泥炭土
泥炭土(英文名:peat soil,别名:泥炭腐殖质沼泽土),是潮湿条件下形成的具有厚泥炭层(有机层)的土壤。
泥炭土是在地表水和地下水影响下,在沼泽植被(湿生植物)下发育的具有腐泥层或泥炭层和潜育层的土壤。泥炭土的形成,不受气候条件的限制,只要有潮湿积水条件,无论在寒带、温带、热带均可形成。泥炭土的剖面形态特征是在土层以上有一厚达50-200cm或更厚的泥炭层(AT),下为潜育层(G)。有时在这两层之间还有腐殖质过渡层。按泥炭层(有机层)的厚度划分,泥炭土分为薄层泥炭土(50~100厘米)、中层泥炭土(100~200厘米)、厚层泥炭土(>200厘米);按泥炭土发育阶段划分,泥炭土分为低位泥炭土、高位泥炭土、中位泥炭土。泥炭土的物理性质是容重小、持水量大、粘着性及可塑性都小,故施用适量泥炭于矿质土壤可以改善其物理性状,增加持水能力。泥炭土导热性、透水性都小,如遇强烈干燥脱水后,就会丧失吸水和湿涨的能力。泥炭土分储量大,有机质含量为50-70%,氮素丰富,全氮量一般都在2%以上,C/N比值为10-20;磷、钾含量低,全磷为0.1—0.6%,全钾为0.3—0.5%。
泥炭土广泛分布于世界各地,在寒带、温带的低洼地、河塘、山地的沼泽土地区分布更多,俄罗斯的泥炭土约占世界泥炭土的60%,加拿大、德国、荷兰、挪威、瑞典、波兰、英国分布亦广,在中国主要分布于黑龙江省和吉林省、松潘县、青藏高原等地,仅东北地区的泥炭就有300亿立方米。
成土条件
泥炭土是在地表水和地下水影响下,在沼泽植被(湿生植物)下发育的具有腐泥层或泥炭层和潜育层的土壤。泥炭土的形成,不受气候条件的限制,只要有潮湿积水条件,无论在寒带、温带、热带均可形成。但是,气候因素对泥炭土的形成、发育也有一定的影响。一般来说,在高纬度地带,气温低、湿度大,有利于沼泽土和泥炭土的发育。
在中国的具体条件下,大致由北(冷)向南(热)、由东(湿)向西(干),泥炭土的面积愈来愈少,发育程度愈来愈差。
成土过程
泥炭土的形成在不同条件下可续分为若干发育阶段。
低位泥炭阶段
由洼地、水塘沼泽土发展起来的早期泥炭土,不断接受周围高处地表水流带来的矿质颗粒和养分,生长富营养沼泽植物,如薹草属、棉花莎草、沼柳、芦苇等。土壤微生物对富营养植物的残体分解作用较快,积累的泥炭分解度高,灰分及养分元素含量亦高,pH值接近中性,这时期的泥炭土每年累积的泥炭量较小,养分含量高,形成低位泥炭土。
高位泥炭阶段
随着泥炭层的逐渐增高,泥炭土接受周围环境的矿质颗粒和养分来源逐渐减少,供沼泽植物生长的养分状况变差,富营养沼泽植物就会部分地被贫营养沼泽植物(如藓类)代替。土壤微生物对贫营养沼泽植物残体的分解差,形成泥炭的分解度、灰分和养分元素含量也明显下降,酸度提高,泥炭中有机物质的累积量相对增加,泥炭藓可在贫营养条件下不断向上生长,而它的下部有机体死亡后,变成分解度差、养分少的泥炭。这一过程使泥炭藓植被层逐年上升一定高度,随着时间的发展,泥炭土层开始超出周围泥炭层的水平,形成隆起的丘状外形。丘状泥炭层完全丧失了与周围含矿质养分的地表水和地下水的联系,只能依赖缺乏矿质养分的大气降水为其水源,这就更恶化了泥炭土的养分状况,为加速积累分解差的、贫养分泥炭创造了条件。至此,泥炭土进入高位泥炭土阶段。气候温暖、地形低洼、土壤能长期获得含矿质颗粒、矿质养分的水源,环境条件能促进植物残体矿化分解,有利于形成低位泥炭土;而寒冷潮湿的气候,有永冻层、地形高亢、平坦的分水岭顶部或北坡,矿质养分缺乏的水源等环境条件,则能促进高位泥炭土的发展。
土壤性质
剖面特征
泥炭土的剖面形态特征是在土层以上有一厚达50-200cm或更厚的泥炭层(AT),下为潜育层(G)。有时在这两层之间还有腐殖质过渡层。
物理性质
泥炭土的物理性质是容重小、持水量大、粘着性及可塑性都小,故施用适量泥炭于矿质土壤可以改善其物理性状,增加持水能力。因泥炭分解程度不同,上列性质亦有一定差异。低位泥炭为高度分解的泥炭,植物纤维已完全分解或含量极少,呈深灰至黑色,容重0.2~0.3克/cm³,持水量100%~400%。高位泥炭的分解度低,植物纤维含量高,呈黄色至黄褐色,容重更小(<0.1),具很强的持水力(1000%~2000%),粘着性及可塑性则更小。泥炭土导热性、透水性都小,如遇强烈干燥脱水后,就会丧失吸水和湿涨的能力。
化学性质
工程性质
泥炭土有机质的含量越高,对土质的影响越大,主要表现为强度低、压缩性大,对不同工程材料的掺入有不同影响等,对直接工程建设或地基处理造成不利的影响。
主要分类
泥炭土的分类方法较多,传统的分类方法有:
按泥炭层(有机层)的厚度划分
按泥炭土发育阶段划分
此法应用于欧洲、俄罗斯等国。主要亚类有:
美国《土壤系统分类》(1975)
美国《土壤系统分类》(1975)中的有机土纲,把泥炭物质扩大到半腐解的枯叶和根系,凡其诊断表层符合有机表层规定的厚度和含碳量的,均列入与矿质土壤不同的有机土土纲。有机土纲根据有机土壤物质的分解程度和土壤受水分饱和情况,分出4亚纲。
以上亚纲根据土壤湿度状况、有机物质的性质和有无含硫层可再进一步划分,此分类法在国际土壤学界已广泛采用。
分布区域
泥炭土广泛分布于世界各地,在寒带、温带的低洼地、河塘、山地的沼泽土地区分布更多,俄罗斯的泥炭土约占世界泥炭土的60%。加拿大、德国、荷兰、挪威、瑞典、波兰、英国分布亦广。中国泥炭资源也很丰富,在中国主要分布于黑龙江省和吉林省、松潘县、青藏高原等地,仅东北地区的泥炭就有300亿立方米。
归类变迁
泥炭土在1950年中国土壤分类表中列入隐域土纲水成土亚纲湿土土类;1954年,暂拟中国土壤分类表列为沼泽土土类;1961年,全国第一次土壤普查列为下湿土土类草炭土亚类;1978年《中国土壤分类暂行草案》和1988年全国第二次土壤普查分类列为水成土纲泥炭土土类;1991年《中国土壤系统分类》(首次方案)列为有机土土纲,在其下续分亚纲、土类、亚类。它相当于《美国土壤系统分类》之中的有机土土纲;联合国世界土壤图图例中的有机土集合土类。
土壤利用
泥炭土按其性质可利用于许多方面,由富营养型的苔草、香附米、芦苇等植物形成的、分解度好的泥炭,挖出堆放一段时间(作为堆肥或厩舍垫圈材料),消除其冷凉和还原性有害物质后,可直接施入矿质土壤(尤其是砂质土、粘质土),不仅能提高土壤有机质和养分含量,增加土壤阳离子交换量,调节土壤酸碱度,还能明显改善土壤物理性,增加矿质土壤保水供水能力。泥炭含有丰富的腐植酸,常与各种化肥(氮肥、磷肥、矿渣)配合,制成粒状腐殖酸盐肥料,能明显提高氮、磷、钾等养分的利用率。泥炭由于容重小,持水量大,也常作为土壤添加剂、改良剂、土壤覆盖物,用于盆钵、温室、花坛、苗圃的土壤中。美国、荷兰等国把分解度好的泥炭土进行适当排水后辟作农田,种植蔬菜、花卉等经济作物,配合施用化肥,有较高的产量和经济效益。泥炭也可挖出成砖块状风干后作燃料用,欧洲一些国家挖出的泥炭不仅用于本地,还外运作为工业燃料用。