什麼是土壤剖面
土壤為一隨三度空間方向變化之自然體,稱之為土壤樣體(soil pedon) ,而土壤剖面(soil profile)則是指挖開一個土坑所能看見的其中一個面,或是土壤樣體的某一個垂直面。藉由土壤剖面的露出,我們可以清楚的觀察到土壤的形態與特徵,以及其隨深度的變化或排列情形,而這些土壤層次的劃分便是後續在土壤分類上相當重要依據。
隨三度空間變化的土壤樣體
挖開地下土坑所能看見的其中一面即為土壤剖面
土壤樣體所露出的某一個垂直面也是土壤剖面
一般而言,土壤剖面的順序由淺至深為O、A、E、B、C層,但不是所有土壤一定會同時存在這些層次。其中,位於接近地表處的O或A層稱為表土層,而E、B、C層則為裡土層,表土層主要為觀察地表有機質累積及受人為活動影響之程度,裡土層則為判別土壤的化育特徵及化育程度,例如黏粒、鹽類、有機物及鐵鋁氧化物的洗出洗入或聚積之現象等
土壤剖面的層次劃分
(繪圖者:崔君至小姐)
- O層:最接近地表的土壤,為枯枝落葉等有機物所構成
- A層:在O層下方,由腐質化的有機物與礦物質混合累積而成
- E層:因受強烈淋洗作用而造成有某些物質向下移動之土層,通常呈灰白色
- B層:聚積有上方分層洗入物質之土層,依據洗入物質的類別如有機質、黏粒、鐵鋁氧化物及鹽類等而有不同的化育特徵,為重要的土壤分類依據
- C層:在B層下方,存有剛從母質轉變而來土壤物質的分層,通常沒有明顯的化育特徵,又稱為母質層
- R層:在C層下方,具有完整母岩(rock)之分層,又稱為母岩層,一般不納入土壤樣體中討論土壤剖面的層次劃分
土壤剖面的各種樣態
土壤分類系統
土壤分類是指經由土壤調查方法學蒐集資訊,並將所觀察到的土壤做有系統性的分門別類,說明彼此間或與整體之關係,以利於土壤資源的利用與管理。然而由於土壤的生成環境與利用方式具有地域上的特異性,因此全世界目前仍無統一的分類方式。
其中最被為廣泛使用的土壤分類系統包含美國農部所建立的美國土壤分類系統(Soil Taxonomy)、以及聯合國糧農組織提倡之世界土壤參比分類系統 (World Reference Base for Soil Resources) ,另外如俄羅斯、中國及日本等亦有各自發展適用其國家土壤特性之分類系統
美國土壤分類系統(Soil Taxonomy)
世界土壤參比分類系統(WRB)
如同動植物系統分類學中的層級體系,在美國土壤分類系統中是以下列六個階層做為土壤分類的架構,自最高級綱目至最低級綱目,分別為土綱、亞綱、大土類、亞類、土族和土系。
在土綱這個等級最高且分類數量最少的層級中共包含了12個土綱,為新成土(Entisols)、有機質土(Histosol)、灰燼土(Andisols)、永凍土(Gelisols)、弱育土(Inceptisols)、旱境土(Aridisols)、膨轉土(Vertisols)、淋餘土(Alfisols)(又翻譯為淋溶土)、黑沃土(Mollisols)、淋澱土(Spodosols)、極育土(Ultisols)、氧化土(Oxisols)等,各土綱主要分類依據及特性彙整如下表。
主要分類依據及特性
美國土壤分類系統對於土綱的分類是以土壤的生成與化育作用來做區別,並以主要的土層特徵做為分類依據。
若以化育程度來看,在十二土綱之中,最年輕的土壤為新成土,其次在非常寒冷的環境下則有永凍土形成、潮濕環境下表層有機物質的大量累積則形成為有機質土、以火山噴出物為母質則化育出灰燼土,而多數低度風化的土壤則歸類為弱育土;中度風化的土綱則有在乾旱的灌叢和草原環境下生成之旱境土、具有高鹽基與高活性黏粒之膨轉土、潮濕微酸環境下且有黏粒累積特徵之淋餘土、以及在半乾至潮濕的草原環境中形成具深色且肥沃表表之黑沃土;風化程度較高的土壤則有在寒冷潮濕針葉林下形成具有明顯E層之淋澱土、以及在熱帶潮濕森林環境下經強烈淋洗作用形成之極育土和氧化物土。
十二土綱土壤風化程度及典型生成環境條件
十二土綱土壤環境及剖面樣貌:(照片由許正一教授提供)
新成土
弱育土
灰燼土
有機質土
淋餘土(淋溶土)
極育土
氧化物土
旱境土
黑沃土
膨轉土
淋澱土
永凍土
現行土壤管理組
臺灣地區土系數量過於繁多,而各土系皆具有其特性,在應用上具有共通性質之土壤,可歸納為組。為求便於管理與推廣給農民,國內學者參考土壤調查報告書記載土系土壤剖面調查資訊,由土壤管理與改進土壤肥力的角度,挑選4項主要特徵加以歸併分類為土壤管理組,包含土壤深度、土壤質地、排水等級與土壤反應,作為土壤管理組分類的標準。
土壤深度
土壤質地
土壤排水
土壤反應
土壤深度(Soil depth):土壤深度會影響植物根部的生長,如糧食作物多為淺根性,果樹類則為深根性。分為五種等級:
- 極深(Very deep, VD):≥ 150 cm。
- 深(Deep, D):100~150 cm。
- 中等深度(Moderately, MD):50~100 cm。
- 淺(Shallow, S):25~50 cm。
- 極淺(Very shallow, VS):< 25 cm。
土壤質地(Soil texture) :土壤質地會反應土壤母質特性與風化的狀況,影響土壤的排水及通氣,亦會影響土壤養分的釋出,間接影響植物的生長。一般土壤質地可依粗至細分為不同等級,在土壤管理組中已簡化為三個等級:黏質土、壤質土及砂質土。
排水等級(Drainage class):反應地下水水位在土壤剖面中的高低變化,地下水位的變化會造成土壤環境的改變,影響土壤中微生物活動及植物的生長。排水等級定義為發現斑紋與灰斑距離土壤表層的深度,可分為六種等級,經過合併後簡化為四級:
- 過度排水(Excessively drained, ED):極粗質地、石質地或淺層土壤。
- 排水良好(Well drained, W):> 102 cm,與中等排水良好(MW)合併為一級。
- 中等排水良好(Moderately well drained, MW) :51~102 cm,與排水良好(W)合併為一級。
- 些微排水不良(Somewhat poorly drained, SP):25~51 cm。
- 排水不良(Poorly drained, P):0~25 cm,與排水極不良(VP)合併為一級。
- 排水極不良(Very poorly drained, VP):0 cm,與排水不良(P)合併為一級。
土壤反應(Soil reaction):影響土壤微生物種類與活性,也會影響土壤中養分的有效性。依土壤之酸度(acidity)及鹼度(alkalinity)分級,以pH值範圍做區分:
- 酸性(Acid, A):pH < 5。
- 非酸性(No acid, NA):pH 5~7。
- 石灰性(Calcareous, C):pH>7。