灰化土

寒温带针叶林植被下发育的土壤

寒温带针叶林植被下发育的土壤。广泛分布于欧亚大陆北部和北美洲的北部，东西呈连续带状，南半球仅见于山地垂直带中。约占地球陆地面积的9%。在中国，主要分布于大兴安岭北端和青藏高原边缘山地。在冷湿针叶林下，土壤终年处于湿润状态，从而创造了还原淋溶的条件；以真菌为主体的微生物分解林下凋落物，产生以富里酸占优势的大量有机酸，而又得不到中和，使土壤溶液保持酸性至强酸性。在强酸性条件下，有机酸使土体发生螯合淋溶和淀积作用，形成灰化土。

简介

寒温带低温潮湿气候和针叶林植被下发育的强酸性、底层有铁铝淀积的土壤。中国也称漂灰土。在欧亚大陆北部和加拿大呈连续带状分布，在中国大兴安岭中北部和青藏高原东南边缘的高山、亚高山垂直地带有小面积分布。在冷湿的针叶林下，土壤上层具有深厚的枯枝落叶层(01)和半分解的枯枝落叶层(02)。凋落物分解形成的强酸性有机酸，破坏了硅酸盐，使之以腐殖质、铁铝氧化物状态向下淋溶淀积，形成灰白色、氧化硅相对富集的灰化层(A8sub>2)。在地表常有滞水，土壤处于湿润状态时，又伴有嫌气还原，亚铁淋溶，出现离铁现象，灰白色土层中具有锈色斑纹。其下有暗色腐殖质淀积层(Bh)和铁铝氧化物淀积层(Bir)。灰化土具有质地上粗下粘特征，呈强酸性反应(pH4.0～5.5)，盐基饱和度低，剖面分异明显的基本特征。若A2层更加灰白，底层(B层)铁铝、腐殖质结合成盘状，称灰壤。美国土壤系统分类中称之为灰土。灰化土分布区是中国重要的林木生产基地，那里气候冷湿，土层浅薄，肥力较低，不宜大面积农用，局部垦殖可栽种春麦、马铃薯。灰化土亦为灰化土大类下的一个亚类名。灰化土可分灰化土、棕色灰化土、潜育灰化土三个亚类（据中国科学家划定的分类方法）。其中灰化土亚类灰化程度较强，剖面构型为0－AH－E－Bsh－C型，剖面中有明显而较连续的灰白色灰化层，并有明显的铁、铝淀积层，腐殖质亦有一定淀积。

地理分布

灰化土广泛分布在北半球的北部，在欧亚大陆北部和北美洲北部，呈纬向绵延展布，其中包括欧洲的挪威、瑞典、芬兰、波兰和前苏联欧洲部分，亚洲的西伯利亚，北美的加拿大和美国中北部都有分布。在南半球由于相应的纬度地带为水域所占据，缺乏广阔的灰化土发育地区，因而没有灰化土分布，据统计，本类土壤在全世界分布的总面积约1283万平方公里，占世界陆地总面积的9.3%，此外，世界各地高山地区亦有分布，其面积约900万平方公里，占世界陆地总面积的6%，前苏联境内的灰化土面积最大，占灰化土类面积的50%以上。

中国灰化土面积较小，只在大兴安岭北端与青藏高原某些高山亚高山垂直带中有所发现。但面积未有很好统计。

成土条件

气候

灰化土分布在寒温带湿润气候区，其南界大致与北纬50°线相当，气候的特点是冬长而寒冷，气温的季节变化很大，降雨集中在夏季。欧亚大陆东西部气候有很大差异，大陆西岸属常湿温暖气候，年平均温度在0℃左右；大陆西部较暖，年均温4—5℃，东部较低，低至-7～-8℃，自西而东递降；一月平均气温，西部-5～-15℃，东部-18～-20℃；7月平均气温，北部10～12℃，南部16～20℃。年降水量自西向东递减，西部沿海1000毫米以上，中部300～600毫米，东部300～400毫米，东北部最少为200～300毫米。在北美洲灰化土分布区内，1月平均气温在-20℃以下，7月平均气温16～18℃，年降水量西部和北部为250～500毫米，东部可达500～1000毫米。在中国灰化土分布区，年平均温度-1～-5℃，1月均温-30℃，绝对低温-50℃，≥10℃积温为1500～1700℃，年降水量400～500毫米，干燥度<1.0，冻层深度2—3米。

寒温带虽然降水量不多，但低温冬冻，积雪很厚，大大降低了水分蒸发作用，永冻层广布，地表水分充足，利于淋溶和潜育作用的进行。

植被

灰化土的植被以针叶林为主，主要树种如云杉属、冷杉属、松属、落叶松属等。在欧亚大陆，西欧的森林成分比较单纯，以云杉和松构成单一的景观，向东则由西伯利亚松、云杉、落叶松、矮小的西伯利亚松等替代。在北美针叶林比较复杂。排水良好的地带有云杉、冷杉等；排水不良的地带则有黑冷杉、杰克氏松、落叶松和美洲落叶松为主。在中国，大兴安岭北端的针叶林区，以杜鹃、落叶松或樟子松为主，西南高山，亚高山地带则以杜鹃、冷杉及云杉为主，灰化土南部，阔叶树种成分增多，构成混交林亚带。由于灰化土区的土壤冻结期比较长，结冻和解冻时对植物根系的影响，加上在针叶林下光线不充足，致使林下草本植被稀少，地被植物多数是苔藓、地衣或蕨类等低等植物生长，林下亦常常引起沼泽化现象。

地形与母质

灰化土分布区的地形多为山地和丘陵或平原，一般坡度较平缓，成土母质多为更新世冰川沉积物，还有砂岩、泥岩、粘土以及石灰岩风化物，在中国亦有母质为火山灰的。一般在渗透性强的砂性母质上灰化土发育最快。

成土过程

灰化土最大的特点是具有灰化淀积层，因此其成土过程主要是灰化层形成过程和淀积层形成过程。

灰化层形成过程

在冷湿针叶林下，微生物对有机质的分解缓慢，凋落物层逐年增厚，加之泥炭层发育，其含水量可高出其本身重量的两倍以上，从而创造了还原淋溶作用的有利条件。针叶林凋落物中含单宁、树脂、蜡质等较难分解的物质较多，导致半腐解凋落物在地表积累，而这些物质盐基含量很少，凋落物分解所形成的有机酸不能完全被盐基中和，造成很强的酸性环境，适于真菌生活，在真菌为主的微生物作用下，一方面使有机质矿质化，释放出各种盐基，同时产生了富里酸，这是灰化淀积过程的主要条件。富里酸的酸性很强，离解度大，亲水性强，溶液渗入土体，由于氢离子的代换，使盐基被代替并淋失。在低温潮湿条件下，有机质分解缓慢，释放的盐基不足以中和富里酸，游离的氢离子随着下渗的水分大量进入残落物层以下的矿质土层中去，从而引起灰化过程的进行，灰化过程大致可分为下列四个阶段：

第一阶段，碳酸盐分解淋溶阶段氢离子进入矿质土层后，首先与土壤中的碳酸盐发生作用，引起钙、镁等盐基的分解，形成富里酸钙和富里酸镁，随水淋溶到剖面下层；

第二阶段，代换性盐基分解淋溶阶段当碳酸盐分解淋溶后，富里酸继续与土壤矿物质中的代换性盐基相互作用，使盐基被氢离子代换淋溶，并使粘粒不断分散和淋溶；

第三阶段，铁、铝、锰分解淋溶阶段在冷湿嫌气条件下，铁、锰被还原为Fe2+、Mn2+并与下渗的腐殖酸形成络合物而发生淋溶，使红、黄色的氧化铁和黑色的氧化锰转化成Fe2+、Mn2+淋失后，在腐殖质层之下，土壤颜色逐渐变浅。由于不断进行酸性淋溶的结果，表层细颗粒被淋溶造成土壤质地逐渐变粗，在铁锰不断还原淋溶的同时，因土壤胶体逐步为氢所饱和，并使高岭石破坏，形成可溶性的铁，铝、硅等富里酸络合盐，以胶体溶液或真溶液的状态下淋，并析出非晶质粉末状的二氧化硅，形成白色片状结构或无结构的灰化淋溶层。

淀积层的形成

从灰化层下淋的富里酸钙、镁、铁、锰等盐类和少部分无机酸的盐类以及铁、铝、硅酸胶体等到了下层，由于酸性溶液受到愈来愈丰富的盐基的中和而使盐类淀积，由于上层真菌分解过程中消耗了大量的氧气及灰化层潮湿状态造成的不透气性，在其下土层中氧气不足，嫌气微生物的活动以及溶胶物质的凝聚而使淀积下来的各种盐类形成红棕色或红褐色的淀积层，甚至形成铁磐或粘磐层。在淀积层以下，由于通气不良，有可能有带灰白色或灰绿色的潜育层形成。一般情况下，在灰化淀积层形成的同时，还进行着腐殖化过程。

世界上灰化土呈巨大的水平地带状分布，南北跨度大，许多高山垂直带谱中亦有分布，各地区灰化土形成的自然条件的差异亦是很大的。因此，其成土过程中反映出来的土壤性质亦有许多差异。例如，中国大兴安岭北端的灰化土与前苏联和北美灰化土有所区别，就是与中国高山地区灰化土亦有差别，大兴安岭北端地处高纬地带，海拔较低（800米上下），气候寒湿，受永冻层顶托，淋溶作用较弱，虽有Bt层，但腐殖质淀积层不发育，而在西南高山地区，海拔高，雨量大，气候湿冷，土壤粘粒略有下移，但无粘粒淀积，腐殖质淋溶淀积作用强，多形成腐殖质漂灰土。由于地区性差异，各国的分类指标和土壤的命名上也有所不同，例如，美国土壤分类系统的灰土分类指标中，漂白层和灰化淀积层的全部土层，游离铁百分数与碳百分数之比小于6，灰化土的阳离子交换量很低，灰化层阳离子交换量美国约7厘摩尔（+）每千克土，前苏联0.8—12厘摩尔（+）每千克土。盐基饱和度也低，美国约29%，前苏联为20—29%，有些层次盐基饱和度经常小于10%等，这和中国大兴安岭北端的灰化土阳离子交换量高（灰化层为19～22厘摩尔（+）每千克土）盐基饱和度高（灰化层一般<40%，高山达70～85%）就有很大区别。在命名上，传统称为灰化土，而中国则称为漂灰土，这也反映了各地区灰化土的成因上有某些实质上的差异。

主要性状

诊断层和诊断特性

美国灰土的特征是有粗暗色表层，漂白层和灰化淀积层的全部亚层，通常游离铁百分数与碳百分数之比小于6。灰化淀积层是灰化土的诊断层。

形态特征

灰化土剖面分异明显，土体构型为O-Ah-E-Bsh-C型。表层为暗色凋落物层（O）；有机质淀积层（Ah）；灰白色淋溶层（E），此层含硅质白色粉末多，薄片状结构，在森林植被下有些漂白层呈粉红色，在酸性灌丛下呈灰色；淀积层（Bsh）呈黄棕色，有铁锰胶膜，有的还有硬磐和铁磐；剖面中下部多为冰冻风化产物，在30—50厘米处即出现冻层或碎屑状冰块。

理化性质

1.表层有机质含量高，可达400克每千克以上，向下锐减。腐殖质组成中以富里酸为主，胡敏酸与富里酸比值低于1.0，在底土层可低于0.3。

2.土壤呈酸性反应，pH常低于5.5或5.0。

3.交换性酸量较高，高者达10厘摩尔（+）每千克土以上，且以灰化层最多，可达15厘摩尔（+）每千克以上，表土层交换性氢占交换性酸量的40—50%以上，而淋溶层和底土层约占10～13%。

4.阳离子交换量低，一般低于12厘摩尔（+）每千克土以下，而中国大兴安岭北端的漂灰土则较高，达19—22厘摩尔（+）每千克。盐基饱和度低，一般低于29%，而中国灰化土<40%，高山灰化土则达70～85%。

5.整个剖面中各种氧化物均有明显的流失，尤以Ah和E层最显著，除了钙、镁、硅等大量淋失外，铁、铝有明显的淋溶淀积。

6.粘粒含量从表层向下明显增高，淀积层粘粒含量有些可为灰化层的两倍左右，质地有明显的突变性。粘土矿物沿剖面有明显的变异。土壤薄片显微观察发现：原生矿物如长石、云母等在风化中遭受冻裂、绢云母化、铁质化及水化等，由此导致次生粘土矿质蚀变，形成新的粘土矿物，而粘土矿物沿剖面分布亦有极大的变异，灰化层和表层以蒙脱石与高岭石为主，而底层则以水云母、蛭石及绿泥石为主，说明灰化土形成过程中，发生了水云母→蛭石→蒙脱石→高岭石、由2∶1型向1∶1型的蚀变过程。此外，灰化土的贮水能力也是有限的，所以对大部分作物来说，灰化土是天然的瘦土。

分类

中国的灰化土，只分出一个正常灰化土亚纲和正常灰化土一个土类，美国土壤系统分类中在灰土纲之下分为潮湿灰土，铁质灰土，腐殖质灰土和正常灰土四个亚纲，然后再依据诊断层性质与生物气候带划分出土类，如正常灰土亚纲分为薄层铁磐正常灰土，脆磐正常灰土、冷冻正常灰土、热带正常灰土、弱发育正常灰土等土类。现将各种分类归纳为四个亚类：

1.灰化土（Typicpodzolicsoil）相当于美国土壤分类的冷冻正常灰土（Cryorthods），联合国土壤分类中的典型灰壤（Orthicpodzols）、不饱和灰化淋溶土（Dystricpodzoluvisols）。具有灰化土的典型特征。

2.生草灰化土（Podzoluvisols）相当于美国分类的冷冻腐殖质灰土（Cryohumod），联合国分类的腐殖质灰壤（Humicpodzols）、饱和灰化淋溶土（Eutricpodzoluvisols）。分布在森林变稀疏、草本植物发展的地带。其特点是在50厘米深度内缺水，土壤有机质含量增加，胡敏酸加多，代换量较大，盐基饱和度提高，酸性降低。

3.潜育灰化土（Glegicpodzolicsoil）相当于美国分类的部分冷冻潮湿灰土（Crya-quods），联合国分类的潜育灰壤（Glegicpodzols）。土壤上层出现潜育化特征，在灰化淀积层中或在其上缺少薄铁磐。剖面呈O-Ah-Eg-Bgs-Cg型。

4.棕色灰化土相当于正常灰土亚纲的部分正常灰土（Orthod），联合国分类的弱发育灰壤（Leplicpodzols）。灰化过程较弱，剖面构型为O-Ah-E-Bs-C型，无明显灰白色层次，呈浅棕色，铁铝淀积较明显，腐殖质的淀积不明显，分布于海拔与纬度稍低的地区。

利用与改良

世界上灰化土分布区大多为天然林地，作为森林、牧地、干草地（haylend）和种植农作物，而中国灰化土分布区是中国重要林业生产基地之一。在森林采伐时，应尽量减少土被的破坏，以免引起水土流失和降低土壤肥力。

由于气候冷湿，土层浅薄，强酸性，结构差，植物养分缺乏，肥力低，一般不宜于大面积农用。

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