紅壤的形成與利用課件

1、第六章 紅壤的形成與利用 紅壤在中亞熱帶濕熱氣候常綠闊葉林植被條件下，發(fā)生脫硅富鋁過程和生物富集作用，發(fā)育成紅色，鐵鋁聚集，酸性，鹽基高度不飽和的鐵鋁土。紅壤、黃壤、磚紅壤可統(tǒng)稱之為鐵鋁性土壤（以下簡(jiǎn)稱其為鐵鋁土），燥紅土在我國土壤分類中屬半淋溶土綱。它們廣泛分于我國的亞熱帶與熱帶，北起長江，南至南海諸島，東起東南沿海和臺(tái)灣諸島，西到橫斷山脈南緣，包括粵、桂、閩、贛、湘、鄂、皖、江、浙、川、黔、滇、臺(tái)灣、海南及西藏的東南部，總面積113.3萬km2，占全國總面積的13.39，是我國熱帶與亞熱帶的稻、棉及經(jīng)濟(jì)作物、水果等重要產(chǎn)區(qū)。由于這些土壤的特殊氣候條件，這些鐵鋁性土壤具有一系列其自身的共同形

2、成與特征。第一、鐵鋁土的形成特點(diǎn)： 由于其生物氣候的特殊性，即高溫與高濕的氣候條件，使母巖進(jìn)行徹底的地球化學(xué)風(fēng)化，在土壤形成中即進(jìn)行脫硅富鋁化過程。一般首先是原生礦物的強(qiáng)烈水解，形成一些簡(jiǎn)單的化合物。第二階段：由于水解風(fēng)化中形成較大量的堿金屬與堿土金屬，使風(fēng)化溶液呈中性至微堿性，因而形成堿性的所謂硅酸淋溶。第三階段，由于風(fēng)化鹽基的進(jìn)一步淋溶而使土體上部酸化，因而使鐵、鋁膠體開始活動(dòng)，在干濕交替的氣候條件下，一方面是鐵的氧化物膠體蒙覆于粘粒表面，在土壤干旱期變?yōu)獒樿F礦與赤鐵礦，使土壤顆粒變紅，即所謂紅化過程；另一方面是粘土礦物的進(jìn)一步破壞，形成高嶺石，以至三水鋁石，這就是富鋁化過程的最后階段。

3、根據(jù)以上這種亞熱帶和熱帶的土壤形成的富鋁化特點(diǎn)，P杜喬富爾將之分為三個(gè)風(fēng)化相，即鐵硅鋁化過渡到鐵紅化，最后到鐵鋁化。第二、鐵鋁土的基本特征：1化學(xué)風(fēng)化過程強(qiáng)烈。礦物的水解、脫鉀、脫鹽基、脫硅等過程能迅速和徹底地進(jìn)行，最后殘留于土體中者僅以高嶺石和鐵、鋁氧化物為主，土體中原生礦物和蝕變礦物很少。所以，它超出了生物化學(xué)風(fēng)化所影響的范疇，而稱之為地球化學(xué)風(fēng)化。2剖面深厚。在正常條件下，真正的土體（ A B）厚度僅12m，而這類土體下的風(fēng)化殼層（包括運(yùn)積風(fēng)化殼）可達(dá)1020m以上。3土壤肥力低。即所謂酸、粘、瘦、蝕等不良的物理性狀與化學(xué)性狀，與氣候生產(chǎn)力不協(xié)調(diào)，因此，必須重視鐵鋁土的利用與改良。 4由

4、于高溫、多濕，鐵的氧化物在土體中表現(xiàn)突出的顏色，如赤鐵礦、褐鐵礦等水化度低，為紅色；針鐵礦水化度高，為黃色等。第三、我國的鐵鋁土類型及其分布規(guī)律：我國的鐵鋁土包括： 中亞熱帶的紅壤南亞熱帶的赤紅壤 熱帶磚紅壤屬于垂直帶結(jié)構(gòu)內(nèi)的黃壤。 這都是以強(qiáng)烈富鐵鋁化成土作用作為其特征的。此外，還有分布于比較干旱地區(qū)的燥紅土，它是屬于半淋溶土綱，富鋁化不明顯。一、分布與形成紅壤是我國鐵鋁土綱中位居最北、分布面積最廣的土類，總面積5690萬hm2,多在北緯2531之間的中亞熱帶廣大低山丘陵地區(qū)。年平均氣溫1620，10 積溫50006500，年降水量8002000mm，干燥度1.0，無霜期225350天，是濕

5、熱的海洋季風(fēng)性典型亞熱帶氣候區(qū)。其代表性植被為常綠闊葉林，主要由殼斗科、樟科、茶科、冬青、山礬科、木蘭科等構(gòu)成，此外尚有竹類、藤本、蕨類植物。成土母質(zhì)主要有第四紀(jì)紅色粘土，第三紀(jì)紅沙巖、花崗巖、千枚巖、石灰?guī)r、玄武巖等風(fēng)化物，且較深厚。第四紀(jì)紅色粘土的四個(gè)層段：均質(zhì)紅土層焦斑層礫石層網(wǎng)紋層國際上對(duì)紅壤研究較多，我國第二次土壤普查確定為鐵鋁土綱中的一個(gè)土類，相當(dāng)于美國土壤診斷分類中高嶺濕潤老成土、強(qiáng)發(fā)育濕潤老成土、高嶺弱發(fā)育濕潤老成土。聯(lián)合國土壤分類中的正常強(qiáng)淋溶土。在中國土壤系統(tǒng)分類（修訂方案）中部分紅壤相當(dāng)于富鐵土。二、紅壤的成土過程、剖面形態(tài)、基本性狀與診斷特征 （）紅壤的形成過程紅壤是中

6、亞熱帶生物氣候旺盛的生物富集和脫硅富鐵鋁化風(fēng)化過程相互作用的產(chǎn)物。1脫硅富鐵鋁化過程2生物富集過程1脫硅富鐵鋁化過程在中亞熱帶生物氣候條件下，風(fēng)化淋溶作用強(qiáng)烈，首先是鋁（鐵）硅酸鹽礦物遭到分解，除石英外，巖石中的礦物大部分形成各種氧化物。開始由于K、Na、Ca、Mg等的氧化物存在而使土壤溶液呈微堿性至中性，所以硅酸開始移動(dòng)。由于各種風(fēng)化物隨水向下淋溶，土壤上部的pH值就逐漸變酸，含水氧化鐵、鋁則開始溶解，并具流動(dòng)性，這種SiO2 、Fe2O3 、Al2O3 的溶解、淀積與pH的關(guān)系如圖62所示。從這當(dāng)中也可以看出，當(dāng)土壤溶液的pH值達(dá)6.57.0時(shí)，SiO2 的溶解度曲線明顯上升。為了區(qū)別于灰

7、化過程的酸性淋溶而將SiO2 的淋溶稱之為堿性淋溶，或中性淋溶。這也是富鋁化過程的實(shí)質(zhì)之一，即脫硅富鋁化。旱季鐵鋁膠體可隨毛管上升到表層，經(jīng)過脫水以凝膠的形式形成鐵鋁積聚層，或鐵鋁結(jié)核體。含水鐵、鋁氧化物一般向下移動(dòng)不深，因?yàn)橥馏w上部由于植物殘?bào)w的礦化所提供的鹽基較豐富，酸性較弱，故含水鐵、鋁氧化物的活性也較弱，大多數(shù)沉積下來而形成鐵鋁殘余積聚層。因此，紅壤的脫硅富鋁化的特點(diǎn)是：硅和鹽基遭到淋失，粘粒與次生粘土礦物不斷形成，鐵、鋁氧化物明顯積聚，如圖63所示。據(jù)湖南省零陵地區(qū)的調(diào)查，紅壤風(fēng)化過程中硅的遷移量達(dá)2080，鈣的遷移量達(dá)7799，鎂的遷移量5080，鈉的遷移量4080，鐵、鋁則有數(shù)倍

8、的相對(duì)富集。紅壤這種脫硅富鐵鋁化過程是紅壤形成的一種地球化學(xué)過程。2生物富集過程在中亞熱帶常綠闊葉林的作用下，紅壤中物質(zhì)的生物循環(huán)過程十分激烈，生物和土壤之間物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化和交換極其快速。表現(xiàn)特點(diǎn)是在土壤中形成了大量的凋落物和加速了養(yǎng)分循環(huán)的周轉(zhuǎn)。在中亞熱帶高溫多雨條件下，常綠闊葉林每年有大量有機(jī)質(zhì)歸還土壤。每年每公頃常綠闊葉林約40t，溫帶闊葉林810t。同時(shí)，土壤中的微生物也以極快的速度對(duì)調(diào)落物礦化分解，使各種元素進(jìn)入土壤，從而大大加速了生物和土壤的養(yǎng)分循環(huán)并維持較高水平而表現(xiàn)強(qiáng)烈的生物富集作用。 以上說明，紅壤雖然進(jìn)行著脫硅、鹽基淋失和富鐵鋁化過程，但同時(shí)也進(jìn)行著生物與土壤間物質(zhì)、能量

9、轉(zhuǎn)化交換和強(qiáng)烈的生物富集，豐富了土壤養(yǎng)分物質(zhì)來源，促進(jìn)了土壤肥力發(fā)展。紅壤就是在富鋁化和生物富集過程相互作用下形成的。（二）剖面形態(tài)在生長比較茂密的植被情況下，紅壤剖面以是均勻的紅色（10R 5/8）為其主要特征。Ah層：一般厚度為2040cm，暗棕色（ 10 YR 3/3），植被受到破壞，腐殖層厚度只10 20cm；Bs層：為鐵鋁淀積層，厚度0.52m，呈均勻紅色（10R5/8）或棕紅色（10R5/6），緊實(shí)粘重，呈核塊狀結(jié)構(gòu)，常有鐵、錳膠膜和膠結(jié)層出現(xiàn)，因而分化為鐵鋁淋溶淀積（BS）與網(wǎng)紋層（Bsv）等亞層; (S鐵鋁 v網(wǎng)紋層 )Csv層：包括紅色風(fēng)化殼和各種巖石風(fēng)化物，呈紅色、橙紅色（

10、10R68），另外，在B層之下，有紅色、橙黃色（10 YR78）與灰白色（10Y51）相互交織的“網(wǎng)紋層”。隨地下水升降氧化還原交替使鐵質(zhì)氧化物的還原和氧化而凝聚淀積而成;水分流動(dòng):在紅色土層內(nèi)，水分沿裂隙流動(dòng)使鐵、錳還原流失形成紅、橙、灰白色條紋斑塊而成；生物作用:生物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳,有機(jī)酸使鐵錳溶解；地質(zhì)時(shí)期濕熱氣候條件下形成,不均勻風(fēng)化作用、不同巖石碎塊形成不同顏色。Csv網(wǎng)紋層成因：（三）基本性狀與診斷特征花崗巖發(fā)育的紅壤 1紅壤典型土體構(gòu)型為： AhBsCsq型(q次生硅積聚層)或AhBsBsvCsv。 2紅壤有機(jī)質(zhì)通常在20g kg-1以下，腐殖質(zhì)HF為0.30.4，胡敏酸分

11、子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分散性強(qiáng)，不易絮凝，故紅壤結(jié)構(gòu)水穩(wěn)性差，因富含鐵鋁氫氧化物膠體，臨時(shí)性微團(tuán)聚體較好。 3紅壤富鋁化作用顯著，風(fēng)化程度深，質(zhì)地較粘重，尤其在第四紀(jì)紅色粘土上發(fā)育的紅壤，粘粒可達(dá)40以上。4紅壤呈酸性一強(qiáng)酸性反應(yīng)，表土與心土pH5.05.5，底土pH4.0;紅壤交換性鋁可達(dá)26cmol(+)kg-1，約占潛性酸的8095以上;鹽基飽和度在40左右。5粘粒SiO2 /AI2O3 為2.02.4，粘土礦物以高嶺石為主，一般可占粘?？偭康?085，赤鐵礦510，少見三水鋁石；陽離子交換量不高（1525cmol(+)kg-1），與氫氧化鐵結(jié)合的SO4 2-或PO4 3-可達(dá)100150 cmo

12、l(+)kg-1，表現(xiàn)對(duì)磷的固定較強(qiáng)。三、紅壤的亞類劃分及其特征 根據(jù)紅壤成土條件、附加成土過程、屬性及利用特點(diǎn)劃分為紅壤、黃紅壤、棕紅壤，山原紅壤、紅壤性土等5個(gè)亞類。（一）紅壤 具有紅壤土類中心概念及賦予的典型特征，大部分已開墾利用，是紅壤地帶重要的農(nóng)林墾殖基地。表土有機(jī)質(zhì)含量一般為1015g kg-1，熟化度高的可達(dá)20g kg-1；一般養(yǎng)分含量不高，有效磷極少；pH在4.55.2之間；粘重，保水、保肥力強(qiáng)，耕性較差。在中國土壤系統(tǒng)分類（修訂方案）中部分紅壤相當(dāng)于濕潤富鐵土。 （二）棕紅壤分布于中亞熱帶北部，氣候溫暖濕潤，干濕交替四季分明，是紅壤向黃棕壤過渡的一個(gè)紅壤亞類。上層厚薄不一，

13、主體構(gòu)型多為AhBst Cs型。 A層暗棕（10YR33）至紅棕色（5YR68）；B層紅棕色，少量鐵錳斑，底土有鐵錳膠膜；C層如為紅色風(fēng)化殼可達(dá)1米至數(shù)米；但如為基巖者則較薄。粘土礦物以高嶺石為主伴生著水云母；粘粒硅鋁率 SiO2AI2 O3為2.83.0，SiO2 /R2O3為2.02.3，風(fēng)化淋溶系數(shù)（ba值） 0.20.4（紅壤0.2）；pH值6.0左右；鐵的活化度3070，鹽基飽和度4060；故而棕紅壤的富鋁化作用強(qiáng)度不如紅壤，但比黃棕壤強(qiáng)。在中國土壤系統(tǒng)分類（修訂方案）中部分棕紅壤相當(dāng)于濕潤富鐵土。 （三）黃紅壤 主要分布于紅壤帶邊緣低山丘陵區(qū)，在山地垂直帶中，上與黃壤相接，下與紅壤

14、相連，水分狀況比紅壤濕潤；在較濕熱條件下，鹽基易淋失，氫鋁累積，土呈酸性，pH4.95.8，比紅壤略低；黃紅壤的富鋁化發(fā)育程度較紅壤弱，土體中鐵鋁量稍低，硅量稍高，粘粒的硅鋁率為2.53.5；粘粒礦物除高嶺石、水云母外，尚有少量蒙脫石，粘粒較紅壤低；鹽基飽和度和交換性鈣鎂較紅壤低；剖面呈棕色（10YR76）或黃棕色（10YR78）。在中國土壤系統(tǒng)分類（修訂方案）中部分黃紅壤相當(dāng)于濕潤富鐵土。 （四）山原紅壤 分布于云貴高原18002000m的高原面上，受古氣候和下降氣流焚風(fēng)效應(yīng)深刻影響，有別于江南丘陵上的紅壤。山原紅壤土體干燥，土色暗紅（2.5YR 48），土體內(nèi)常見鐵磐;粘土礦物以高嶺石為主

15、伴有三水鋁石;粘粒的硅鋁率為SiO2AI2O3 2.22.3； pH5.56.0，鹽基飽和度70左右；鐵的活化度6065，富鋁化程度不如紅壤。在中國土壤系統(tǒng)分類（修訂方案）中部分山原紅壤相當(dāng)于干潤富鐵土。 （五）紅壤性土分布于紅壤地區(qū)低山丘陵，與鐵鋁質(zhì)石質(zhì)土及鐵鋁質(zhì)粗骨土組成復(fù)區(qū)。其特點(diǎn)是：土層淺薄，具有A（B）C剖面，色澤較淡，有或無紅棕或棕紅色薄層（B）層。四、與相關(guān)土類的區(qū)分1. 與黃棕壤的區(qū)別：黃棕壤系北亞熱帶地帶性淋溶土，淋溶粘化較紅壤明顯，但富鋁化作用不如紅壤強(qiáng)而具弱度富鋁化過程。粘粒的SiO2 AI2 O3 為2.53.3，粘土礦物既有高嶺石、伊利石，也有少量蒙脫石， pH567，鹽基飽和度3075。 2. 與黃壤的區(qū)別：黃壤比紅壤年平均氣溫低而潮濕，故水化氧化鐵和鐵活化度較高（ 1025），土呈黃色（ 2.5Y86）或橙黃色（ 2.5Y78），粘土礦物因風(fēng)化度低，故以蛭石為主，高嶺石、水云母次之，有較多的針鐵礦、褐鐵礦。且有機(jī)質(zhì)含量亦較高（50 g kg-1100g kg-1）。