·方法·实践)》,2001年出版了《中国土壤系统分类检索(第三版)》。这个分类方案在国内外都产生了重要影响,也是我国土壤科学发展中的一件大事。

1.中国土壤系统分类的特点 这个分类方案主要参照美国土壤系统分类的思想原则、方法和某些概念,吸收西欧、原苏联土壤分类中的某些概念与经验,针对中国土壤而设计的,以土壤本身性质为分类标准的定量化分类系统,属于诊断分类体系。中国土壤系统分类与我国以前土壤分类相比,具有以下几方面的特点:

(1)以诊断层和诊断特性为基础。诊断层和诊断特性是现代土壤分类的核心。没有诊断层和诊断特性,就谈不上定量分类。《中国土壤系统分类》结合我国实际,在总结已有资料的基础上,经过4次修改,拟订了11个诊断表层、20个诊断表下层、2个其它诊断层和25个诊断特性。就诊断层而言,36.4%是直接引用美国系统分类的,27.2%是引进概念加以修订补充的而有36.4%是新提出的。在诊断特性中,则分别为31.0%、32.8%和36.2%。还有一个完整的检索系统,反映了当前国际土壤分类的潮流和方向(定量化),也便于土壤分类的自动检索。

(2)以发生学理论为指导。《首次方案》中比较强调历史发生,将未成熟的A—C土在土纲一级划分,而A—(B)—C和A—B—C则在同一土纲下续分,从而划分出盐成土、硅铝土、铁硅土和铁铝土等土纲。《修订方案》中充分考虑到硅铝土阶段淀积粘化B 层发育的重要性,从而取消了硅铝土和铁硅铝土纲,设立了具有粘化层的淋溶土纲,并将只有A—C剖面的新成土和具有雏形层的A—(B)—C剖面的雏形土分开。而认为亚热带具有低活性粘粒的土壤已由淋溶过程发展为富铁铝化过程,在土纲一级上加以反映,而粘淀过程在其下的单元中体现,正像干旱土纲中粘化作用也是在土纲以下的类别中划分一样,据此划分出富铁土和铁铝土纲,这样把历史发生和形态发生结合起来。

(3)面向世界与国际接轨。首先采用国际上已经成熟的诊断层和诊断特性,如果是新创的,也依据同样的原则和方法来划分;其次土壤分类的各级单元的划分,亦按谱系式分类的方法来划分,高级单元基本上可与世界上的ST制、 FAO/Unesco图例单元和WRB对应。增加了人为土,细分了干旱土和始成土。与ST制不同的是,对亚热带土壤的分类不像ST制那样强调盐基饱和度,而强调阳离子代换量。在土壤命名上,采用了连续命名法,并非常注意我国的语言特点而尽量简化,也便于国际交流。

(4)充分注意我国的特色。我国地域辽阔,土壤类型众多,有许多特点是其它国家所不具备的。首先是人为土壤。该系统根据我国的实情,提出了灌淤表层、堆垫表层、肥熟表层和水耕表层系列,建立了包括灌淤土、堆垫土、肥熟土和水稻土在内的人为土纲。其次,是我国拥有200多万平方公里的季风亚热带土壤,其强淋溶和相对弱风化的特点是又一特色,对亚热带土壤建立了低活性富铁层,并据此划分出富铁土纲;再次,是西北内陆干旱土,土壤不仅有世界各干旱区的土壤类型,而且还有我国特有的寒性、盐积、超盐积和盐盘干旱土等类别,是世界干旱土分类研究的天然标本库,划出了干旱表层和盐盘,这对干旱土纲的分类具有重要的意义;最后被称为“世界屋脊”的青藏高原土壤,具有类似于极地而又不同于极地土壤特点,对于高山土壤,除划分出草毡表层外,分别作为寒性干旱土和寒冻雏形土两个亚纲划分出来。

2.诊断层和诊断特性 《中国土壤系统分类》共设了11个诊断表层,20个诊断表下层,2个其它诊断层和25个诊断特性。

11个诊断表层为有机表层、草毡表层、暗沃表层、暗瘠表层、淡薄表层、灌淤表层、堆垫表层、肥熟表层、水耕表层、干旱表层和盐结壳。20个诊断表下层为漂白层、舌状层、雏形层、铁铝层、低活性富铁层、聚铁网纹层、灰化淀积层、耕作淀积层、水耕氧化还原层、粘化层、粘盘、碱积层、超盐积层、盐盘、石膏层、超石膏层、钙积层、超钙积层、钙盘和磷盘。

其它诊断层包括盐积层和含硫层。

25个诊断特性为有机土壤物质、岩性特征、石质接触面、准石质接触面、人为淤积物质、变性特征、人为扰动层次、土壤水分状况、潜育特征、氧化还原特征、土壤温度状况、永冻层次、冻融特征、n值、均腐殖质特性、腐殖质特性、火山灰特性、铁质特性、富铝特性、铝质特性、富磷特性、钠质特性、石灰性、盐基饱和度及硫化物物质。

另外,中国土壤系统分类中还把在性质上已发生明显变化,但尚未达到诊断层或诊断特性规定指标,但在土壤分类上具有重要意义,即足以作为划分土壤类别依据的称为诊断现象(主要用于亚类一级)。目前已建立的诊断现象有有机现象、草毡现象、灌淤现象、堆垫现象、肥熟现象、水耕现象、舌状现象、聚铁网纹现象、灰化淀积现象、耕作淀积现象、水耕氧化还原现象、碱积现象、石膏现象、钙积现象、盐积现象、变性现象、潜育现象、富磷现象、钠质现象和铝质现象等20个。

3.分类系统 中国土壤系统分类为多级分类,共六级,即土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系。前四级为高级分类级别,后二级为基层分类级别。现就高级分类级别的分类、命名原则简述如下:

土纲:为最高土壤分类级别,根据主要成土过程产生的或影响主要成土过程的性质划分。根据主要成土过程产生的性质划分的有:有机土、人为土、、灰土、干旱土、盐成土、均腐土、铁铝土、富铁土、淋溶土;根据影响主要成土过程的性质,如土壤水分状况、母质性质划分的有:潜育土、火山灰土。

亚纲:是土纲的辅助级别,主要根据影响现代成土过程的控制因素所反映的性质(如水分状况、温度状况和岩性特征)划分。此外,个别土纲由于影响现代成土过程的控制因素差异不大,所以直接按主要成土过程发生阶段所表现的性质划分。如灰土纲中的腐殖灰土和正常灰土。

土类:是亚纲的续分。土类类别多根据反映主要成土过程强度或次要成土过程或次要控制因素的表现性质划分。如正常有机土中反映泥炭化过程强度的高腐正常有机土、半腐正常有机土和纤维正常有机土土类;正常干旱土中根据钙化、石膏化、盐化、黏化、土内风化等次要过程划分为钙积正常干旱土、石膏正常干旱土、盐积正常干旱土、粘化正常干旱土和简育正常干旱土等土类;根据次要控制因素的表现性质划分的有:反映母质岩性特征的钙质干润淋溶土、钙质湿润富铁土等。

亚类:是土类的辅助级别,主要根据是否偏离中心概念,是否具有附加过程的特性和是否具有母质残留的特性划分。代表中心概念的亚类为普通亚类,具有附加过程特性的亚类为过渡性亚类。

土族:是土壤系统分类的基层分类单元。它是在亚类的范围内,主要反映与土壤利用管理有关的土壤理化性质发生明显分异的续分单元。同一亚类的土族划分是地域性(或地区性)成土因素引起土壤性质变化在不同地理区域的具体体现。不同类别的土类划分土族所依据的指标各异。供土族分类选用的主要指标是剖面控制层段的土壤颗粒大小级别,不同颗粒级别的土壤矿物组成类型,土壤温度状况,土壤酸碱性、盐碱特性、污染特性,以及人为活动赋予的其它特性等等。

土系:是最低级别的基层分类单元,它发育在相同母质上,由若干剖面性态特征相似的单个土体组成的聚合土体所构成,其性状的变异范围较窄,在分类上更具直观性和客观性。同一土系的土壤成土母质、所处地形部位及水热状况均相似,在一定剖面深度内,土壤的特征土层的种类、性态、排列层序和层位,以及土壤生产利用的适宜性能大体一致。如,由冲积母质发育的雏形土或新成土,由于所处地形、距河流远近以及受水流大小的影响,其剖面中不同性状沉积物的质地特征土层的层位高低和厚薄不一,同样按土系分类依据的标准,分别划分出相应的土系,等等。

4.命名原则 《中国土壤系统分类》采用分段连续命名。即土纲、亚纲、土类、亚类为一段。在次基础上加颗粒大小级别、矿物组成、土壤温度状况等,构成土族名称,而其下的土系则另列一段,单独命名。名称结构以土纲名称为基础,其前迭加反映亚纲、土类和亚类性质的术语,以分别构成亚纲、土类和亚类的名称。性质术语尽量限制为2个汉字,这样土纲名称一般为3个汉 字,亚纲为5个汉字,土类为7个汉字,亚类为9个汉字。如斑纹简育湿润淋溶土(亚类),属于淋溶土(土纲)、湿润淋溶土(亚纲)、简育湿润淋溶土(土类)。如为复合亚类,在两个亚类形容词之间加连接号“—”,如石膏—盐盘盐积正常干旱土 。土纲的名称均为世界上常用的名称。土族命名可采用亚类名称前以土族主要分异特性连续命名,如石灰淡色潮湿雏形土(亚类),其土族可分别命名为粘质蒙脱温性石灰淡色潮湿雏形土,粘质蒙脱混合型温性石灰淡色潮湿雏形土,壤质水云母型温性石灰淡色潮湿雏形土等等。土系命名可选用该土系代表性剖面(单个土体)点位或首次描述该土系的所在地的标准地名直接定名,或以地名加上控制土层的优势质地定名,如陈集系、固镇系,或陈集粘土系、固镇砂土系等等。

5.检索方法:中国土壤系统分类也是一个检索分类,各级类别是通过有诊断层和诊断特性的检索系统确定的。使用者如能按照检索顺序,自上而下逐一排除那些不能符合某种土壤要求的类别,就能找出它的正确分类位置。根据以下原则制定土壤检索顺序:(1)最先检出有独特鉴别性质的土壤;(2)若某种土壤的次要鉴别性质与另一种土壤的主要鉴别性质相同,则先检出前一种土壤,以便根据它们的主要鉴别性质把两者分开。(3)若两种或更多土壤的主要鉴别性质相同,则(或)按主要鉴别性质的发生强度或对农业生产的限制程度进行检索;(4)土纲类别的检索应严格依照本方案规定的顺序进行,否则可导致错误结果。(5)各土类下属的普通亚类中在资料充分的情况下尚可从中细分出更多的亚类。中国土壤系统分类见附录2。中国现行土壤

第二节 土壤分类与土壤野外制图

一、土壤分类与土壤野外制图的关系

土壤分类系统是制定土壤制图图例系统的基础,两者关系密切,因此,土壤分类是土壤制图的基础,而土壤图则是土壤分类的具体体现。作为基础性的理论和应用成果,土壤调查的重要任务之一,就是要把调查所得的各种土壤类型,按照一种土壤分类系统,把调查区的土壤勾绘在图上。这样制图时就有土壤分关系统与制图单元两者衔接的问题。

(一)土壤分类单元与土壤实体

任何分类都是对一个群体分类,而不是对个体分类,根据在某些分异特性上的相似性,将一组个体合并成类别的过程就是分类的过程。在任何分类等级上,一个类别就是一个分类单元。所以,分类单元是概念性的,它是根据对分类对象的了解的程度,按照一定的分类目的,对分类对象的性质、关系进行抽象概括而精确定义的。土壤实体是客观存在的事物,它不依附于任何一个土壤分类体系而独立存在。对于同一土壤,如果分类的目的不一样,则产生不同的分类。所以,对同一土壤实体可以给予它各种各样的概念上不同的分类名称。这个名称是抽象的,是分类学家依据自己对这个土壤实体的理解和分类目的而命名的。名称本身并未指出该土壤具体空间位置,而是泛指在地球表面存在这样一种土壤。一旦在某地发现某土壤实体的性状符合这个分类单元所定义的性质,就可用这个分类单元的名称命名该土壤实体。

虽然对同一土壤实体可有不同的分类单元名称,只要是以土壤本身的性质定义的分类单元,并且给予清楚的中心概念和严格的边界,那幺在 不同的分类之间总是可以交流比较的。这种交流比较的基础就在于土壤实体本身是客观事物。土壤性质是看得见,测得出的。

(二)分类单元、制图单元和图斑

分类单元是概念化的、是精确定义的,从而给土壤调查制图和土壤评价提供一个通用的标准。如果一个调查区的土壤性状与某一分类单元的概念相吻合或被包含,勾绘土壤时,我们就以这个分类单元的名称命名该区域的土壤,从而成为图斑。在一个地区进行土壤调查制图,相同的图斑组成制图单元,一系列的制图单元构成图例系统。

对于同一区域的土壤,如果使用不同的土壤分类体系作为制定图例系统的基础,会得出不同的制图单元。这不仅意味着图斑的名称与含义不同,也意味着对同一区域的土壤有各种形状的图 斑。例如,北京山前地带黄土状物质上发育的土壤,我国分类称其为“普通褐土”,呈较宽的带状分布;若用美国的土壤分类为基础调查制图,则分类为“强发育半干润淋溶土”,“弱发育半干润淋溶土”和“半干润淡色始成土”三种土壤,图斑呈镶嵌式分布。因此,若用某一分类体系为基础编制制图图例,去修改根据另一个分类体制而绘制的一个区域的土壤图,仅仅概念套概念改变图斑的名称,而不修改图斑界线是行不通的。

另一方面,一个制图单元或图斑内,并非只包括用来命名该制图单元的土壤分类单元所定义的土壤,可能还包括符合其它土壤分类单元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,使所划界线内免不了包含不符合该图斑土壤名称的土壤;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,与图

斑名称有出入;第三,我们是以研究土壤样本(土壤剖面)来鉴别土壤的,由于取样少或不具代表性,可能对土壤的鉴定不确切,从而使图斑界线也不确切。特别由于土壤的变化是连续的,对于过渡区的土壤即使采用内插法寻找边界,但仍然不十分精确。

总之,分类单元与制图单元或图斑是两回事,尽管它们有相同的名称。分类单元是分类学上的纯粹概念性的东西,而制图单元或图斑则是制图者根据分类单元的概念和客观存在的土壤实体所采用的一种主观性的综合。无论是以单一的分类单元的名称命名一个制图单元或图斑,还是以两个或两个以上的分类单元名称采取组合制图法命名一个制图单元或图班,该制图单元或图斑内并非仅存在符合命名的土壤。随着制图比例尺的缩小,命名分类单元的等级提高,制图单元内的土壤的均一性进一步降低。即使在以最低级的分类单元命名的大比例尺土壤图上,也很难保证图斑区域内的土壤全部属于所命名的分类单元的范畴。

应该指出,制图单元未必一定要用一个土壤分类体系中的分类单元名称命名。土壤分类和土壤调查有密切的关系,但又是不同的两类事物。制图单元可以用某一土壤性质的级别命名(如质地),不必一定用某一分类单元命名。

二、土壤制图单元及其图例系统

(一)土壤制图单元的划分

土壤制图单元的划分要考虑制图比例尺与农业生产要求,避免以土壤分类的框框来硬套制图单元。在划分土壤制图单元时应注意:

1.土壤制图单元的划分决不是愈细愈好,特别是在地形切割破碎(如黄土丘陵)、或小地形十分发育的地段,则可采用组合制的图例,或复区制图的图例。否则会造成工作的困难,使用图者也感到不方便。

2.制图单元应尽可能达到内部一致,没有必要相同到所区分的土壤具有完全一致的性质,但是一个制图单元内的变化应保持在限定的范围内,同时具有相同名称的所有制图单元内部变化的类型应该一致。

3.在简单制图单元和复合制图单元中应尽可能地使用前者。

4.根据生产要求也可划分出一些非土壤发生性状,或地表特征的“相”以作为制图单位划分的依据,如坡度、侵蚀、砾质特征等。

5.土壤制图单元虽不等于分类单元,但也应同时考虑两者的相关性,以保证土壤制图的质量。

(二)图例系统

如上所述,一个制图单元可能包含一个或若干个属于不同分类单元的土壤,根据组成制图单元的土壤类型的数目,以及各土壤类型的比例不同,图例系统基本上可分以下几种类型:

1.优势单元图例:由于土壤在地球表面是一个连续分布的地理体,分类与制图都是通过若干 剖面特征而加以统计划分的单位。因此在一个制图单位内,完全一致的土壤类型是很少的。当其主要土壤的面积占该制图单元的85~90%以上时,我们称为优势制图单元。这种情况一般在平原区的大比例尺制图中出现较多。在大比例尺制图中(甚至在详细比例尺制图的情况下),即使单一的、基层的景观单元内,优势土壤也很少占该制图单元的100%。

对于优势制图单元,其图斑内的土壤以某一土壤类型占绝对优势,制图单元的名称就以这个占优势的土壤类型名称命名。所包含的土壤大多数与主要土壤在性质上相似,以至仅以优势土壤类型的名称命名这个制图单元不致影响对这个制图单元的解释。非类似的土壤类型,如果和命名土壤性质上差异不大,最多不能超过25%,和命名土壤性质迥然不同的土壤最多不能超过10%。例如,某制图单位中C占90%以上,而A、D分别占5%和3%,就确定该图斑为“C”制图单位。

2.复区图例:在一个制图单元内几种土壤相互穿插分布,在≤1:1万~1:2.5万的大比例尺土壤制图上难以分别表示时,则用复区图例表示之。

复区图例表示的方式:一种是将主要土壤类型作分子,次要者作分母,如潮土/盐化潮土;另一种表示方式是将主要土壤放在前面,后面加一连结号,再写次要土壤类型,如潮土—盐化潮土。不论那种方式,一般都不注记组成土壤各自所占面积的百分数。

造成复区的原因有两种:

(1)由于小地形或微地形形成土壤水分状况的局部差异,如土壤侵蚀复区和盐渍化复区。

(2)由于母质复杂,在不大范围内形成沉积母质的水平层次差异。这些差异都会反映到土壤性状和类别上,就构成了一个不大的范围内,有几种土壤反复出现呈插花分布。只有用复区来表示。

3.组合图例

当一个自然地理景观单元内有两个以上的非类似的土壤类型呈现有规律的组合出现,同时由于制图比例尺的限制,不能单独表示时,为了反映图斑的组成单元及其规律性,就用组合制图单元表示,这多用于中小比例尺制图,但也有个别用于地形破碎的大比例尺制图,如黄土丘陵区的切割地形部位,风沙区的草丛沙丘地区等。造成土壤组合制图的原因主要是地形因素,如山体的阴阳坡以及土壤链等。所谓土壤链,一般是在母质相同的情况下,由于地形的差异,形成了土壤有规律的重复出现(如图4—1)。如黄土高原丘陵沟壑区,东北丘陵漫岗区和南方的红壤低丘区。

命名组合制图单元的土壤类型所占百分数不小于75%,可以是两个或3个,一般按其所占百分数的多少依次排列,最多的放在第一位,如“褐土一潮褐土”、“黑土一白浆土一草甸土”。组合制图单元中的未命名的土壤的百分数,如果对于制图单元的解释影响不大,最大可达25%;如果对制图单元的解释影响重大,最多不超过15%。

图4—1 土壤组合分布制图示意图

图4—2 组合制图的剖析示意图

土壤组合图例,一般要求表示制图单位中各成分的百分比。如图4—2中属于A土种的有3个图斑,其中一图斑的15个观察点有14个属于A土种,一个属于B土种,B就不表示了,而写成A。另一个图斑有14个观察点,其中尽管3个属于B土种,也不表示出来,而写作A。还有一个图斑6个观察点,都属于A土种,则写成A。剩下的共128个观察点中,有10个属于A土种,118个属于B土种,就写成B土种,B土种包括了10个A。一般说,确定一个制图单位至少有三个观察点,这里有10个A为什幺不表示?原因是,这些点分散在B土种中无法单独勾划出来成为一个图斑。现在要把上面的图的比例尺变小,直到仅能勾划出一个图斑,那幺这个制图单位怎样确定?如何概括?这就要用组合制图了。可以计算在这些观察点A和B各占的百分数,根据以上给的数字,B=118+1+3=122,A=10+11+13+6=40,B、A占的百分数分别为B:122/162×100%=75%,A:40/162×100%=25%。

因此,在这一个制图范围内,如果用一个制图单位表示的话,则只能是一个组合制图,即B75/A25,称之为B-A组合。

土壤组合图例有两种:

(1)二元组合:即一个制图单位中有主次两个土壤类型。在大、中比例尺制图中,其比例可以有5:5、6:4和7:3三种,可以用分子表示优势土壤,分母表示次要土壤,并将其百分数附于各自的代号之后。如果为小比例尺,或概略比例尺(如1:500万),则可将二元组合分别固定为,优势土壤>65%,次要土壤<35%,分别用分子分母表示,因比例尺固定,故可不必写明其百分数。当然,根据需要而将组合单元详细划分出各自的比例也可以。

(2)三元组合:即一个制图单位中有三个土壤类型。一般少用,如果必需,在大中比例尺 中可以考虑为4:3:3、4:4:2和5:3:2。表示方式可以用分子式,其百分数分别附于代号之后,如果为小比例尺,则可以其固定比例,如优势土壤>55%,次要土壤>25%,其它<20%。由于比例固定,所以,在图上不必表明其百分数。也可划分各自的比例。

上述两种固定比例的中小比例尺的组合制图方法国际上多采用。

采用土壤组合制图需要说明:

第一,土壤组合制图,首先从制图技术和图面上看来都似乎比较复杂,其实,它更符合实际,更有利于土壤资源计算。

第二,土壤组合制图中,组合的土壤应与其相应的分类级别应一致。另外,上述两种组合百分数只是一种趋向性的概略估计值,不是精确计算的结果。

第三,土壤组合单元一般不宜多于三元组合,三元组合也尽量少用,必要时加以归拼,以免图面负担过重。

4.无差异图例

无差异制图单元的土壤类型可以是两个或多个,只是因为在利用和管理上相似或有着非常类似的共同利用,而把它们包括在同一制图单元内,如两种土壤有着相同的非常陡的坡度,都只能作为林业用地,在制图上把它们分开是毫无意义的,那就以未区分的形式表示这一区域的土壤。如在同一坡度>350的坡面,一个是花岗岩风化的薄层土壤,另一个是黄土性母质发育的土壤,然而同在陡坡只适宜封山育林,故将两者合为一个制图单元。无差异制图单元内各土壤类型的大致比例(一般估计)可以用斜线断开表示,最多的放在第一位。无差异图例一般是在进一步区分图斑内的土壤得不偿失或无意义时使用。

5.土相图例

主要指用来表示土壤的非发生学特征,和影响农业生产的地面现象或底土层的变异状况的制图图例。常用于大比例尺制图的土种(美国是土系)以下的分类级别,但也可以用于中小比例尺制图的土属以上的制图单元。土相制图单元在国外制图中被广泛采用。虽然它不被列入土壤分类单位,但生产应用上价值比较大。主要根据侵蚀情况,地面坡度,质地变异,某些特殊土层的存在等等。

第三节 野外土壤草图的测制技术

引 言

土壤制图通常分成野外草图测绘、室内底图清绘、整饰几个步骤。其中野外草图测制是最基础的工作。

所谓野外土壤草图测制,是指经过对野外土壤类型、分布、主要剖面性态等综合研究之后,在地形图或航片上确定各类土壤剖面点的位置,确定其分类单元和制图单元,并找出各类土壤之间的界线,准确地标明在地形图或航片上,从而全貌地反映出调查区土壤在地理上的分布规律和区域性特征、特性。土壤草图不但是野外工作中最基本的图件资料,也是野外土壤宏观研究成果的集中反映,由此也可看出,正确测制土壤草图关系到未来土壤分类分区体系能否正确划分和建立。同时,也关系到土壤利用改良规划图能否因地制宜地进行编制。因此,土壤草图是土壤调查工作中又一个极其重要的工作程序,是一项严肃的科学工作,必须恪守在野外完成的原则。在技术上一定要达到相应精度和详度的要求。

这里主要介绍以地形图作为工作底图的土壤制图技术。

一、测制土壤草图的精度要求

土壤制图因调查目的、任务和服务对象不同,所用的比例尺也相应而异,按比例尺的大小,土壤图有以下四种类型:即详测土壤图,1/200~1/5000;大比例尺土壤图1/1万~1/2.5万;中比例尺土壤图1/5万~1/20万;小比例尺小于1/20万。一般可分为中小比例尺制图与大比例尺制图两种类型。

由于土壤边界的过渡存在着三种情况,一种是变化明显,一种是比较明显,还有一种是很不明显。而边界的划分又是凭借剖面形态特征,通过人为寻找确定的,带有一定的相对性,很难完全无误,尤其在边界过渡很不明显的地段。因此,允许图上测绘的土壤边界与实地的边界有一个误差范围。根据习惯的规定(表4—1,表4—2),制图上的误差可分两种:一是直线允许误差,即根据土壤界线明显程度而确定的允许距离误差范围;二是面积允许误差,它是根据土壤界线明显程度和比例尺大小,允许一定面积范围以下,不必作为制图单位二单独测绘的面积。总之,允许误差范围的变化主要取决于土壤边界的明显程度。凡不明显者允许误差偏大,反之,则偏小。例如1/1万比例尺的图,在土壤边界明显的条件下,允许直线误差为2mm,实地跨幅就是20m;边界较明显者为4mm,实地跨幅是40m;边界很不明显者,允许直线误差最大可达8mm,即实地为80m。同样比例尺的面积允许误差,从边界明显到边界不明显,图上分别为0.3,1.0,3.0cm2,实地面积分别为0.3hm2,1hm2,3hm2。

二、中、小比例尺土壤草图的勾绘

中小比例尺制图是1:10万~1:100万之间的土壤制图,其制图单位均在土种(土系)以上,例如土属、亚类、甚至土类等。一般1:10万~1:20万其制图单位往往为土属及其组合单位;1:50万~1:100万其制图单位多为亚类,或土类以及组合等。由于制图单位小,因此,它和地理景观因素之间的地面关系更为密切,野外勾绘土壤界线时,一定要充分考虑土壤形成因素对土壤类型的影响,特别是地形因素对土壤变异的影响。这一点对中小比例尺的土壤制图特别重要。

(一)、基本工作方法

由于中、小比例尺土壤调查与制图具有综合性强、面积大和时间短等特点,因此,要特别讲究有好的调查方法,才能获得质量较高的土壤草图。

1.掌握调查地区土壤类型的分布规律

(1)首先从地形图分析调查区所处的地理位置、经纬度、海拔高度、大中小地貌乃至微地貌特点、区域水文特征,再结合一定的气象、植被和农业利用现状,找出调查区所处的生物气候带和垂直生物气候带,进而分析、推断调查区内可能出现那些显域性土壤。(2)从地质图、地层断面图、地质构造图等图件,分析内营力如何影响调查地区和地形地貌和岩性、岩层产状与组合方式,进而决定母质的类型和分布。以这些规律,确定调查区内可能出现那些非生物气候带的土壤,即隐域性土及其分布。我国是一个既多山丘又兼有一系列大平原及低地的国家,因此需要运用地质力学原理,从地质构造角度来认识各地褶皱隆起带和沉积带土壤分布的规律性,这样可以更好地指导土壤制图。 (3)此外,自然植被类型图、森林分布图、农作物布局图等图件,也有助于分析、推断调查区内土壤类型及其分布的规律性。

2.路线调查 路线调查是完成中、小比例尺野外制图的基本方法之一。

(1)为完成中、小比例尺土壤图进行路线调查的特点 中、小比例尺土壤界线,并不是每一条都是由实地测绘出来的,而是通过路线网的调查,了解和掌握了调查区土壤分布的基本规律之后,由推理勾绘出来的。其中、小比例尺土壤图之间又有区别。中比例尺土壤界线一般在野外运 用罗盘仪等实地定向、定点勾绘,并以能见度为准。而小比例尺土壤界线是根据路线调查取得的路线土壤图,并参照其他资料用推理方法编制而成,一般不必用土钻再去详细寻找不同类型土壤之间的具体边界。因此,这种土壤图常常称为土壤约图。但路线调查通过的地方,土壤界线必须在实地勾绘。这些路线土壤图就成为完成小比例尺土壤图的骨架。由此可见,中、小比例尺土壤图的质量,在很大程度上决定于路线调查间距的大小(表4—3)。

(2)路线调查方法 野外勾绘中比例尺土壤中通常有两种方法:一种是路线制图法。即分组定线,控制调查区,齐头并进。采用选点、挖坑、观察剖面和定界等工作程序同时完成。另一种是定位移点放射线调查法。即划片进行制图工作,完成一片再转移到另一片。片与片之间的距离根据制图比例大小和交通工具而定。

3.典型区调查 由于中、小比例尺土壤调查的范围很大,要想对全区都作深入细致的调查是不可能的,而只能采用重点调查和推理想结合的办法。 典型区调查,就是在广阔的调查区内,选出几个具有代表性的土壤分布小区,对土壤典型及其与农、林、牧业生产的关系进行重点调查和研究。

(1)典型区的设置原则 凡是土壤类型(主要是指地带性土壤或大面积的隐域性土壤)和土壤利用改良方向有明显差别的地区,均需设置典型区。所以,在进行土壤调查前,就要在充分研究全区土壤、地貌、气象和农、林、牧业生产资料的基础上,做典型区的统一安排。

典型区的位置要根据地貌、母质和土地利用情况加以选定。如某个生物气候土壤区,在地貌方面有高山、丘陵和河成阶地;在母质方面有火成岩、水成岩、黄土性物质和河流冲积物;在土地利用方面主要有次生林、大田作物和养鹿业等。那么,在其中选择的小区,既要求可观察到高山、丘陵和阶地上的土壤,也可观察到各种岩石、黄土性物质和河流冲积物上的土壤;既能调查到农、林、牧业生产与土壤之间的关系,又有研究土壤合理利用改良和科学管理的机会。

(2)典型区的调查内容 因调查目的不同而异。例如,为农业区划进行的中、小比例尺土壤调查,要对各种土壤确定最佳的农业利用类型(农用地、林用地、牧用地等)。每一利用类型的各种土壤,对它们的肥力水平,土壤农化技术措施,土壤障碍因素,农田基本建设要求和土壤改良要点,都要做调查研究。又如以垦荒为目的的土壤调查,要按荒地类型的界线勾绘在土壤图上,并纸明每种土壤开垦的可能性。对可以开垦的土壤,要确定垦荒后利用管理上的特点;对暂时不宜垦荒的土壤,要提出最适宜的利用方式(如宜林、放牧、割草地等)。总之,不管为什么目的进行的中、小比例尺土壤调查,通过典型区的作业以后,都必须完成:(1)典型区的土壤分布图,并赋有土壤、地貌、母质、植被(或农业利用)等综合断面图,找出土壤类型及其界线的分布规律;(2)拟订出调查地区的土壤工作分类,该分类应以典型区调查过程中遇到的土壤为主,但也可列入估计会发现的土壤类型。

(3)典型区的调查方法 因比例尺大小不同而异。在典型区调查的比例尺,通常要比原调查任务所定的比例尺稍大。因此,凡属于大比例尺调查的典型区,就采用大比例尺土壤制图法;凡属于中比例尺调查的典型区,就采用路线调查法。

(二)勾绘土壤草图的技术

所谓勾绘中、小比例尺土壤草图,就是野外在地形图上填图。在进行填图以前,要对土壤边界线加以研究,然后应用勾绘技术把土壤界线搬到地形图上去。

1.土壤边界分布规律性的实地分析 科学地确定调查地区不同土壤类型之间的边界线,是保证土壤图合乎一定质量和精度要求的关键。寻找土壤边界的过程,就是一个研究变化着的环境因素如何综合影响土壤形成的过程。而这一变化的标志,就是多种多样的剖面形态特征。由于土壤是一种具有分布上连续特性的自然体,划分土界常常是以剖面性态作为根据的。因此,在野外确定土壤边界是,就应注意联系环境因素加以判断。

(1)地形与土壤边界 在任何地区,地形始终主宰着地表光和热条件的再分配,并综合影响 着土壤形成过程。因此,土壤的分布往往和地形规律相一致。这样,不同土壤类型之间的界线,常常直接随地形的变化而变化。一般的说,地形底图的等高线就成为土壤分异的自然界线。所以,一幅好的土壤图应该清楚地反映地形规律。但也不能把等高线作为唯一的依据,更不能以某一等高线作为划分两种土壤类型边界的标志。因等高线只表示地面相同高度的闭合曲线,并不指示土壤类型分布的边界(图4—3)。

图4—3不同地形部位土壤界线的画法

(2)母质与土壤边界 由于地质构造的影响,使得岩层发生了褶皱或断裂。侵蚀后,不同岩石处于同一等高线(图4—4),或者同一岩层处于不同的等高线(图4—5)。这时,如果确定土壤边界,就不能只考虑与地形等高线相一致,而应根据母质的分布规律来划分。

图4—5 同一岩层处于不同等高线

图4—4 不同岩层处于同一等高线

(3)植被与土壤边界 在自然植被保存较好的地方,植被类型结合一定生境条件,也可判断土壤的边界。特别是一些指示性植物,如指示酸性的马尾松、映山红、茶树等;指示盐碱土的盐篷、碱篷、枸杞等。它们对寻找土壤边界,都具有一定的指示意义。

(4)农业利用与土壤边界 在古老农区的耕作土壤,无论是水田或旱地,经过长期的平整土 地、条田化、水利化和耕作施肥等措施,形成了较为整齐的渠系、道路网和田埂。这些人为的活动,逐步改善了土壤边界受自然成土因素支配的规律,基本上与河道、渠系、道路、田块相一致,故在土壤图上的边界,可以呈现一定的几何形状。但是,并非所有耕作土壤均是如此。特别是远离居民点而分布于山丘坡地上的新垦旱作土壤,在确定边界时,其主要依据仍是地形等高线。

2.勾绘土壤界线的技术

(1)地形图定向 在勾绘土壤界线之前,首先要将工作底图(即地形图)本身进行定向。目的是使图上的明显地物标志(如居民点、道路交叉点、渠系桥涵、小庙、纪念碑、山顶或特殊建筑物等)与实地相应的标志方向相一致。定向一般采用罗盘仪。即将罗盘仪的斜边紧贴在地形图的东或西侧图廓线上,然后转动图纸,直到磁针端点与罗盘仪零直径端点相重合,即表示地形图的南北与实地的南北完全相一致。

但要注意地形图上所指的北方,是真子午线还是地磁北线,如系后者,就应按地形图下方表明的磁偏角数值,转动图纸,使磁针北端的读数与已知磁偏角数值和符号想一致。这样定向才算准确。

(2)地形图上定点 将实地所观测的剖面点(主要剖面或检查剖面)和土壤界线点标绘到工作底图上去。方法有如下几种:

①前交会法 即通过地面上一个固有的地物点与地形图上相应的地物点,来确定实地剖面点在地形图上的位置。

具体做法(图4—6),即先将罗盘仪置于地面点A,瞄准地面点C(即剖面点位置),读取AC的方位角;将罗盘仪移至B点,仍

瞄准地面C,读取BC的方位角。而后,用量角器根据AC和BC的方位角,在图上分别绘出其直线,两直线之交会点C,即为所求剖面

点位置。

②后交会法 即将罗盘置于剖面点处,通过图上2~3个明显地物标志,再分别瞄准地面上相应的地物标志;分别读取它们的方位角,并作成2~3条直线,它们的交点,即为所求剖面点位置。

具体做法(图4—7),按上述定向方法,使图上明显地物标志a、b、c与实地相应标志A、B、C的方位一致,再从剖面点分别瞄准A、B、C三点,并依次读取三点的方位角。而后在地形图上用量角器定出a、b、c三点的方位角,并作直线Aa、Bb、Cc,延长此三线至交会于一点,此点即为所求剖面点位置。

这里需要指出运用上述两种交会法在图上确定剖面点位置的精度,主要取决于方向线交角的大小,一般以30~150°为宜。

③放射法 将罗盘仪置于实地明显的地物上(道路交叉口、小桥、小碑等),依次瞄准各待测点的剖面点,读取它们的方位角和距离(距离可用罗盘仪视距或目估)。然后用量角器或比例尺,按方位角和距离数值,缩绘于地图上即得。

图4—6 前交会法示意图

图4—7 后交会法示意图

(3)土壤界线轮廓的勾绘 对于中、小比例尺野外制图,通常根据图面上已有的地物标志,用罗盘仪测定其方位,并用交会法或放射法测绘定点,再将界线点连绘于图上。如对土壤分布规律掌握的清楚,地形图精度又合乎要求,而且地表形态清晰,用罗盘仪测绘的土壤图一般是能够达到精度要求的。

三、大比例尺土壤草图的测绘

大比例尺的土壤调查制图已成为土壤学的一个独立分支[13]。其主要特点是:调查范围是县一级以下的基层生产单位,面积较小;调查和制图的比例尺≥1:5万,通常为1:5000~1:25000;工作对象一般与土壤基层分类单元相对应的小面积的土壤自然体;通常要求在实地进行全面而详细的调查和填图,土壤界线一定要求在野外确定。

(一)野外土壤制图的工作程序

进行大比例尺土壤调查,其野外工作阶段都有概查与详查两个互相衔接的工序。概查又称为路线调查,一般在野外土壤制图的前期进行,重点掌握调查区的土壤类型及其分布规律,并在此基础上拟定一个工作制图图例系统,作为进一步详查的基础。大比例尺土壤调查中的路线调查一般不进行土壤制图。踏查以后,进行详查。其工作程序为:首先根据地形和土壤的复杂程度和制图比例尺要求,计算每个主剖面所控制的面积,按土壤分布规律确定剖面样点数和布置剖面点;第二,逐个挖掘剖面,观察记载剖面并取样,对土壤剖面分类命名;第三,当两个相邻剖面不同时,应划分不同的制图单元,并用检查剖面和定界剖面确定其分布范围和查找界线,并勾绘在底图上;第四,按地面景观的明显程度确定制图单元的界线及最小制图单元。地面界线明显者,图面允许误差为2mm;地面界线较明显,图面允许误差为4~6mm;地面界线极不明显者,图面允许误差为8~10mm。

在详查过程中,可能出现踏查时未见到的土壤类型,这时,应在图例系统中补上,并对其进行制图。

(二)工作底图的准备

工作底图的精度明显地影响到大比例尺土壤制图的质量。因此,要十分重视工作底图的准备。

1.详细比例尺土壤调查的工作底图——地形田(地)块图 所谓地形田(地)块图,就是具有等高线、高程点和田块边界的图件。它既是工作底图,又是统计各种土地面积和规划农田基本 建设的技术资料。地形田(地)块图一般应由测绘部门提供,如果没有适用的图件,则应以航片为基础,经过纠正、转绘、放大和补正等程序,绘出达到要求的图件。如果没有适用的航片,则要组织测绘人员或调查队自己测绘地形田(地)块图,以保证土壤详测制图工作的顺利进行。

2.大比例尺土壤调查的工作底图——地形田(地)片图 所谓地形田(地)片图,就是具有等高线、和较大田(地)块区界的图件。它既是土壤调查的工作底图,又是农田基本建设规划的底图。因此,它是保证土壤制图质量和落实土壤调查成果的关键性图件之一。

(三)野外土壤草图的测绘

大比例尺土壤制图的特点是:第一,工作底图精度高,图面上信息量多,通常运用目视估测法就能把实地的土壤界线转绘到工作底图上去;第二,大比例尺的土壤制图单位是土种或变种,在实地往往不容易分辨,难以用目视推理找到土种或变种的界线;第三,要求制图的精度高,在土壤图上能量算各种土壤的面积。因此,它的制图技术,与中、小比例尺土壤制图相比,有很大的差异。

1.找寻土壤界线——内插法 土壤界线有两个歧义概念:一个为土壤的“实体界线”,即土壤单位本身的界线;一个为土壤的“映象界线”,即土壤在景观“镜子”里间接显示出来的界线,即景观因素发生变化的界线。由景观形态间接显示于地面上的映象界线,只是有助于寻找土壤界线的一种线索,并不一定就是土壤界线本身。所以,在谈土壤界线精度时,必须把土壤界线的概念归正到土壤实体界线上来。尤其是在大比例尺土壤调查,在野外借助景观显示特点进行土壤勾图的可能性和准确性都较小,特别是在地形、母质、耕种熟化活动等状况都比较一致的平原,土壤类型之间,通常处于逐渐过渡的状态,以至土种或变种的边界非常不明显,或者划分土种的主要依据是土层中、下部的土壤性质,而在地表很难察觉。因此,更应强调土壤实体界线的概念和特点。首先利用以上中小比例制图所介绍的土壤景观因素分析法,而大致确定边界可能发生变异的地区,随后即去实地检查,如果出现这种土壤边界不明显的特殊情况,则就只有用检查剖面和定界剖面进行内插,使它逐步接近所要求的误差范围,从而来确定边界。

其作法是:先在地形、母质、植被或农业利用上有明显差异的两种土壤上,确定两个主要剖面点,而两点之间必有边界存在。然后,在两主要剖面之间,逐段挖检查剖面及定界剖面,以缩小边界的范围。如此内插下去,直至寻找出两种土壤类型的边界点。最后,参照地形及其它标志,将若干点连接起来,即成土区的边界(图4—8)。

图4—8 内插法寻找土壤界线示意图

图4—9 放射法测绘土壤界线示意图(点击看大图)

2.测绘技术 大比例尺土壤制图的测绘技术主要有平板仪测绘和方格网测绘。

(1)平板仪测绘 为了精确地确定土壤边界,可以结合平板仪来测绘土壤边界。一般用大平板仪比小平板仪方便,因其可以精确测距与定方位,起到补充碎部测量的作用。测量方法用交会法、放射法或环绕法均可。如果用大平板测绘,为了减少平板仪的搬动可采用放射法测绘(图4—9)。但为在灌木林或高秆作物区作业,因视线小而用放射法不便时,可改用环绕法。

如用小平板仪测绘,可把小平板仪安放在土壤界线上,向左、,右土壤界线估测距离定点,也可获得较好的效果(图4—10)。

图4—10 小平板测绘土壤界线示意图(点击看大图)

(2)方格网测绘 凡在大片荒地或平原地区,由于地形过于平坦,即使有地形图,等高线也很稀疏,且又缺乏明显地物作为标志。在这种情况下,为取得精度高的土壤图,则以采用方格网法进行土壤调查与制图为宜。所谓方格网法是指在调查区内,用一定边长的方格布满整个区域。方格网的布置随精度要求而异。凡成图精度要求高,可用经纬仪定方格和用钢尺丈量距离;精度要求不高,可用棱镜直角仪或方线架定方格和用皮尺、测绳测距离。方格大小随调查要求与制图比例尺而定。其主、副基线的长短,取决于未来林网、渠系、机耕等因素。布置方格时,每条方格网边要求能通过各种地形部位与母质类型,以利于充分掌握土壤的分布规律。在测量方格网时,应将调查地区的主要地物如村庄、道路、河流、桥涵、石碑等尽可能测绘到方格网上。

在地面布置方格时,宜先在调查地区的中心,设置两条互相垂直的十字干线,即主、副基线。然后按规定方格边长(一般为100~200m长)沿十字干线向周围扩展。这样布置的方格比从边缘一侧向另一侧铺设的方格误差要小。每个方格的四角桩点,均需标明桩号,其方法可采用方格系 统编号,也可采用坐标系统编号。当方格网设置完毕后,即可同时进行测量与勾绘土壤草图。具体作法:即把每一方格的桩点作为测站,摆设仪器,用放射法测量地物、地貌特征点和土壤剖面点,将其绘在裱糊有方格图纸的图板上(按调查要求比例尺预先缩绘的方格)。在填图时,土壤调查人员可以此图为底图,到野外顺方格边,寻找土壤边界点,并不断交会在与地面方格相应的方格图纸上。最后,参照地形、植被等标志,将若干边界点相连,即构成土壤草图。

四、勾绘图斑界线的方法

在描绘各制图单元的图班轮廓时,应考虑地形等高线所表示的地表形态及有关地物标志,除母质因素或其它人为因素以外,决不允许有土壤界线不考虑地形因素而横穿几条等高线的情况,也不允许土壤界线有直线、直角等几何外形。

具体的制图单元与分类单元在土壤制图中的相应关系及不同制图比例尺所考虑的景观级别大小和制图方法可参考表4—4。

表4—4 不同比例尺的野外土壤制图特点比较

中小比例尺

制图特征

(1:10万~1:100万)

制图单位的相应的

主要土壤分类级别

以大区地貌和生物制图单位划分 气

制图方法

大比例尺 详细比例尺

(1:1万~1:5万)

(1:200~1:2000)

土类、亚类、土属

土种

变种

以中小地形为代表微地形或地表下的母质的地形—母质—土层位,一般难以靠明显的壤水文的地形景观

地面景观反映

的景观级别

候为代表的大区景参考,实地勾绘和检制图单位实地检查和勾为主勾绘土壤界线

查制图单位界线

以景观类型划分

以景观分异类型为主要根据详查的目的和

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