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土色由三种色素配成:有机质发黑、铁氧化物发红、碳酸钙发白

一面坑壁上,上段发黑、中段红棕、下段灰白,三段颜色差别很大。把颜色直接读成肥不肥,是最常见的一种误判。土色是几种色素按比例混合的结果,先拆开来源,同一个颜色才有解释力,才不会把母质当成肥力。

先看深浅:暗到发黑的一段,多半是有机质在染色

第一种色素是有机质。含量不足 1% 时,土色基本由矿物决定;2%–5% 时明显转暗;超过 5% 多呈黑褐。腐殖质以薄膜状包裹矿质颗粒,湿时颜色更深,干燥后明度回升,色相不变。

第二种是铁的氧化物。赤铁矿微粒染红,色调落在 2.5YR–5YR;针铁矿染黄,落在 7.5YR–10YR;水铁矿偏橙棕。排水良好、氧化充分的层位偏红,长期渍水的层位偏灰蓝,颜色随氧化状态改变。

再看红黄:铁的氧化态决定偏红还是偏黄

第三种是碳酸钙。它以白色粉末或结核的形式存在,含量超过 15% 时土色开始发白。钙积层常呈灰白、浅黄白,干燥时更明显,滴 10% 盐酸在 10 秒内起泡,这一条可与石英砂分开。

石英颗粒只起稀释作用。石英含量高的砂土颜色浅、发亮,但那是颗粒表面的反光,不是色素。把浅色砂层当成碳酸钙层,是野外常见的第二类误判,滴一次酸、加一次水即可分开,两次反应都不用半分钟。

最硬的判据是白色粉末:滴酸起泡才是碳酸钙

比色要在统一湿度下进行。干土比湿土的明度高 1–2 个色阶,雨后与连晴三天的同一层土,读出的色值能差一档。规范做法是喷水润湿、等 1 分钟后与比色卡对照,湿态读一次、干态再读一次。

光照也会改读数。正午直射光下红色被强化,阴影里蓝色被强化,同一块土在两个时辰能读出两个色调,照片里的差别更大。比色时背对太阳,用身体挡住直射光,让土面处在均匀散射光下,读数才可复现。

混进来的是母质本色与锰的黑色

白色有三种来源,必须分开。碳酸钙白而干、起泡;盐霜白而细、味咸、加水即溶;石英砂白而闪、颗粒感强。三者外观接近,反应完全不同,一次加酸、一次加水,两条反应就能定性,比反复描述颜色准确。

母质本色会盖过成土信息。紫色土的紫红来自母岩,玄武岩风化物的深红来自原生铁,两者都不代表淋溶强弱。锰的氧化物把土染成黑褐,常呈斑点或薄膜,与有机质均匀发黑的样子不同,前者成斑,后者成片。

关键数据

下列数值为常见范围,取自田间比色与室内测定的经验区间。记录颜色时,同时写下湿度状态、光照条件与比色卡编号,三个条件缺一个,这组颜色就无法与别处的数据对照,也无法判断色差是不是季节造成的。

  • 有机质不足 1% 时,土色主要由矿物决定。
  • 有机质 2%–5% 时颜色明显转暗,超过 5% 多呈黑褐。
  • 赤铁矿为主时色调落在 2.5YR–5YR,针铁矿为主时落在 7.5YR–10YR。
  • 碳酸钙含量超过 15% 时,土色开始明显发白。
  • 干态比湿态的明度高出 1–2 个色阶。
  • 滴 10% 盐酸,碳酸钙在 10 秒内起泡,石英与盐霜不起泡。

边界

跨气候带比色没有意义。同一色调在湿润区可能对应强淋溶,在半干旱区可能只是母质颜色。本文判断:颜色只在同一母质、同一气候带、同一湿度条件下横向比较,跨区比较要配合结构与胶膜。

相机与手机拍剖面会偏色。白平衡、闪光灯与后期饱和度都会改变红黄比例,照片只能作记录,不能作为比色依据。要留证据,应在土面旁放比色卡,让两者同框拍摄,并注明光源与拍摄时间,否则颜色只能看个大概。

参考文献

  • 中国科学院南京土壤研究所 主编.《中国土壤》. 科学出版社, 1978. —— 土壤剖面形态与发生层。
  • 龚子同 主编.《中国土壤系统分类:理论·方法·实践》. 科学出版社, 1999.
  • 熊毅, 李庆逵 主编.《中国土壤》(第二版). 科学出版社, 1987.
  • Soil Survey Staff. Keys to Soil Taxonomy (12th ed.). USDA-NRCS, 2014.
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文章名称:土色由三种色素配成:有机质发黑、铁氧化物发红、碳酸钙发白
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