测制土壤地质剖面是研究农业地质背景的基本方法。通过对岩石—母质—土壤的系统研究,探索成土母岩的矿物组合、结构构造及其对成土作用的影响,研究成土过程中元素活化迁移及分配规律,为土壤地质单位建立提供基础依据。
1.剖面布设原则
浙江省农业地质环境调查项目在全省范围内布置了103条土壤地质剖面,主要分布于浙北、浙东、浙中3个重点调查区,以控制主要地质背景、地貌单元、土壤类型和土地利用方式(俞国华等,1996;章明奎等,2003;浙江省土壤普查办公室,1994)。有意识地在地质特征差异明显而属于土壤类型(土属、土系)相同的成土母质区布设土壤地质剖面,以进行对比研究。浙北地区土壤地质剖面主要布设在古生代碎屑岩、碳酸盐岩、水网平原、滨海平原成土母质区;浙东地区主要布设在火山岩、滨海平原类成土母质区;浙中地区主要布设在紫色碎屑岩、更新世红土及河谷平原类成土母质区。
2.剖面测制方法
首先进行野外踏勘,了解剖面所处的地质背景、生态环境,确认剖面所代表的母质类型和土壤类型。一般在地质背景与土壤类型具有代表性、土地利用功能相对稳定的地块中央(即土壤地质单位的中部),以开挖土坑方式测制土壤地质剖面。
平原区土壤地质剖面原则上应穿过包气带、挖至母质层。山地丘陵区土壤地质剖面原则上应挖至基岩,半风化层较厚时母质或基岩样可在基岩露头附近采集。
参照土壤发生层(即A、B、C、R层)进行剖面分层,根据粒度、成分及其他特征进一步细分,详细记录各层厚度、形态特征、层间接触关系。土壤观察项目与研究内容有:土体构型、包气带厚度,颜色、矿物组成、结构构造、质地、紧密度、pH、有机质等。成土母岩研究内容有:颜色、岩性、结构构造、矿物成分、化学成分、矿化蚀变、风化程度、产状、地质体时代等。此外,注意收集间断面、古土壤层等资料,对重要现象进行素描或照相。
为研究土壤与成土母质的关系,布设采集岩石、土壤样品。原则上每个土壤发生层采集一套样品,层内遇不同岩性、质地时,要求采集组合样;当某个层次较薄、土量不足以构成一个样品时,应在5m范围再开控一个剖面,在相同层次多点取样,直至样重达1000g。成土母质为基岩而风化层较厚的剖面,基岩样可在剖面附近数十米范围内同岩类新鲜露头上采集,风干后样重500g左右。典型基岩样制作薄片,进行镜下观察。
3.剖面研究内容及要求
(1)野外记录
剖面野外调查采用记录卡做记录,由基本信息、地形地貌、土壤质地、地层岩性、水文地质及植被、剖面柱状图、备注等内容构成。
(2)分析测试
根据研究目标及项目经费情况,土壤样考虑测定以下指标或其中部分指标:①主量元素及微量元素53项:SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、C、Cd、Cl、Co、Cr、Cs、Cu、F、Ga、Ge、Hg、Hf、In、I、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Ta、Th、Ti、Tl、U、V、W、Zn、Zr;②稀土元素15项:La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y;③元素有效态及可浸提性8项:B、Cu、Fe、Mn、Mo、S、Se、Zn;④pH、有机质(或有机碳)、土壤矿物组成、土壤磁性。
岩石样考虑测定下述指标或其中部分指标:①主量元素及微量元素49项:SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、C、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Zn、Zr;②稀土元素15项:La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y;③岩石矿物组成与磁性。
(3)综合研究
1)归纳总结各土壤地质剖面的土壤特征,包括营养有益元素、重金属元素的全量与有效量,土壤矿物组成,土壤磁性,土体厚度、土体构型,土壤质地、pH、结构、抗蚀性、适种性等。
2)归纳总结主要元素在剖面纵向上(不同土壤发生层间)和不同成土阶段的演化规律。
3)归纳总结各类母质稀土元素含量特征。对比不同土壤发生层稀土配分模式,探索风化成土过程中稀土元素的活化迁移规律。
4)探索母岩磁性与土壤磁性之间的关系,各土壤地质剖面磁性特征及其与氮、磷、钾等营养元素的关系。