灰土

灰土（Spodosols）是中国土壤分类架构中的一个重要土纲，指寒温带低温潮湿气候和针叶林植被下发育的强酸性、底层有铁铝淀积的土壤类型。中国土壤系统分类中的灰土土纲相当于美国土壤系统分类中的灰土土纲（Spodosol），联合国FAO土壤制图单元中的灰壤（ Podzods)、灰化淋溶土 ( Podzoluvisols)，土壤地理发生分类中的灰化土和漂灰土。

灰土主要分布于北半球中高纬度地区，形成气候为寒温带湿润气候，一般在落叶林下形成，属于强酸性土壤。灰土最大的特点是具有灰化淀积层，因此其成土过程主要是灰化层形成过程和淀积层形成过程，气候、植被、成土母质等也会对其形成造成影响。

灰土分布区绝大多数为天然林地，土层浅薄，肥力较低，不宜大面积农用，局部灰土开垦后也可种植饲料玉米、燕麦、黑麦、马铃薯及红车轴草等农作物。灰土由于土层浅薄、强酸性、养分元素缺乏等问题，不适宜大面积开发利用，但可通过消除酸性反应、提高营养元素的含量以及创造有结构的耕作层等措施改良。且灰土开发利用过程中常存在土壤侵蚀，是灰土地区种植农作物必须重视的问题。

研究历程与命名

研究历程

19世纪末，俄罗斯土壤学家们首先提出了灰壤及灰化土的概念，认为这些土壤主要形成于寒带、寒温带泰加森林（针叶林）下。他们十分强调这些土壤的形态特征中具有显著的A-B-C层（淋溶层-淀积层-母质层）的分化，并以其具有灰白色、粉砂化和硅质化的松脆淋溶层 A2 为其形态发生学上的典型土层；其下为红棕色较粘重的淀积层；其地表则有森林残落物层 A00 及 A0 层。这一类土壤被称为“podzols”。这个词的前缀“pod”系英文中的under之意，即处于地面下，而其后缀“zola”是英文中的ash之意，即灰烬，它是呈灰白至白色的。这就是说，所谓灰壤，在表土有机质层的下部紧接着一个特殊的白色粉砂化发生层，而且在论述灰壤发生过程时，非常强调这个 A2 层的形成机制，当然也讨论了此层下面的淀积层B的发生。但当时俄罗斯土壤学家们所强调者则为 A2 层的特征。这个概念长期来被欧美及中国土壤学界所接受。

随着土壤调查研究在各国不断深入，田间考察及实验研究的资料不断充实，认为鉴别灰壤形成作用，若将重点放在 A2 层上，有时将引起不必要的误会，会把一些非灰壤或非灰化土也误作为灰壤类，对此美国于1960年在康乃尔召开的国际土壤学会上，首次提出了全球性的土壤分类方案，以后经过1967年订正，正式发表了这个分类方案—— “The 7th Approxi-mation of Soil 分级” 并于1975年撰写成《土壤分类学》（见“Soil Tarono-my”，U.S.D.A，1975）。在这个土壤分类制中，对灰壤（podzols）的定义作了严格订正，并改称为灰土（spodosols）。

podzols与spodosols虽系同土异名，但两者所强调的土壤发生学特征各有侧重。俄罗斯学派强调灰壤的 A2 层，而美国学派则强调灰壤的 B 层，即灰化淀积层（spodic illuvial horizon B），亦称为“spodic horizon B”；并把这个淀积层作为灰化土或灰壤（spodosol）的诊断层，借此层的发育特点来鉴定灰壤及灰化土的发育。对于灰壤中的淋溶层 A2 ，则认为由于它存在于表土或亚表土，且常因其层次较薄，易在生物作用或冲刷作用以及后来迭加的成土作用中遭受破坏或埋葬，故不宜作为灰壤的诊断层。在田间进行土壤剖面形态观察时，这种 A2 层的存在与否，确实容易引起“误诊”；有时把水成型土壤发育的白土层、白浆层等，误认为灰壤型土壤，这在土壤学研究领域中是屡见不鲜的。美国近年提出的以灰化淀积层为灰壤的诊断层。

美国土壤分类制改称spodosois的重要原因之一是：以往对podzols片面强调其环境因素，对灰壤本身特征则无严格指标，因而使用时存在一定随意性，使土类名称发生了某些混乱的情况，出现了“同名异土”等现象。对此，美国《土壤分类学》（1975年版）对spodosols提出一系列指标，它主要是指充分发育的灰壤。对于过去所称的灰化土，其中很大一部分被划分到始成土纲（inceptisols）。

中原地区自30年代以来，就把podzols译作灰壤，而把podzolic soils译作灰化土。前者专指充分发育的寒带及寒温带针叶林下的灰壤（标准灰壤，其质地偏轻）；后者指未充分发育的灰壤，其全土层的质地常较粘。但在中国有时也把这两者统称为灰化土而不作细分。

命名

灰土英语名“Spodosols”这个词来源于希腊语单词“spodos”，该单词意思是“木灰”，它与俄语中的zola系同义词，而其后缀“sol”即soil，指土壤之意。

定义

土壤定义

灰土是具有灰化层和灰化淀积层的土壤，是在寒温带湿润气候和针叶林下发育的土壤，其形成以灰化过程的发展为基本特征。其具有厚薄不等的腐殖质层，无定形硅或石英大量富集，灰白色而无结构的灰化层，铁铝腐殖质积聚，质地上粗下粘，呈强酸性反应，盐基饱和度很低，是土壤中粘土矿物蚀变较重的土壤类型。

土壤参比

灰土是中国土壤分类系统14个土纲之一，相当于土壤地理发生分类中的灰化土和漂灰土。本土纲相当于美国土壤系统分类的灰土纲（Spodosol），联合国土壤分类的灰壤（Podzods），灰化淋溶土（Podzoluvisols）。在中国和美国的土壤分类系统均称为灰土，在联合国土壤图图例单元中对应灰壤。

形成

成土母质

灰化土分布区的地形多为山地和丘陵或平原，一般坡度较平缓，成土母质多为更新世冰川沉积物，还有砂岩、泥岩、黏土以及石灰岩风化物，在中国亦有母质为火山灰的。一般灰土的成土母质中盐基的生物循环较强，表土疏松，团粒结构，呈酸性反应。总的说来，以粗质地、非石灰性以及贫于盐基及镁矿的酸性母质上最有利于灰土的发育。由于其他成土因素的综合作用，即使在细质地而富于盐基的母质上，也能发育成为灰壤或灰化土。

形成条件

从现代土壤调查研究的资料来看，灰土发育的气候带主要是过湿润、强淋洗（有效渗吸水盘大，常年无早季）的气候带，且其分布区以寒带、寒温带为最常见。在暖热多雨的气候带（森林植被下）也有灰壤或灰化土的发育。

灰化土的植被以针叶林为主，主要树种如云衫属、冷杉属、松属、落叶松属等。在欧亚大陆，西欧的森林成分比较单纯，以云杉和松构成单一的景观，向东则由西伯利亚松、云杉、落叶松、矮小症的西伯利亚松等替代。在北美针叶林比较复杂，排水良好的地带有云杉、冷杉等；排水不良的地带则有黑冷杉、杰克氏松、落叶松和美洲落叶松为主。在中国，大兴安岭北端的针叶林区，以杜鹃、落叶松或樟子松为主，西南高山、亚高山地带则以杜鹃、冷杉及云杉为主，灰化土南部，阔叶树种成分增多，构成混交林亚带。由于灰化土区的土壤冻结期比较长，结冻和解冻时对植物根系的影响，加上在针叶林下光线不充足，致使林下草本植被稀少，地被植物多数是青苔、地衣或嵌类等原植体植物生长，林下亦常常引起沼泽化现象。

灰化土带地形母质多种多样，但因位处高纬度地带，受冰川影响较多，因而多冰川地形，母质多为更新世冰川沉积物，还有砂岩、泥岩、粘土以及石灰岩风化物，亦有母质为火山灰的。一般在渗透性强的砂性母质上灰化土发育最快，粗质地、非石灰性以及贫于盐基及镁矿的酸性母质上最有利于灰壤的发育。

形成过程

灰土最大的特点是具有灰化淀积层，因此其成土过程主要是灰化层形成过程和淀积层形成过程。

灰化层形成过程

在冷湿针叶林下，微生物对有机质的分解缓慢，凋落物层逐年增厚，加之泥炭层发育，其含水量可高出其本身重量的两倍以上，从而创造了还原淋溶作用的有利条件。针叶林凋落物中含单宁、没药树、蜡质等较难分解的物质较多，导致半腐解凋落物在地表积累,而这些物质盐基含量很少，凋落物分解所形成的有机酸不能完全被盐基中和，造成很强的酸性环境，适于真菌生活。在真菌为主的微生物作用下，一方面使有机质矿质化，释放出各种盐基，同时产生了富里酸，这是灰化淀积过程的主要条件。

富里酸的酸性很强，离解度大，亲水性强，溶液渗入土体，由于氢离子的代换，使盐基被代替并淋失。在低温潮湿条件下，有机质分解缓慢，释放的盐基不足以中和富里酸，游离的氢离子随着下渗的水分大量进入残落物层以下的矿质土层中去，从而引起灰化过程的进行，灰化过程大致可分为下列四个阶段：

第一阶段，碳酸根分解淋溶阶段。氢离子进入矿质土层后，首先与土壤中的碳酸盐发生作用，引起钙、镁等盐基的分解，形成富里酸钙和富里酸镁，随水淋溶到剖面下层；

第二阶段，代换性盐基分解淋溶阶段。当碳酸盐分解淋溶后，富里酸继续与土壤矿物质中的代换性盐基相互作用，使盐基被氢离子代换淋溶，并使粘粒不断分散和淋溶；

第三阶段，铁、铝、锰分解淋溶阶段。在冷湿嫌气条件下，铁、锰被还原为Fe++、Mn++并与下渗的腐植酸形成螯合肥而发生淋溶，使红、黄色的氧化铁和黑色的氧化锰转化成Fe++、Mn++淋失后,在腾殖质层之下，土壤颜色逐渐变浅。

由于不断进行酸性淋溶的结果，表层细颗粒被淋溶造成土壤质地逐渐变粗，在铁锰不断还原淋溶的同时，因土壤胶体逐步为氢所饱和，并使高岭石破坏，形成可溶性的铁、铝、硅等富里酸络合盐，以胶体溶液或真溶液的状态下淋，并析出非晶质粉末状的二氧化硅，形成白色片状结构或无结构的灰化淋溶层。

淀积层的形成

从灰化层下淋的富里酸钙、镁、铁、锰等盐类和少部分无机酸的盐类以及铁、铝、硅酸胶体等到了下层，由于酸性溶液受到愈来愈丰富的盐基的中和而使盐类淀积，由于上层真菌分解过程中消耗了大量的氧气及灰化层潮湿状态造成的不透气性，在其下土层中氧气不足，嫌气微生物的活动以及洛胶物质的凝聚而使淀积下来的各种盐类形成大王椰子树色或红褐色的淀积层，甚至形成铁磐或粘磐层。

在淀积层以下，由于通气不良，有可能有带灰白色或灰绿色的潜育层形成。一般情况下，在灰化淀积层形成的同时，还进行着腐殖化过程。

主要特征

物理特征

灰土是在特定的环境条件下所形成的一类森林土壤，其土壤剖面分异明显。典型灰土的土壤剖面构型为:O-A-E-Bsh-C型，地表为暗色的枯枝落叶层即О层，其厚度在3~10 cm之间；表层为暗灰色的腐殖质累积层即A层，其厚度20~25 cm；亚表层为灰白色的淋溶层即E层，其中富含白色硅质粉末，呈现薄片状结构，其厚度25cm左右；土壤剖面中、下部为黄棕色的灰化淀积层即Bsh层，其中常有氧化铁和氧化锰的胶膜，其厚度不足25cm。淀积层向下逐渐过渡到由冰冻风化物组成的冻土层。

化学特征

灰土表层有机质含量丰富，向下锐减具有明显的表聚性，其土壤腐殖质组成以富里酸为主，胡敏酸与富里酸比值在0.5左右。灰土呈现强酸性反应，一般活性酸度pH在4.5~5.5之间，最低pH可达3.6左右，并具有较强的代换酸量。由于灰土经历了强烈的酸性淋溶过程，再加上针叶林枯枝落叶中灰分含量低，其土壤中金属阳离子基本淋失殆尽，如钙、镁、钾和钠离子已经大量流失，故阳离子代换量和盐基饱和度均很低。土壤的强酸性直接影响到根系和微生物的活动，进而影响到有效养分的含量和根系的吸收。一般在pH小于4.5的土壤上，冷杉生长均较差。灰土中有效态养分元素以腐殖质层最高，而在漂白层相对较低，漂白层中磷素尤为缺乏（全磷含量\u003c0.1%），但据实际观察，冷杉根系最多的是集中在漂白层和灰化淀积层（即40cm 以上），灰化淀积层的下部很少有根系分布。

结构特征

灰土最重要的结构特征是具有灰化淀积层，灰化淀积层作为灰土纲独有的一个诊断层，必须具有以下两个条件：

厚度≥2.5 cm，一般位于tiaojian漂白层之下；由≥85%的灰化淀积物质( spodic materials）组成。其指标为： pH≤5.5；有机碳 ≥ 12 g/kg；色调为5YR，明度为4，色彩饱和度为6，或色调为7.5 YR，明度 ≤4，彩度为3、4或6，或在色调为7.5YR，润态明度 ≤4，彩度为3、4或6时，其形态和化学指标为单个土体被有机质和铁、铝胶结，胶结部分结持紧实，或土壤基质主要由棕红色腐殖质组成，活性铁、铝 ≥5%。

土壤分类

按土壤性质分类，即根据灰化淀积层内部分亚层（≥10 cm）中迁移淀积的有机碳含量状况，可以将灰土划分为腐殖灰土和正常灰土两个亚纲。腐殖灰土下只有一个土类，即简育腐殖灰土；正常灰土下也只有一个土类，即简育正常灰土。具体如下：

腐殖灰土

腐殖灰土所表现的灰化过程发生阶段的性质——灰化淀积层中迁移性有机物质的聚积强于正常灰土。灰土中灰化淀积层内部分亚层（≥10cm）有机碳含量 ≥ 60g/kg，可判断为腐殖灰土，其他则为正常灰土。

在腐殖灰土之下只设立简育腐殖灰土一个土类。简育腐殖灰土分布于青藏高原南缘东、中喜马拉雅山南翼的察隅县、聂拉木县以及高原东南缘横断山脉中部的香格里拉市、德钦县和乡城县、稻城县一带。常处于高山峡谷谷坡中上部以及高原边缘湖盆上的山地上部。母质以花岗石、片岩、板岩、石灰岩等的坡积物、残积物或冰碛物为主。由于受印度洋暖湿气流的强烈影响，降水充沛，只有季节性冻层而无永冻层存在，植被为冷杉属或冷云杉以及南方铁杉等组成的阴暗针叶林，林下常为杜鹃或华西箭竹灌丛，多有青苔等地被物。这些均为土壤的螯合淋溶创造了有利条件。

正常灰土

灰土中不存在灰化淀积层内部分亚层（≥10cm）有机碳含量 ≥ 60g/kg 的其他灰土均为正常灰土。其下只设立设简育正常灰土一个土类，简育正常灰土中根据是否有寒冻土壤温度状况，可分为寒冻简育正常灰土和普通简育正常灰土。

地理分布

灰土广泛分布于北半球中高纬度地区，在欧亚大陆的北部和北美洲北部呈现纬向地带性分布，包括北欧的挪威、瑞典、芬兰，波兰北部，俄罗斯的欧洲部分，亚洲北部的西伯利亚地区，北美洲的加拿大和美国北部地区，其中在俄罗斯和加拿大境内灰土分布面积最多。

中原地区灰土分布的面积相对较小，主要位于大兴安岭北端。另外在世界各地高山垂直土壤带谱也有灰土分布，如在中国长白山北坡及青藏高原南缘和东南缘的山地垂直带中就有灰土分布，台湾玉山山地也有部分灰土分布。

开发与利用

开发

灰土分布区绝大多数为天然林地，其南部也有牧草地或者种植作物。美国中北部的灰土 ，可种植饲料玉米、燕麦、黑麦、马铃薯及红三叶等。在中国灰土分布区属于重要的原始林区，在灰土开发利用的过程中，应该注意砍伐森林所引起的土壤侵蚀，由于初夏大量冰雪融化水与降雨注人土壤，再加土壤心土层还处于冻结状态，极易造成严重的土壤侵蚀，导致针叶林-灰土生态系统的崩溃。

局限

由于灰土分布区气候寒冷而潮湿、生长期短、灰土的土层浅薄、强酸性、养分元素缺乏等，不适宜大面积开发利用。灰土地区种植农作物也常有土壤侵蚀现象发生。 据加拿大等在新布温什维克州定位研究的结果 ，从1983至1985年，在坡度为11° 的灰土区坡地上顺坡种植马铃薯 ，其土壤流失严重。在3年连续种植的情况下，土壤有机质由1.3% 降至0.9%，容重由1.32g/cm3增至 1.47 g/cm3，导水率由12.2 cm/h下降至1.5 cm/h ，说明顺坡种植不仅加速土壤流失，而且使土壤的肥力严重退化，马铃薯产量也明显下降。据统计，仅在新布温什维克州的2万公顷马铃薯种植带中 ，每年由于土壤侵蚀 ，大约耗费1200万美元。

改良

灰土的肥力特征是缺乏营养物，腐殖层都很薄，通常不超过10-12厘米，所以土壤的结构性很差，通常具有不稳固的层状结构。这种结构遇耕种便容易破坏，因而灰化土类土壤都具有不良的水分和空气状况。此外在灰化土类土壤中酸性反应相当强(pH值通常在4.5-5.5之间)，抑制了细菌特别是固氮细菌发育，使土壤中氮素养料缺乏。

针对着这些缺点，在实施土壤改良时，必须从消除酸性反应、提高营养元素的含量以及创造有结构的耕作层等措施入手。为了消除土壤的酸性反应，最常用的办法是在土壤中施用生石灰。石灰不但能中和土壤的酸性反应，井且能增加土壤中钙的含量，为土壤结构性创造条件。其次是实行草田轮作制，播种混合牧草——禾本科与豆科。禾本科植物的根系很深，能从灰化土的淀积层中吸取养料归还到土壤的表层；豆科植物能增加土壤的氮素养料。这两种草本植物所遗留下来的腐殖质，在钙离子的作用下可以改变土壤的结构性。

增加耕型层的深度也是提高灰化土类土壤肥力的方法之一。在生草灰化土的腐殖质层深处，一般很少遭到耕犁；然而很薄的耕犁层不能保证植物正常发育所需的养料和水分，因此需要创造深厚的耕犁层。但是在加深耕犁层的过程中，容易把下面不肥沃的灰化层翻了上来，以致土壤的有效肥力反而降低，因此耕犁层应该逐渐加深，一年耕犁一小部分的灰化层，井且在深耕时施入定量的生石灰以及有机和无机肥料。

参考资料

灰化土.中国大百科全书.2024-06-12

Spodosols.University of ldaho.2024-06-19