同一座山,山脚是砖红色,山腰转成黄棕,山顶又发灰。很多人按海拔直接套红壤、黄壤、黄棕壤。颜色确实随高度变化,但背后的原因不是高度本身,而是铁的含水状态与排水条件,颜色只是结果。
先看色调:二点五 YR 到五 YR 是红壤,七点五 YR 到十 YR 是黄壤
红壤的红色来自赤铁矿。粒径小于 1 微米的赤铁矿微粒包裹在石英与黏粒表面,色调落在 2.5YR–5YR,明度中等、彩度高,湿时更深,干时发亮,研碎后粉末仍然带红,抹在手上也留红印。
黄壤的黄色来自针铁矿。针铁矿的化学式是 FeOOH,含结构水,色调落在 7.5YR–10YR,彩度低,颜色发闷。含水量高、蒸发弱的环境里,针铁矿更稳定,不容易脱水变红,黄色也就保住了。
再看环境:云雾重、蒸发弱的地方偏黄
两者的差别在结晶水。赤铁矿是 Fe2O3,不含水;针铁矿含羟基。针铁矿在 250–400℃ 加热脱水后转为赤铁矿,颜色由黄转红,这一反应在实验室里重复性很好,方向也明确,野外烧土同理,只是温度不均匀,红色深浅也不一。
环境对应得上。红壤分布在年均温高、干湿季分明、排水良好的丘陵;黄壤分布在云雾多、日照少、蒸发弱的山地,海拔多在 500–1200 米,土体常年湿润,剖面里可见黄色胶膜与铁锰斑。
最硬的是铁的矿物形态:针铁矿含结晶水,赤铁矿不含
有机质的干扰要排除。黄壤表层有机质可达 4%–8%,颜色被染成暗棕,看不出黄;红壤植被稀疏处有机质不足 1%,红色最纯。比色要选 B 层,不能选表层,也不能选根孔附近,那里的颜色被有机质与铁渍改过。
与砖红壤的分界在色调与黏土矿物。砖红壤色调更红,落在 2.5YR 附近,黏土矿物以高岭石、三水铝石为主,脱硅富铝化更强;红壤还保留较多伊利石与蛭石,颜色也没那么艳,剖面中常见黄色斑块。
混进来的是紫色土与腐殖质染暗的红壤
混入的是紫色土与石灰土。紫色土的紫红来自母岩,颜色均匀、无淀积层,滴酸不起泡;石灰土颜色浅灰棕,滴酸剧烈起泡。两者都不能按颜色归入红壤或黄壤,判据落在母质类型与加酸反应上,颜色只能作参考。
火烧会局部改色。山火过后,表层针铁矿脱水转为赤铁矿,黄壤表面出现 1–3 厘米厚的红色壳,几个月后又慢慢回黄。这类红色只出现在表层,不代表整层都是红壤,挖开 30 厘米就能看出底色仍是黄的。
关键数据
下列数值为常见范围,随母质、海拔与坡向变动。记录时写色调、湿度状态与取样层位,再注明母质类型,只写红壤或黄壤一个词,无法解释同一座山上下为何出现两种颜色,也无法复现比色。
- 红壤色调多在 2.5YR–5YR,黄壤多在 7.5YR–10YR。
- 黄壤多分布在海拔 500–1200 米的湿润山地。
- 红壤区年降水量多在 1200–2000 毫米。
- 针铁矿的化学式为 FeOOH,含结构水;赤铁矿为 Fe2O3。
- 针铁矿在 250–400℃ 脱水后转为赤铁矿,颜色由黄转红。
- 红壤与黄壤的 pH 多在 4.5–5.5 之间。
边界
母质可以盖过气候。玄武岩风化物在任何气候下都偏红,花岗岩风化物偏浅;同一座山的南北坡,湿度差一档,颜色也能差一档。本文判断:颜色只在同一母质、同一坡向、同一湿度的序列里可比。
红壤与黄壤之间是渐变的。山腰常见 20–50 厘米厚的过渡带,上下色调介于两者之间,硬要划线只能人为指定。分类时以 B 层色调为主,配合黏土矿物与水分状况,单凭颜色不够。
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.