有机土

有机土（Histosols），是指成分中富含有机质的土壤^[5]。是中国土壤分类系统的14种土纲之一，也与美国系统分类下的有机土纲基本一致。^[6]

有机土的形成是一个长期而复杂的过程。岩石的风化形成土粒，加上动植物分解形成的有机物，混合形成了原始土壤，在长期水分饱和、生长湿生植物条件下，以泥炭化成土过程为主，形成了富含有机土壤物质的有机土。有机土主要分布在中纬度冷温气候带和高纬度苔原带，在中国境内集中分布地带为东北地区和青藏高原东、北边缘，在其他地带有零星分布。^[7]中国有机土分为两个亚纲，七个土类。^[4]

有机土壤是湿地生态系统存在的基础，也是重要的组成部分，广袤的湿地生态系统具有多种生态功能，蕴藏了丰富的自然资源，一直被称为“地球之肾”，是地球的气候调节器和物种贮存库，在保护地球环境和保护生物多样性的课题中起到了不可或缺的作用^[8]。此外，有机土壤在农业垦殖方面也具有得天独厚的优势。基于有机土的重要性，目前也有相关科研人员在进行土壤有机质维护与修复的的相关研究。^[9][10]

有机土是以有机质含量来作为判断标准的土纲，有机质含量需大于等于20%，且自土表至60厘米内的石质或准石质接触面间，有大于等于60%的土层中无火山灰特征。此外，还是应符合以下特征之一的有机土壤物质：^[1]

（1）与碎屑、火山渣或浮石物质紧密接触，并有石质、准石质接触面位于这些物质下层。

（2）土表至50厘米深度范围内，与碎屑、火山渣或浮石物质的厚度之和大于等于40厘米。

（3）土表至接触面范围内，有机土壤物质占总厚度的2/3以上，若有矿质土层，总厚度小于等于10厘米。

（4）在大多数年份，每年能够有6个月或更多时间处于水分饱和状态，且其上界位于土表至40厘米深度范围内。若苔藓纤维成分占75%以上，总厚度需大于等于60厘米，若苔藓纤维成分在75%以内且容重为0.1~0.4毫克每立方米，则总厚度需大于等于40厘米。

有机土是中国土壤分类系统下的土纲，在中国土壤地理发生系统分类中相当于水成土土纲中的泥炭土和部分不具有潜育土特征的沼泽土^[11]，并与美国分类系统中的有机土土纲中定义的“泥炭、腐泥、枯枝败叶物质厚度大于等于40厘米的有机质土壤物质覆盖于碎石或火山渣之上，并有石质或准石质接触面直接位于下方的土壤”^[2]基本一致^[6]；联合国土壤图图例单元中对有机土的特征描述为“有机物强烈聚集的土壤，一般排水不良”^[12]；世界土壤资源参比基础（WRB）中将有机土壤物质厚度大于等于40厘米的土定义为有机土，优先级为一级。^[13]

早在农耕社会初期，人类掌握文字这门工具伊始，各类书籍上就记载了国人对于有机土的探索与追求，夏朝的禹在考察了全国各地的土质后撰写了《禹贡》，将整个国家的土壤分为“白壤”“白坟”“黑坟”“赤埴zhí坟”“坟垆”“涂泥”“青黎”“黄壤”这几种，其中“黑坟”与目前土壤分类中的有机土含义基本一致。^[14]

随着人类对农耕技术研究的不断深入，越来越多的农民希望能够找到肥沃的有机土用于耕种，甚至希望能够将其他类型的土壤转变为有机土，贾思勰在《齐民要术》中记载了通过湿度、颗粒大小和黏度等条件判断土壤腐殖质大致含量的方法，还记录了农民通过精细耕田和向土壤里加入肥料来增加土壤腐殖质含量的做法。^[15]

进入现代社会，土壤科学不断补充细化，中国在确定土壤分类时借鉴了部分美国土壤系统分类和WRB的规则，有机土土纲便是直接引用美国土壤系统分类的命名^[16]。

为更好适应本国国情，1985年起，中科院南京土壤研究所等单位提出了中国土壤分类系统，于2001年出版了《中国土壤系统分类（第三版）》，吸取了以诊断层和诊断特性为基础的分类经验，以土壤发生学理论作为指导，将性质完全发生变化，不符合诊断层和诊断特性条件，但具有特殊意义，能作为土壤分类判据的情况称为诊断现象，建设了具有中国特色的土壤分类系统。采用“土纲→亚纲→土类→亚类→土族→土系”六级分类的分类模式^[3]，共有包括有机土、人为土、灰土、火山灰土、铁铝土、变性土、干旱土、盐成土、潜育土、均腐土、富铁土、淋溶土、雏形土、新成土在内的14个土纲。

目前，多种先进的技术手段被用于有机土性质的探索。一方面，研究人员持续测定耕作行为对有机土中有机质含量和蓄水能力影响的数据，让人类更直观的意识到耕种对有机土性质的破坏是十分严重的，另一方面，研究人员也尝试了多种手段用以干预土壤成分，以期能够保护和修复现有的有机土资源。^[17][18]

有机土的成土母质与均腐土类似，多为第四纪堆积物，主要成分有第四纪更新世砂砾、黏土层，第四纪全新世砂砾、黏土层以及第三纪砂砾、黏土层，在临近山地地区也有少量岩石风化残积-坡积物，形成有机土的物质是上部的黏土，土层厚度大多在50厘米以上，在黏土层中或含有碳酸盐物质，土壤呈微酸性至微碱性，以粗粉砂和黏粒为主，质地为壤质至轻黏质，黏粒矿物为伊利石混合型。^[7]

有机土属于非地带性土壤，气候方面主要以湿冷环境为特征，降水多、气温低、湿度大是共同特征。暖湿季节植物大量生长，然后短期迅速降温，土壤冻结，水分不易下渗，微生物活动微弱，有利于土壤有机物质的积累。比如有机土主要分布区之一的川西北高原，属于高原大陆性气候，年降水量为648~753毫米左右，年平均气温在0.7~1.1摄氏度左右。^[7]

有机土上生长的原始植被多是以莎草科为主的湿生性植物，分布最为广泛的是薹草属的各种薹tái草，随气候和降水条件的不同，以各种薹草为主组成了不同的群落，部分群落的组成包括一些灌木和小乔木，如沼柳、落叶松等，在三江平原上，有以大叶樟、小叶樟和乌拉薹草为主构成的群落，山区薹草多与苔藓类植物伴生，高寒山地则是以苔藓类植物为主，间或存在少许越桔和落叶松。目前，三江平原等地的部分有机土正在通过人工疏水种植包括小麦、水稻在内的各种经济作物。^[7]

有机土所属地形多为低洼地区，例如平原和山地的地势低平的碟形洼地、洪积扇缘、冰碛台地、冰碛qì洼地等区域，山地和水域附近的古河道、牛轭湖、沼泽边缘、支流沟谷、河漫滩，低湿平原、湖滨和山谷盆地的低阶地区等区域。这些区域的共同特征是地势低平，原地下水位高，土质黏重。大多数有机土由于地势低洼，排水不畅，土壤经常处于水分饱和状态，甚至出现季节性或终年积水现象，土壤水分状况具有潮湿甚至滞水现象，与周围地形和植被共同组成各种形态的沼泽。草甸沼泽地有机土壤物质厚度较小，在50~100厘米区间，湖泊沼泽地的有机土壤物质厚度可达1~2米或更厚，且呈现由中心向边缘不断变薄的趋势。^[7]

有机土形成是极为漫长的过程，一般分为两步，第一步是上层发生的泥炭化过程，第二步是下层发生的潜育化过程。^[19][20]

泥炭化指大量有机质以植物残体的形式进行积累，这一过程主要发生在水分饱和的土壤中，湿生植物因处于嫌气环境而不能彻底分解，只能在地表进行积累，形成了泥炭，有时也可保持植物组织和形状。^[19]

潜育化是土壤长期渍水，有机质嫌气分解，铁锰元素强烈还原，形成灰蓝——灰绿色土体的过程，是有机土纲中主要的成土过程。此过程中，土壤长期处于水分过饱和状态，水气比例严重失调，几乎处于完全闭气状态，氧气含量接近于无，这种状态下氧化还原电位偏低（Eh＜250mV），因而能发生潜育化过程，形成潜育层。潜育层中铁离子的二价还原状态使得土体呈现青灰色。潜育层中还原性物质多，如珠江三角洲地区，还原物质含量为120~130克每千克，Fe2+含量为80~180克每千克，还原物质的富集导致铁锰元素以离子或络合物形态离失，此过程成为还原淋溶。潜育层有机质含量不高，又有还原淋溶和机械淋溶作用影响，因而其代换总量的缓冲能力较弱。有时，由于永冻层或季节性冻层的存在，可能导致潜育特征发育较弱或未形成潜育特征。^[20]

有机土质地因母质不同而有所差异，多为黏土或是黏壤土，也有壤土和粉砂壤土，土壤质地不是有机土的直接诊断指标，但在鉴别半腐有机土和高腐有机土时，对有机碳含量的标准因黏粒含量不同而不同。^[21]

有机土剖面构型为H-G型，上层是泥炭层，由不同发酵程度的纤维、半纤维状有机物构成，有机质含量可达500克每千克以上，土壤颜色多为灰棕色或黑棕色；下层是潜育层，受还原过程影响，土壤颜色多为灰绿色、浅蓝色，有机质含量稍低，土壤质地以黏土或壤质为主，潜育层的下部亚层常有锈斑纹形成。^[22]

有机土矿物组成随成土母质来源和地区差异而有所区别，细砂和粉粒中以石英、长石和褐铁矿为主，夹杂有少量赤铁矿、磁铁矿、角闪石和云母。黏粒中以伊利石和伊-蒙混层矿物为主，有石英成分以及少许绿泥石和高岭石。覆于火山灰上的落叶正常有机土夹杂少许火山渣、碎屑、浮石和火山玻璃物质。^[21]

有机土所含的有机质主要由C、H、O、N、P、S等元素组成，并含有少量Mg、Si、Ca、K、Fe等元素。有机土全氮（N）量显著高于其他土纲，变化量在8~20克每千克间；有机土全磷（P2O5）量在1~3.5克每千克间，主要来源是有机土壤物质，与土壤有机碳含量分布呈正相关趋势；有机土全钾（K2O）量在1.9~20克每千克间，主要来源是矿质土壤物质，与土壤有机碳含量分布呈负相关趋势。在不同地区相关元素含量也有所不同。^[21][23]

有机土含有大量有机质或腐殖质，因而吸附性能较强，其阳离子交换量一般为30~70cmol（+）/kg。如纤维永冻有机土的阳离子交换量（CEC7）为50~70cmol（+）/kg，半腐永冻有机土的阳离子交换量（CEC7）为40~70cmol（+）/kg。有机土的交换性盐基饱和度多在50%左右，少数高的可超过80%，如半腐永冻有机土的交换性盐基饱和度几乎为100%。^[21]

有机土土纲的诊断层是有机物质表层。^[3]

有机土壤物质是有机土独有的诊断特性，有机土壤物质按植物残体种类和分解程度划分如下：^[24]

纤维有机土壤物质。搓后的纤维（不包括碎屑，下同）含量按体积计占3/4或更多；或搓后的纤维含量按体积计占2/5或更多，但将白色色层纸或滤纸插入用饱和焦磷酸钠溶液与该土壤物质制成的泥浆中显示的色彩明度和彩度为7/1，7/2，8/1，8/2或8/3。

半腐有机物质，即中度分解的有机土壤物质。搓后纤维含量按体积计介于纤维有机土壤物质与高腐有机土壤物质之间（即纤维含量按体积计占1/6~3/4）。

高腐有机土壤物质，为高度分解的有机土壤物质。搓后纤维含量按体积计不足1/6；其焦磷酸钠提取液在白色色层纸或滤纸上所显示颜色的明度和彩度出现于比色卡上5/1，6/2，7/3等色块划线外的右方和下方的范围内。若是湖积物等物质，有机土壤物质无或几乎无纤维，则焦磷酸钠提取液显示的颜色出现于该划线的左方或上方。

落叶有机土壤物质。有机土壤物质中枯枝落叶（包括半分解的枯枝落叶）含量大于等于3/4（按体积计）。

有机土壤物质中有机碳含量需符合以下标准：^[24]

若是经常处于水分饱和状态的泥炭、腐泥等物质，除活根以外的有机碳含量：①若土壤矿质部分黏粒含量大于等于600克每千克，则有机碳含量大于等于180克每千克。②若土壤矿质部分黏粒含量小于600克每千克，则有机碳含量大于等于（120克每千克+黏粒克每千克X0.1）。③若土壤矿质部分无黏粒，则有机碳含量大于等于120克每千克；

若泥炭质表层上部为耕作层，则0~25厘米深度内土壤混合后的有机碳含量：①若矿质部分黏粒含量大于等于600克每千克，则有机碳含量大于等于160克每千克;②若矿质部分黏粒含量小于600克每千克，则有机碳含量大于等于（80克每千克+黏粒克每千克+7.5）。③如矿质部分不含黏粒，则有机碳含量大于等于80克每千克;

若为大多数年份水分饱和时间少于一个月的枯枝落叶，则其有机碳含量需大于等于200克每千克。

有机土分正常有机土和永冻有机土两个亚纲，七个土类——^[4]

土纲亚纲土类有机土正常有机土落叶正常有机土纤维正常有机土半腐正常有机土高腐正常有机土永冻有机土落叶永冻有机土纤维永冻有机土半腐永冻有机土

是正常有机土中有落叶有机土壤物质，土壤每年仅有很少几天处于水分饱和状态，土表至100厘米深度内有石质或准石质接触面或土表至50厘米内有机土壤物质与火山渣、碎屑或浮石总厚度大于等于40厘米的土壤。落叶正常有机土面积很小，零星分布于长白山坡麓及吉林省东部和黑龙江省南部的低山丘陵缓坡谷底海拔200~400米处，主要植被为落叶松，其次为桦属，地面有稀疏莎草、蒿草等草本植物。地面排水较好，雨季土壤水分饱和时间为10天左右，然而有机土壤物质持水量大，且森林和地面为枯枝落叶覆盖，土壤终年潮湿。部分因土壤水分饱和时间较长或积水，导致薹草等沼生植物增多，树木生长不良。落叶正常有机土一般未被利用。^[4]

是在正常有机土中表层段纤维有机土壤物质占优势，或在该层段兼有薄层矿质土壤层次的土壤。纤维正常有机土分布较广，相对较集中，主要分布于三江平原、松嫩平原、川西北高原的湖沼洼地、河流低阶地、牛轭湖等地区，其次是黄河上游支流谷地。该土类在有机土纲中面积占比最大。地表大多时间积水，土壤几乎常年处于水分饱和状态。植被以各种薹草为主，其次为大叶樟、小叶樟、芦苇、木贼、莎草、三棱草、藏蒿等，还有呈丛状的“塔头墩”。纤维正常有机土是有机土壤物质正在积累阶段的有机土，水分多，沼生植物茂盛。少部分通过人工排水疏干种植小麦等作物，近几年又有小面积用以垦殖水稻。^[4]

是正常有机土中表层段半腐有机土壤物质占优势，或在该层段兼有薄层矿质土壤层次的土壤。它多与纤维正常有机土交错分布，但分布更广泛，在三江平原、松辽平原、吉林西部平原和完达山、张广才岭、长白山麓、辽宁东北部低山丘陵的平缓宽谷中均有分布。这些地区排水不畅、地表季节性积水，土壤长期处于水分饱和状态，地下水位为1.5~2米。植被类型为莎草、小叶樟、大叶樟、藁gǎo草等，但丛状的“塔头墩”较少见。部分已经开垦，20世纪60年代前后开垦面积不断扩大，用以种植小麦和豆类。近年来因兴修水利，水稻种植面积逐渐增多。^[4]

是正常有机士中表层段高腐有机土壤物质占优势，或在该层段兼有薄层矿质土壤层次的土壤，面积较小，黑龙江、吉林两省分布相对较多，其次是辽宁东北部以及内蒙古东北部，其他地区零星分布。高腐正常有机土多处于低山、丘陵和岗地的缓坡宽谷中，多是由于地壳不均匀抬升使坡度增大，地下水位下降而形成。处于自然疏干、有机土壤物质停止积累的阶段，目前地表积水少甚至无积水，但土壤大多数时间仍处于水分饱和状态。主要植被类型为灌木-高草群落，有柳树、桦树、空心柳、棱草等植物，或有芦苇夹杂其中。可用于种植小麦和大豆，有机土壤物质深厚处可作为泥炭矿产开采。^[4]

是永冻有机土中有落叶有机土壤物质，每年仅有几天水分饱和，土表至100厘米探有石质或准石质接触面和/或土表至50厘米内有机土壤物质与火山渣、碎屑或浮石的总厚度大于等于40厘米的土壤。面积很小且分布零星，散布于大、小兴安岭，长白山，秦岭，祁连山等山地。东部分布在大、小兴安岭海拔400米以上的低缓山谷中，西部则多在海拔3500米以上的高山中上部冰碛台地、洪积扇缘和缓坡坡麓或谷地中，所处地形平缓，排水不畅，但地表仅在雨季短期积水，土壤水分饱和时间很少。但因有永东层阻隔，土表潮湿，在森林植被下土壤温度夏季回升慢，永冻层较高，上界一般在土表50~60厘米有机土含有大量有机质或腐殖质，因而吸附性能较强，其阳离子交换量一般为30~70cmol（+）/kg。如纤维永冻有机土的阳离子交换量（CEC7）为50~70cmol（+）/kg，半腐永冻有机土的阳离子交换量（CEC7）为40~70cmol（+）/kg。有机土的交换性盐基饱和度多在50%左右，少数高的可超过80%，如半腐永冻有机土的交换性盐基饱和度几乎为100%。^[21]深度处。林木以落叶松为主，夹有少量笃斯越橘、山柳或山杨等灌木或灌木状小乔木，地面藓类较多，东部尚有少量蕨类。多因排水不畅或海拔高、距离居民点远而未被利用。^[4]

是永冻有机土中表层段纤维有机土壤物质占优势，或在该层段兼有薄层矿质土壤层次的土壤。主要分布于长江、黄河水源区海拔3500米以上的宽谷洼地、山间古河道、冰碛湖盆边缘等区域，分布最高海拔达5000米。其次是大、小兴安岭和长白山等山地，分布海拔与落叶永冻有机土大致相同，但所处地形较低洼，如山间河谷盆地、积水洼地、河漫滩阶地等。西北海拔3500米以上的高山山间谷盆洼地亦有分布，但面积很小。地表大多时间有积水，土壤基本常年水分饱和，长江、黄河水源区和大兴安岭等地地面多有丛状“塔头墩”，由于水分多、温度低，常见有冻胀丘、热融坑等。植被组成为以泥炭藓为主的藓类和薹草、小叶樟，大、小兴安岭地区伴有笃斯越橘、狭叶杜香、丛桦等及少许长势不良的落叶松;西部藏蒿较多，还有驴蹄草等植物。大兴安岭处有部分纤维永冻有机土用于开采泥炭矿和耕垦种植。^[4]

是永冻有机土中表层段半腐有机土壤物质占优势，或在该层段兼有薄层矿质土壤层次的土壤。主要在西北山地零散分布，如祁连山、阿尔泰山等海拔3500米以上的冰碛台地、缓坡地、冰碛洪积扇缘溢出带等。一般地表有3°~5°坡度，排水缓慢，地表基本不积水，也无地下水出现，但因有永冻层阻滞，土壤潮湿，雨季土壤为水分饱和状态。植被组成为薹草、蒿草、莎车和藓类植物，有时候有丛柳等散生灌木。目前多用作夏季牧场。^[4]

极地大陆有约1.08*106平方千米的有机土，约占极地面积的0.82%^[25]。除极地大陆外，有机土仅占世界土壤面积的2%，比较大的集中分布区域位于俄罗斯、加拿大和斯堪的纳维亚半岛，这些大的分布带属于寒带或亚寒带的无冰盖区域。^[26]

有机土占中国国土面积的0.15%，数量稀少但分布广泛，主要分布于寒温带、温带，分布比较集中的地区有青藏高原东部北部边缘和东北地区的山地和平原，如川西北若尔盖高原、大兴安岭、阿尔泰山、黄河长江水源区、三江平原、松嫩平原、辽河平原等地。^[7]

有机土在形成过程中积累了大量的有机物质，矿质养分在一众土壤中处于中上水平，且多位于地势较为平坦的地区，因而一直以来都是农业垦殖人员寄予很大希望的重要土壤资源。有机土排水疏干可用于发展农业和林业生产，目前已知的开垦中有机土被用于种植小麦、大豆、水稻和人参。此外，有机土壤物质作为泥炭矿产资源也在被不断地开采使用。^[4][27]

有机土壤物质因其长期水分饱和甚至积水的特性而易形成沼泽，成为湿地生态系统的重要组成部分^[28]，湿地充满了生命，是世界上生态服务功能价值最大的生态系统之一，可以净化水源、调节气候、固碳储碳、提供生物栖息场所，还具有蓄洪防旱、补充地下水等功能。在保持物质多样性和涵养水源方面起到了不可或缺的作用。^[8]