剖面上出现黑色小硬粒,或橙红色斑纹,两者常被统称为锈。其实一个是独立颗粒,一个只是染色,成因与指示意义都不同。把斑纹当成结核,会把氧化还原带的深度判错,也会把水位估高,连带把整段剖面的排水条件判错。
先看能不能抠出来:结核是独立颗粒,锈纹只是染色
结核能抠出来。直径多在 1–10 毫米,黑色到暗褐色,表面光滑或略糙,硬度大于小刀,抠出后是完整颗粒,捻不碎。锈纹抠不出来,只是染在结构面与孔壁上的一层颜色,干了会变淡。
结核的边界清楚。与周围土体的界线锐利,掰开可见 0.1–1 毫米的同心圈层,中心常有一粒砂或一段根孔作核心。锈斑边界模糊,颜色向四周渐淡,没有核心,也没有圈层,切开后颜色由外向内一致。
再看边界:结核界线锐利,锈斑向四周渐淡
形成过程是一对。渍水期铁锰被还原成可溶态,随水向下或侧向迁移;水位下降后氧化沉淀,在孔隙与结构面上留下锈纹,在局部聚成结核。两者常在同一层位共存,一硬一软,同一层里并排出现,是季节性水位波动的典型组合。
数量要按面积估。断面上的结核投影面积不足 2% 记为少,两成以下为中,超过 20% 为多。估算时用 10 厘米见方的网格框对照,比凭印象写少量或大量可复现,也便于两年后重测比较。
最硬的是切开看圈层:同心纹层只有结核才有
层位指向水位。结核多聚在 30–100 厘米,接近潜水位季节波动的上限;锈纹分布更散,可上到 20 厘米。结核越大越密,说明该层经历的干湿交替次数越多,氧化还原过程反复进行。
混入的是母质斑块。火山岩屑、锰矿碎屑与老结核残留在剖面里也会发黑,但它们的成分与周围土体无关,磨圆度高,常成层分布。判断依据是看它是否受孔隙控制,而不是看颜色深浅,也不是看颗粒大小。
混进来的是母质斑块与根孔锈管
根孔锈管是另一类。铁质沿旧根孔沉淀,形成内壁锈色、中心空洞的管状体,长 5–20 厘米,方向竖直。它记录的是根系通道,不是层位,统计锈斑面积时不能与结核混算,两者指示的不是同一件事。
与潜育层配合最有用。上部锈纹密集、下部灰蓝无锈,说明氧化带与还原带的分界就在两者之间;若全层灰蓝且无锈,水位长期偏高;若全层锈色而无灰蓝,水位已经下降,还原带退到了剖面以下。
关键数据
下列数值为常见范围,随母质、水位与耕作历史变动。统计时按层位分段,每段记录结核大小、数量级别与锈纹形态,三层信息合起来才能判断水位波动的幅度,单看一层容易把季节变化当成长期趋势。
- 铁锰结核直径多在 1–10 毫米,硬度大于小刀。
- 切开结核可见 0.1–1 毫米的同心圈层。
- 锈纹沿根孔与结构面分布,宽度 0.5–3 毫米。
- 按面积估算:不足 2% 为少,两成以下为中,超过 20% 为多。
- 结核多聚在 30–100 厘米,接近潜水位波动带。
- 结核与锈斑同层出现,说明该层经历季节性干湿交替。
边界
母质含铁锰高的土壤,结核可以是原生残留,与水位无关。酸性强、有机质多的层位,铁易被络合迁移,锈纹反而不明显,只留下一条灰色淋溶带,容易被误认为漂白层,需看层位、质地与上下接触关系。
耕作会把结核翻到表层,深翻会把下层结核带上 30 厘米。人工回填土中的结核分布完全无序,不能用来定层位。本文判断:结核只有与潜育层或锈纹同剖面出现时,才能作为水位证据,单层出现的结核只能记作新生体。
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.