实习二 土壤剖面的现场观察

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一、目的
土壤的表征往往是它内在的本质反映,现场观察土壤的各种形态特征,可以部分地了解土壤的特征,通过本次实习希望能够初步掌握现场观察土壤的基本方法和技能。

二、使用工具
铁锹、镐头、罗盘仪、剖面刀、小铲、钢卷尺、朔料布、样品袋、标签、铅笔、标本盒等

三、操作步骤
(一)、观察地点的选择
观察地点的选择可根据植被、小气候、小地形、岩石和母质类型等因素,选择有代表性的地点。一般不要以路边断面作为观察剖面,也不要在人为影响比较大的地方(如肥堆、陷井、路旁等)设点观察或采集土样。

(二)、土壤剖面的挖掘
土壤剖面的设点位置选定后,即可开始挖掘。通常挖成长1.5~2 m、宽0.8 ~1m、深度以达到母质、母岩或地下水面(或深1 m左右)的土坑。土坑的观察面上方不要踩踏和堆土,以保持植被和枯落物的完整。最好在整个观察、记录和采样的过程中,剖面均能受到阳光照射。观察面的对面坑壁,可修成阶梯状,便于观察者上下。在山坡上挖掘土壤剖面时,应使剖面与等高线平行,且与水平面垂直。

在农田、苗圃、或种植园挖掘剖面时,应将表土与底土分别堆放在土坑的两侧,工作后填埋土坑时不应使土层搅乱。

剖面挖掘完成后,为显示土壤的主要特征,将剖面的一边修成光滑观察面,另一边用工作刀自上而下剔成自然状态,然后进行观察记载。

(三)、土壤剖面的观察与记载
土壤剖面形态特征的现场观察和研究是了解土壤的基本工作。通常对土壤剖面进行观察、记载、简易化验、现场讨论等几项工作。

为了现场工作的方便和统一记录的标准,土壤的现场观察常用一定的术语,下面将结合土壤形态的观察,参照土壤记载表加以说明。

1、观察点基本情况的记载

(1)编号:可自行编号或按调查队、班、组编号。

(2)观察地点:要写明观察剖面的详细地点,如省、县、乡、村及小地名或林场、苗圃、作业段、林班及标准地号。

(3)海拔高:根据地形图上标高点或海拔仪指示的高度记载,也可根据附近已知海拔高程来估算。

(4)地形:可分为大地形和小地形二种类型。大地形系指在相当大的面积内,某一种地形占据很大的地段,其海拔高度变化可从数十米到数百米以上,大地形的分类可参考表1。

小地形系每一种地形面积均较小,相对高差在10 m以下,可分为平坦(高差1 m以下)、较平坦((高差1~2 m以下)、起伏((高差2 m以上)等。

(5)坡向、坡度:根据手持罗盘来确定。坡向均用方向角表示,方向角的读法为自南或北起,读偏东或偏西若干度。如南偏东25º应写成“南25º东”(或S25ºE),北偏西80º应写成“北80º西”(或N80ºW)。方向角均不超过90º。在林业调查中坡向多以八个方向来记载,即:北坡(阴坡)、南坡(阳坡)、东坡、西坡、东北坡、东南坡、西北坡、西南坡等。

(6)地类:指土地现在利用情况,如:林地、迹地、农田等。

表1 地形分类

类别 海拔 相对高度 蚀积特征 地面特征
平原 <200 m 50 m 沉积为主 平坦、偶有浅丘孤山
盆地 盆心盆高差500 m以上 内流盆地以沉积为主,外流盆地不定,海拔较高的以侵蚀为主。 内流盆地地势平坦,外流盆地分割为丘陵
高原 >1000 m 比附近低地高出500 m以上 剥蚀为主 古侵蚀面或沉积面保留部分平坦,其余部分崎岖
丘陵 <500 m 50~500 m 流水侵蚀为主 宽谷低岭,或聚或散
中山 500~3000 m 500 m以上 流水侵蚀,化学风化为主。 有山脉形态,但分割较碎
高山 3000m 以上 冻裂作用极强,最高山上有冰川。 尖峰峭壁,山形高峻

(7)土壤母质:若系岩石区,应注意基岩种类及风化程度(不包括人工或自然移动过的岩石),土壤母质可分为残积和沉积两个类型(表2)。

土壤母质中夹杂的砾石种类也应注明,如石灰岩坡积物、花岗岩残积物等。

在经过人工堆积或客土的情况下,应注意写明物质种类及来源,如垃圾土、山泥、建筑沙石、炉渣等。

(8)地下水位:可根据剖面挖掘时地下水出露的深度来记载,或从附近水井中观测。

(9)排水及灌溉情况:根据地表径流,土壤透水性及土内排水等归纳为土壤排水情况。排水情况可分为三种类型:

表2 土壤母质分类

土壤母质 土壤母质分类
残积 残积物(各种岩石风化后就地形成)
沉积 水力
风力
冰川
重力 冲积物、洪积物、湖积物、海积物
黄土、沙丘
冰积物
坡积物
①排水不良——在土壤地下水面接近地表,土质粘重,呈兰灰色或具有大量锈纹、锈斑。

②排水良好——水分在土壤中容易渗透,多为质地较轻的土壤。

③排水过速——在较陡斜的山坡或丘顶,水分沿地表流失,很少进入土壤中,土壤经常干燥。或在某些砂土及砾质土壤上,土壤中大孔隙较多,水分一经渗入即行排出,植物因缺水,生长不良。

灌溉情况系指有无灌溉条件、灌溉方式(沟灌、畦灌、漫灌、喷灌或滴灌)以及灌水种类(井水、河水、湖水、污水)等。

(10)地面侵蚀情况:自然侵蚀现象主要有水蚀、风蚀及重力侵蚀三种类型。记载以水蚀情况为主,如遇有风蚀及重力侵蚀的情况时,再另行详细记载。

水蚀可分为土壤流失(片蚀)和冲刷(沟蚀)两类,土壤侵蚀情况表3标准记载:

(11)剖面位置:用绘制断面草图示意。

(12)植被情况:包括天然植被及栽培植物的主要种类、生长情况及覆盖度等各项内容。

乔木树种应按各树种的数量由多至少,依次记载。

自然植被总覆盖度是指所有植物的冠幅投影覆盖面积的百分数。

植被情况的填写最好能与植物调查结合进行。

表3 土壤片蚀和沟蚀等级及标准说明

片蚀等级 标准说明
无侵蚀
轻 度
中 度
强 度
剧 烈 枯落物层保留完整
枯落物层被部分流失
A1层部分流失
B层部分流失
母质或母岩层出露
沟蚀等级 标准说明
轻 度
中 度
强 度
剧 烈 侵蚀沟占地面面积<10%
侵蚀沟占地面面积10%-20%
侵蚀沟占地面面积20%-50%
侵蚀沟占地面面积>50%

(13)土地利用情况:包括土地经营管理、种植、耕作、灌溉、施肥、抛荒等情况应根据调查结果,尽量详细记载。

2、土壤剖面形态的记载

(1)层次深度及其代表符号:从地面开始起算,逐层记载各层的厚度,如0-5cm、5-10cm、 10-12cm、12-38cm、38-84cm、84-110cm。

森林土壤的层次还须标明代表符号:

表4 森林土壤层次代表符号

土壤层次 层次特征 亚层符号 层次符号
枯枝
落叶层 分解较少的新鲜枯枝落叶层
分解较多,用手易用于搓碎的枯枝落叶层
分解强烈、枯枝落叶已失去原有形态 L
F
H A0
泥炭质的泥炭层 AT
腐殖
质层 颜色较深的腐殖质聚积层
颜色较浅、有淋洗过程的腐殖质层 A1
灰化层 颜色灰白不稳固的片状结构灰化层 A2
淀积层 紧实、具有柱状、棱柱状或核状结构的淀积层 B1
B2
B3 B
母质层 无明显成土过层 C
母岩层 坚硬的基岩 D

 潜育层

碳酸盐聚积层
硫酸盐聚积层 G
Gc
Gs

当遇有上下到两层综合特征的层次时,可用过渡层的符号表示,如A1B,BC,Cg(潜育化的母质层)等。

耕作土壤层次没有代表符号,一般分为四层:耕作层(表土层或熟土层)、犁底层、心土层(半熟土层)、底土层(死土层)。

层次符号通常在对整个剖面形态观察之后,根据各层形态特征再行填写。

(2)颜色:土壤颜色是最易辨别的土壤特征,也是区分土壤最明显的标志。颜色可以反映某些土壤的肥力状况。土壤的主要颜色为黑、红、黄、白等色。

某些矿物(如石英、长石)或盐类(易溶盐、碳酸盐等)较多增加土壤的白色。

黑色一般来自土壤有机质,土壤越黑肥力常比较高。

红色是由于土壤中氧化铁引起的,干燥失水情况下的氧化铁呈鲜红色。氧化铁的失水程度不同,表现出多种颜色,有黄棕、棕黑、棕红等色。氧化铁在还原状态下则呈深兰、兰、绿、灰、白等色。

黄色为水化氧化铁所生成,因此,除母岩、母质为黄色以外,一般呈黄色的土壤多分布在排水较差或气候比较湿润的区域。而红色土壤常分布在排水良好及相对湿度比较低的区域。

在辨别土壤颜色时,常因光线强弱和土壤干湿程度的差异,产生土壤颜色判断的错误。所以观察土壤颜色时要求用湿润的土壤,在光线一致的情况下进行。颜色命名以次要颜色在前,主要颜色在后,如“红棕色”是以棕色为主,红为次色。

(3)结构:是由土粒排列、胶结形成的各种大小和不同形状的团聚体。观察土壤结构时可在自然湿度下,将一捧土在手掌中轻轻揉散,然后观察其大小、形状、硬度以及表面情况等。常见的土壤结构种类可参阅参5。

表5 常见的土壤结构类型(仅供参考)

结构类型 结构形状 直径(厚度)
(毫米) 结构名称




型 立


状 裂面和棱角不明显 形状不规则,表面不平整 >100 大块状
50-100 块状
5-50 碎块状
裂面和棱角明显 形状较规则,表面较平整,棱角尖锐。 >5 核状
近圆形,表面粗糙或平滑。 <5 粒状
形状近圆浑,表面平滑,大小均匀。 1-10 团粒状

状 裂面和棱角不明显 表面不平滑,棱角圆浑,形状不规则 30-50 拟柱状

50 大拟柱状
裂面和棱角明显 形状规则,侧面光滑,顶底面平行 30-50 柱状
50 大柱状

形状规则,表面平滑,棱角尖锐 30-50 棱柱状

50 大棱柱状


状 呈水平层状 >5 板状
<5 片状
微团聚体 <0.25 微团聚体
单粒类型 土粒不胶结,呈分散单粒状 单粒

(4)质地:即土壤的砂粘性。观察时可将土壤加水湿润后,用手测法来鉴别,其标准如表6。

(5)湿度:即土壤剖面各层次湿度的鉴别,可以了解该土壤毛管水活动的情况,以及土壤的保水、渗水性能。现场鉴定湿度的手测法标准如表7。

(6)紧实度:它反映着土壤的紧密程度和孔隙状况,土壤在干燥状态下的紧实度可以参阅表8的现场确定标准。

(7)新生体:在土壤形成过程中,由于水分上下运动和其它自然作用,使某些矿物质盐类或细小颗粒,在土壤内某些部位聚集,形成土壤新生体。新生体是判断土封识 性质、物质组成和土壤生成条件极为重要的依据(表9)。

(8)侵入体:即土壤中的掺杂物。它与土壤形成过程的物质移动和积累无关,如砖块、瓦片、木炭、填土、煤渣等物质。

(9)碳酸钙:在现场用1:3盐酸滴加在土壤上,根据产生泡沫的有无和强弱,来确定土壤化学性质和估测碳酸钙的含量。

(10)pH值:现场用混合指示剂在蜡纸上进行土壤pH值速测。如有必要可采集土样带回室内用酸度计测定。

(11)根量:剖面各层土壤的植物根量可根据其密集程度分为:盘结(占土体50%以上)、多量(占土体25%~50%)、中量(占土体10%~25%)、少量(占土体10%以下)、无根系等五级。若能鉴别出根系属于哪类植物,也应加以注明。

表6土壤质地的现场测定方法

土壤质地名称 放大镜下
观察 在母、食指间搓捻时的感觉。 在手掌中捻成条形 在手掌中捻成球形
粘土 可搓成致密的小片,表面油亮,有粘着感。 可捻成3 mm的细条,弯成2-3 cm小环时也不产生裂痕 搓成球形,压扁后,边缘完整。
重壤土 完全看不到砂粒 有细腻感,搓成小片表面光亮。 可捻成3 mm的细条,弯成2-3 cm小环再压扁时产生裂纹 搓成球形压扁后,边缘有小裂纹。
中壤土 除粉砂外有少量砂粒(10%-15%) 能搓成完整的小片,表面平滑,但不光亮。 可捻成3 mm的细条,但弯成2-3 cm小环时,即产生裂痕或断开。 搓成球形,压扁后边缘有裂缝。
轻壤土 小砂粒很多(25%-30%) 能搓成完整的小片,但表面粗糙。 只可捻成3 mm以上的土条,用手提起时,即碎裂成段。 能搓成球,压扁时裂缝很多。
砂壤土 砂粒约占50% 在指间有粗糙感,能搓成不完整的小片。 几乎不能捻成土条。 能搓成球,表面粗糙,稍按压即散碎。
砂土 只有砂粒 在指间有粗糙感,搓捻时散碎。 根本捻不成土条。 无论含多少水分,也不能搓成球。
表7 土壤湿度估测参考标准(手测法)

土性 湿度
一级 二级 三级 四级 五级
干 稍润 润 潮 湿
砂性土(砂土、砂壤土、轻壤土) 无湿的感觉,土壤松散,含水约3% 稍有潮的感觉,土块一触即散,含水约10% 有湿的感觉,可捏成团;放手不散,含水约15% 手握后有湿痕,可握成团,但不能任意变形,含水约20% 捏时出水,含水约25%
壤性土(中壤土、重壤土) 无湿的感觉,多成块成团,可以捏碎,含水约4%-7% 微有湿的感觉,土块捏时易碎,含水约10% 有明显湿的感觉,用手滚压可成型,但落地就碎,含水约15% 能成团成条,落地不碎,含水约20%-25% 粘手,可成型。但易变形,含水约25%-30%
粘性土(粘土) 无湿的感觉,土块较大,坚硬难碎,含水约5%-10% 微有湿的感觉,土块用力捏压时易碎,含水约10%-15% 有明显湿的感觉,用手滚压可成各种形状,但开裂,含水约25%-30% 能搓成粗条,但有裂痕,搓成细条即断裂,含水约25%-30% 粘而韧,能成团,成条,成片,不开裂,表面滑润,含水约35%-40%

(12)石砾含量:根据在土壤剖面上裸露的石砾可占面积来估算百分数。

(13)土壤综合特征:系整个土壤剖面形态特征的综合,可做为土壤利用的直接参考资料,各项均可以利用土层的特征为标准进行记载。

(14)土壤名称:通过调查访问,可以记载当地群众生产中的习用名称。若无从了解时也可沿用学名。

表8 土壤紧实度标准

等级 方法
用小刀插入或划痕 用手掰土块
极紧实 用很大力也不易把小刀插入剖面,划痕时,痕迹明显但很细 土块用手掰不开。
紧实 用很大的力才能把小刀插入剖面中1-3 cm,划痕时,痕迹粗糙,划痕的边缘不齐。 用力可将土块掰开。
适中 稍用力就可将小刀插入剖面中1-3 cm,划痕时,痕迹宽而匀。 土块比较容易掰开。
疏松 用较小的力,就可将刀插入剖面中5cm以上,但土壤尚不容易脱落。 土块很易散碎。
松散 用较小的力,很容易将小刀插入,且土壤随小刀经过之处,随即散落。 土壤松散,没有粘结性。
表9 土壤中主要新生体种类

新生体种类 化学成分 土壤特征
盐结皮 盐霜 易溶性盐类 土壤中含有可溶性盐类
锈斑、锈纹铁盘、铁锰结核 氧化铁
氧化锰 近代或过去有水湿交替
假菌丝、石灰结核、眼状石灰斑 碳酸钙 碳酸盐土壤,可根据这些新生体的分布,判断碳酸盐的移动情况(四)、土壤标本和分析样品的采集
当土壤剖面观察和记载完成后,即可着手采集土壤标本和分析样品。

1、土壤整段标本的采集方法:在土壤剖面垂直的坑壁上,掘出一个与整段标本木箱大小相吻合的长方形土柱(长100cm、宽20cm、厚5cm),然后将箱框套在土柱上,将箱框中凸出部分削平后,把箱盖盖上,用螺丝钉旋紧,再从箱底面切土,使整段标本逐渐脱落下来。将装满木框而过多的土壤用剖面刀从标本箱底面除去,旋上底板。在箱盖上写明编号、时间、地点、采集者和土壤名称,同时在箱侧面也应写明剖面编号。

土壤整段标本是为了陈列土壤资源而采集的,一般情况下应用不多。

2、土盒标本的采集方法:土盒标本可用木盒和纸盒,盒内分成数格,供存放各层土壤。土盒标本可供比较土壤和进一步观察形态特征,所以土盒标本应采集该层中最有代表性的部分,首先应从剖面的下部层次采集,并放入盒中最下一格,逐层向上采集,以避免上层对下层之沾染。采集完毕后在土盒上写明编号、时间、地点、采集者和土壤名称,并在土盒侧面注明各层深度。

3、土壤剖面分析样品的采集方法:分析样品一般是从每层的中间部分采取,若土层过厚则可在该层的上部或下部各取两个样品。分析用的样品一般不少于0.5~1.0 kg,若土壤中含有大量石块和侵入体时,应采样2.0 kg以上。取样时先从剖面下部层次开始,所取出的土样分层分别装入牛皮纸袋或布袋内,(含水较多的样品可用塑料袋)。各样品采集后,用铅笔分层填写土样标签。并将标签下部撕下叠好放入袋内,上部绑在样袋外面,然后将一个剖面的各层土袋捆在一起带回。没有标签或标签填写模糊的土袋都是没有意义的样品。

(五)、现场观察、记载的注意事项
1、现场记载均应使用铅笔,不要用钢笔或原珠笔,以避免钢笔记录遇水后模糊不清或原珠笔记录经久退色。

2、现场观察的记录只能在未离开现场时进行修改,不得在离开现场后任意涂改。

3、观察记载表中各项应尽可能填写完整。未经观察的项目应留下空格;经调查而无结果的项目应将格内划“/”表示,不应留以空格。