导 读
第三次全国土壤普查(以下简称“三普”)正在开展。笔者1977级北京农业大学土壤与农业化学专业,大学本科第四年起即参加第二次全国土壤普查(以下简称“二普”),硕士和博士论文均是土壤分类方向,工作以来一直坚持土壤发生分类、土壤调查和土地评价研究。因此,愿意解译 “二普”所使用的土壤分类系统和“二普”成果,目的是助力高效做好“三普”工作。
作者:张凤荣(中国农业大学土地科学与技术学院)
第三次全国土壤普查(以下简称“三普”)正在开展。笔者1977级北京农业大学土壤与农业化学专业,大学本科第四年起即参加第二次全国土壤普查(以下简称“二普”),硕士和博士论文均是土壤分类方向,工作以来一直坚持土壤发生分类、土壤调查和土地评价研究。因此,愿意解译 “二普”所使用的土壤分类系统和“二普”成果,目的是助力高效做好“三普”工作。
1. “二普”土壤分类系统的多学科基因解译
“二普”时,只有土类、亚类、土属和土种4级分类,并没国标《中国土壤分类与代码准》(GB/T17296-2000)中的土纲和亚纲两级。也就是说“二普”时并没有进行土纲和亚纲的两级土壤类型的调查制图。土纲和亚纲是“二普”完成后,为了进一步归纳土类而形成的高级分类,“三普”不必理会土纲和亚纲。
“二普”土壤分类系统是基于土壤发生学的分类;因此,土类是“二普”分类系统中的最基本的分类单位。土类是一定的成土条件综合作用下,经过一定的成土过程,具有特定的土壤剖面形态特征的一类土壤;也就是说,土类之间的差别,无论在成土条件、成土过程,还是在土壤剖面形态特征方面,都具有质的差别。土类代表着地球陆地表面的某一区域(面积有大小)自然地理综合体,也即三维空间的土壤-大气-植物连续体。如砖红壤土类是热带雨林下高度化学风化、富含游离铁、铝的酸性土壤;黑土是温带湿润半湿润草原下发育的有大量腐殖质积累的土壤。可以说,土类的分类思想和分类标准源自于土壤发生分类的“地理学基因”。
亚类是土类的续分,分类依据向其他土类过渡的成土条件或附加的其他土类的某些性质,但对决定其土类归属来说是次要的。如黑土的主导成土过程是腐殖质积聚,典型概念的亚类是(典型)黑土;而当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,是潴育化过程的结果,但这是附加的或称次要的成土过程,根据潴育化过程及其结果划分出来的草甸黑土就是黑土向草甸土过渡的过渡亚类。亚类划分目的是为了在调查制图时把渐变的自然地理空间尽可能细化,以服务更精细的土地利用规划。亚类也是按照成土条件-成土过程-土壤剖面形态特征综合划分。因此,亚类分类也是源之于“地理学基因”。
土属主要根据成土母质类型或岩性等地方性因素进行划分。如母质可粗略地分为残积物、坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、海积物、黄土状物质等;残积物根据岩性的矿物学特征细分为基性岩类、酸性岩类、石灰岩类、石英岩类、页岩类;洪积物和冲积物多为混合岩性,可根据母质质地分为砾石的、沙质的、壤质的和粘质的等等。如果说土类和亚类的分类主要依据气候和植被、地形等地理要素的话,土属分类主要依据的是区域地质要素,反映“母质”给土壤带来的影响。因此可以说土属的分类思想和分类标准源自于土壤发生分类的“地质学基因”。事实上,在土壤学还没有从地质学独立出来的时候,土壤就是按照风化壳类型划分的,如“花岗岩土”“石灰岩土”“冲积土”等等。
土种根据土壤发育程度和剖面的土层质地构型来划分。如山地残、坡积物上发育的土壤根据土层厚度,分为薄层(北方<30cm,南方<40cm)、中层(北方30—60cm,南方40—80cm)和厚层(北方>60cm,南方>80cm)三个土种。冲积物上发育的土壤,如潮土可根据土壤剖面的质地层次变化而划分土种,对于夹沙或夹粘土层,可根据该沙土或粘土层出现的部位高低分为浅位(距地表20~40cm)、中位(40~70cm)、深位(距地表大于70cm);也可根据该夹层的厚度分为薄层(10~20cm)、中层(20~50cm)和厚层(>50cm)。黑土、黑钙土根据腐殖层(所谓“黑土层”)的厚度划分土种。可见,土种分类标准选择的是影响土壤的持水保水能力、水分运行状况的土层的厚薄、不同质地土层的剖面构型等土壤性质。因此,土种的分类是基于田间管理的考虑,也可说土种分类源自于“农学基因”。
2. “二普”土壤类型图的解译
2.1土壤图图斑的内涵
土壤分类系统里的某一分类等级的一个类型,比如黑土,是依据我们现有对土壤的认知定义的一个概念,从而给土壤调查与制图提供一个标准。如果一个调查区的土壤性质与某个土壤类型的概念相一致,在勾绘土壤图时,就以这个土壤类型的名称命名该区域的土壤,从而形成土壤图图斑。
实际上,一个土壤图图斑内,并非只包括用来命名该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,我们是以研究土壤样本(土壤剖面)来鉴别土壤的,由于对土壤类型概念的理解不深或野外鉴别剖面错误,可能造成对观察土壤剖面的类型鉴别不准确。第二,土壤的变化是连续的,在保证对土壤剖面的类型鉴别准确的前提下,即使野外调查时鉴别类型剖面密度足够大,采用内插法划定的图斑边界存在误差也在所难免;何况由于人力物力原因,鉴别类型剖面密度很低的情况下。第三,由于制图比例尺的限制,那些小于上图面积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,与图斑名称也有出入。
总之,土壤类型与土壤图图斑是两回事,尽管它们有相同的名称。类型是纯粹概念性的东西,而图斑则是制图者根据土壤类型概念和客观存在的土壤实体所采取的一种主观性的制图综合。一般来说,随着制图比例尺的缩小,命名图斑的土壤类型的等级提高,图斑内的土壤的均一性进一步降低。即使在以最低级的土壤类型命名的大比例尺土壤图上,也很难保证图斑所表示的区域内的土壤全部属于所命名的土壤类型的范畴。
2.2“二普”以不同级别土壤类型命名的土壤图图斑的内涵
以土类和亚类一级的调查制图往往对应小比例尺调查制图,一个图斑在地面的空间范围是很大的。如上所述,土类和亚类都是在一定的成土条件综合作用下,经过一定的成土过程,具有特定的土壤剖面形态特征一组土壤。一方面,调查人员不可能看到已经成为过去式的成土过程;定义土类和亚类的成土过程只有专业人员才能够根据看到的剖面发生学土层或特征和成土条件综合进行推断,也只有对土壤发生分类非常有经验的专业人员,才能够准确辨别发生学土层或特征。另一方面,调查制图过程中,由于人力物力时间成本的限制,不可能挖那么多的剖面,对定义土类和亚类的发生学土层或特征的鉴别也就不可能有统计意义的精度。因此,野外划定土类和亚类的图斑界线往往根据成土条件来划。在小比例尺制图时,能够表征的成土条件往往是气候、植被和地形。那么,土类和亚类的图斑界线应该划在气候、植被和地形出现变异的地方。但是,气候、植被和地形,特别是气候,都是连续体,因此,土类和亚类图斑界线不可能准确。因此,如果在“二普”土壤图上一个图斑内挖掘剖面,发现与命名图斑的土类和亚类的类型概念不符,并不足为怪。特别是那些所谓的“过渡性”亚类的就更难以做到精准了。比如,根据定义,潮褐土和褐潮土二者都有粘化过程产生的粘化层和潴育化过程产生的的锈纹锈斑,让调查者根据粘化层明显还是锈纹锈斑特征明显(所谓占“主导地位”),或根据粘化层位置和锈纹锈斑特征层位置的来判别是潮褐土,还是褐潮土,是很困难的。另一方面,因为“二普”时给出的土壤分类系统只是一个分类表,各个土类和亚类并没有详细的定义,尤其是因为没有类型检索表,当一个剖面具有多种发生学土层(特征)时,对于分类位置的摆放,调查者的知识背景和经验的“裁量权”就很大。在这个问题上,以相对定量化诊断层和诊断特征为分类标准,且有检索表的中国土壤系统分类,在野外调查制图过程中就相对容易些,因为大家认定的标准一样。
土属一般根据成土母质划分。“二普”时,有地质图的地方,且调查员能够准确定位所在调查点的地质图位置,如果他以地质图上的岩性或沉积物类型来确定土属,那这个土属命名和图斑界线就具备地质图的精度。“二普”时,有些地方并没有地质图,那土属命名和图斑界线的精度就决定于调查人员自己判断岩石和沉积物类型的水平能力了。事实上,“二普”时,许多一线调查人员是没有土壤学和地质学知识背景的。
土种往往是大比例尺,依据的不是发生层和看不见摸不到的发生过程,就是很机械地依据土层厚度(山区)和剖面土构型(平原);因此,调查人员量测一下土层厚度,经过培训后判断一下土壤质地,还是能够掌握的。但山区受地形、成土母质和土壤侵蚀等影响,其土层厚薄变异很大,山区制图比例尺又较小,且交通和挖掘剖面不便,即使只是探测剖面深度这么一项简单的工作也并不容易,因此也很难保证山区土种图斑界线的准确。平原因为地形变异不明显,一般采用内插法划定的图斑边界;平原往往是耕地,一般制图比例尺大,挖剖面较多,因此其图斑界线的准确性决定于定界剖面或土钻密度和调查人员用手感鉴定质地的技术掌握程度。
3.“三普”工作中关于土壤类型调查制图的建议
“三普”工作的重点是“农田”,即耕地和园地。我对第三次全国土壤普查办公室公布的“三普”工作方案确定的普查对象重点是农田,普查内容的重点是耕层土壤的性状的理解是,“三普”的主要目标是全面摸清“二普”之后40年高度集约利用情形下的农田土壤的肥力状况,形成图件成果(此前虽然有地力监测点,但不足以形成土壤空间数据成果),以便以此为基础,监测农田土壤肥力变化,指导土壤可持续利用管理。
不过,既然是土壤普查,“三普”工作方案中还是安排了土壤类型普查、土壤立地条件普查等内容。因为只有搞清楚土壤类型普查、土壤立地条件,才能够进行土壤质量状况分析和为以后的高标准农田建设规划和中低产田改造规划以及对“三普”部分普查对象-可开垦为耕地的“未利用地”(如盐碱地)进行开垦评价与工程规划提供基础数据;因为土壤类型所反映的成土条件和剖面属性才是相对稳定的。基于此和前面关于“二普”土壤分类和“二普”土壤图的分析,笔者谈谈对“三普”关于土壤类型普查的建议。
如前两节分析,土类和亚类的划分依据的是成土条件、成土过程和土壤剖面形态特征综合划分,土类和亚类的也并没有精确的定义,调查制图图斑边界主要根据气候、植被和地形等成土条件,图斑之内的土壤出现与命名图斑的类型概念不一致是必不可免的这个现实,如果想通过为数不多的土壤剖面鉴别来实现修正/更新土类和亚类级别的土壤图,无论是理论上,还是方法上和工作组织路径上,都行不通。因此,没有必要进行土壤和亚类的调查制图,即使校核也没有必要。由于土类和亚类概念所反映的土壤发生层或发生特性在图斑内并不见得存在,那么能够从土类和亚类获得的相对精准的信息就气候、植被和地形。那么,要获得气候、植被和地形信息,利用气象台站数据插值和数字地形数据获得的气候、植被和地形则更精准,这对于进行耕作制度分区、水土保持分区、土地利用评价则更实用。
同土类和亚类图一样,基于前面对“二普”分类标准和调查制图成果的分析,土属图也不必更新。若想获得“成土母质”属性,可能利用地质图更反映实际。值得提出的是,与40年前不同,现在已经实现了全国地质图覆盖,而且很多地区的地质图的比例尺更比“二普”更大。
至于土种,很有必要重新调查制图。一方面是因为无论是高标准农田建设规划或中低产田改造工程规划,还是现有田间土壤水分管理(灌溉),都需要提供剖面土层厚度和质地剖面构型信息;另一方面,调查人员经过培训测一下土层厚度(山区),野外用手感鉴定剖面质地构型(平原)也做得到。需要指出的是原来“二普”土种分类的土层厚度标准对于不动土的现有耕地、园地的田间管理没有问题,但如果是有挖土填土的坡改梯工程或土地平整工程,那个土层厚度分类标准就太浅了。如果是评价山区“未利用地”可否开垦,那个土层厚度分类标准就更不够了。因此,拟定新的土种分类标准并据此重新进行土种调查制图,非常必要。当然,这要比采集耕层土样需要投入更多的人力和物力。不过,根据笔者的经验,采用“4S”方法,基于今天更为充足、精细的遥感影像数据、地形数据、地质数据和已经积累的土壤数据,肯定能够实现高效高质土种调查制图。
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