土壤形态可按形态单元的大小,分为大形态、中形态、微形态三类。土壤大形态指大尺度的土被形态、剖面形态、土层形态、以及能为肉眼或放大镜分辨的任何土壤物质组成形态。如土壤结构及其空间几何学垒结状况,各种新生体、侵入体、生物体(植物根系和土壤动物)及其生命活动痕迹等。大形态是在野外进行土壤调查和土壤分类研究的重要内容。
土壤中形态为5~0.l毫米大小的形态单元。可借助双筒体视显微镜进行观察,较大的土壤单粒,土壤微团聚体较小的土壤形成物(新生体)等均属之,中形态常是大形态的细部显示,或是微形态的粗貌轮廓,有时并不独立存在。
土壤微形态为借助偏光显微镜所能观察到的土壤微观形态。研究土壤微固相部分的物质组成(包括本体的、新生的、原生的、次生的、矿质的、有机的、死的、活的)及其形状、大小、数量比例、相关分布形式、微垒结孔隙的外形、大小和伸延状况等。随着土壤科学的发展和应用要求的提高,土壤形态研究越来越注重大、中、微形态研究相结合,尤其重视土壤形成环境及成土过程与土壤形态、土壤物质成分和结构的相互关系。
土壤剖面的形态特征及土壤性质的外在表现。是土壤形成过程的结果和具体表现,重点研究、描述和记载土壤剖面中土层(包括母质层和岩基)的种类、出现深度(厚度)、排列和层次间的过渡关系等(见土壤层次、土壤层次界面)。
各土层内部的形态学特征,是研究土壤剖面性态的基础,通常要观察(包括速测)、描述各土层的土壤颜色、质地、结构、结持性、孔隙状况、酸碱性、植物根系、土壤动物活动状况、新生体、侵入体等以及母质、母岩在成土过程中的变化。
土壤表面不吸收或吸收较少的反射色光。反映土壤的内在物质组成及其变异,是重要的土壤形态特征。在初期的土壤调查中,土壤颜色的描述多采用目视描述法。由于观测结果因人而异,特别是大量任意使用非规范性术语形容颜色,使土壤颜色描述产生混乱。国际上普遍采用基于芒塞尔颜色系统[注]制作的比色卡来测定和描述土壤颜色。芒塞尔颜色的完整表示方法为颜色名称+芒塞尔颜色标志,例如亮红棕(5YR 5/6)。颜色名称指形容颜色的标准术语,在比色卡中由与色调页对应的颜色名称查得。芒塞尔颜色标记包括色调(hue)、亮度(value)和彩度(chroma)。色调反映土壤所呈现的基本颜色特征,共有10个基本色调,即R(红)、Y(黄)、G(绿)、B(蓝)、P(紫)、YR(黄红)、GY(绿黄)、BG(蓝绿)、PB(紫蓝)、RP(红紫);每种色调分为10等份,在土壤色卡中以2.5等分作为一个基本单位。色调级别的表示以等分数字在前,符号在后,例如2.5YR、5YR、7.5YR等;YR色调的0等分处(0YR),即其邻近红色色调(R)的10R,而10YR则是其另一侧黄色色调(Y)的0Y。明度指土壤颜色的相对明亮度,以无彩色(N)为基准,绝对黑为0,绝对白为10,由0至10逐渐变为明亮。彩度指土壤呈现颜色的鲜艳程度,与颜色的相对纯度或饱和度有关。在土色卡中由0至8随彩度的增加,颜色的鲜艳程度也增加。芒塞尔颜色标记的排列顺序是色调—明度—彩度。例如,查得某土壤的色调为5YR,明度为5,彩度为6,则其颜色标志为5YR 5/6,书写时在色调值后空一印刷字符,接写明度,在明度与彩度之间用斜线分隔号分开。在描述土壤颜色时,要对土壤干态和润态的颜色分别观测记录,例如红棕(5YR 4/6,干)、浊红棕(5YR 4/4,润)。
指细土部分颗粒大小级别。在土壤调查中,以前多采用苏联卡庆斯基制(<1毫米细土)。现通常使用美国农部制或国际制(<2毫米细土)。精确的土壤质地需要根据机械分析测定结果确定,而在野外通常通过手指捻摸湿润土壤的感觉来作近似判断(简易质地判定法),最常用的是C.W.肖[注]提出的快速判定方法,可区分出砂土、砂壤土、壤土、粉壤土、黏壤土和黏土等六个级别。具体判断标准:①砂土。松散的单粒状颗粒,能够见到或感觉到单个砂粒。干时抓在手中稍一松开后即散落;润时可成团但一碰即散。②砂壤土。干时手握成团,但极易散落;润时握成团后,用手小心拿起不会散开。③壤土。松软并有砂粒感,平滑,稍黏着。干时手握成团,用手小心拿起不会散开;润时握成团后一般性触动不至于散开。④粉壤土。干时成块,但易被弄碎,粉碎后松软,有粉质感;润时成团为塑性胶泥。干、润时所呈团块均可随便拿起而不散开,湿时以拇指与食指搓捻不成条(呈断裂状)。⑤黏壤土。破碎后呈块状。土块干时坚硬;湿土可用拇指和食指搓捻成条,但往往经受不住它本身的重量;润时可塑,手握成团,手拿起时更加不易散裂,反而变成坚实的土团。⑥黏土。干时常为坚硬的土块,润时极可塑。通常有黏着性,手指间搓可成长的可塑土条。
土壤颗粒按照不同的排列方式堆积、复合而形成的土壤团聚体。根据土壤颗粒的排列与组合形态不同,土壤调查中通常将土壤结构分为无结构(单粒)、粒状、团块状、片状、棱块状、棱柱状、柱状、楔状结构等,并进一步按其大小进行细分。在描述土壤结构时,除结构类型和大小外,通常还需描述结构的发育程度,发育强的结构没有或基本没有母质特性,而发育弱的结构仍保留大部分母质特性。
土壤结构体的软硬、松紧、黏着性和可塑性等。土壤结持性的野外判别标准有:①干时结持性。指风干土壤在手中挤压时破碎的难易程度。②松散。土壤物质相互间无黏着性。③松软。在大拇指与食指间,在极轻微压力下即可破碎。④稍坚硬。土壤物质有一定的抗压性,在拇指与食指间较易被压碎。⑤坚硬。土壤物质的抗压性中等,在拇指与食指间极难被压碎,但以全手挤压时可以破碎。⑥很坚硬。土壤物质的抗压性极强,只有全手使劲挤压时才可破碎。⑦极坚硬。在手中无法被压碎。
土壤坚实性指当土壤含水量介于风干土与田间持水量之间时,土壤物质在手中挤压时破碎的难易程度。①松散。土壤物质相互无黏着性。②极疏松。在大拇指与食指间,在极轻微压力下即可破碎。③疏松。在大拇指与食指间稍加压力即可破碎。④稍坚实-坚实。在大拇指与食指间加以中等压力即可破碎。⑤很坚实。在大拇指与食指间极难被压碎,但全手紧压时可以破碎。⑥极坚实。以大拇指与食指无法压碎,全手紧压时也较难破碎。
土壤黏着性用野外以土壤在拇指和食指间的最大黏着程度表示。水分含量以满足土壤获得最大黏着性为准。①无黏着。两指相互挤压后,实际上无土壤物质依附在手指上。②稍黏着。两指相互挤压后,仅有一指上附着土壤物质。两指分开时土壤无拉长现象。③黏着。两指相互挤压后,土壤物质在两指间均有附着,两指分开时有一定的拉长现象。④极黏着。两指挤压分开时,土壤物质在两指上的附着力极强,在两指间拉长性最强。
土壤可塑性指土壤物质加水湿润后,在手中搓成直径为3毫米的圆条,然后持续搓细,直至断裂为止。①无塑:不形成圆条。②稍塑:可搓成圆条,但稍加外力极易断裂。③中塑:可搓成圆条,稍加外力,较易断裂。④强塑:可搓成圆条,稍加外力,不易断裂。
包括土壤中所有的孔隙。按形态可分为气泡状孔隙、孔洞、根孔、动物穴、裂隙(水平的和垂直的)等;按大小可分为极小、小、中、大和极大;按数量可分为无、很少、少、中、多;按孔隙度可分为极低、低、中、高、很高。在大小、数量和孔隙度的划分标准上尚无统一规定(见土壤孔隙)。
除记载动物穴的大小、数量和分布深度外,还需观察蚯蚓、节肢动物等数量和分布,以及土壤动物排泄物的数量和分布。
指土壤发育过程中物质淋溶淀积和集聚的生成物。反映成土过程和土壤发生学性质的特点和强度。土壤中的新生体多种多样,形成环境和形成机制各不相同。化学起源的新生体包括易溶性盐类、石膏、碳酸钙、二氧化硅、铁锰氧化物、腐殖质;生物起源的新生体包括粪粒、蠕虫穴、鼠穴斑、根孔。对各类土壤新生体均要分别记载其数量(丰度)、形状、大小、分布特点等;对于斑纹,还要记载其与土壤基质颜色的对比度,可分为微弱、明显和显著等级别。
人为活动或自然搬运带入的物质。如贝壳、动物骨骼与矿物组成不同的石砾、煤渣、砖块、瓦片、瓷片等,有助于了解人为活动对土壤的影响、母质来源和土壤受扰程度。
包括石灰反应(泡沫反应)、亚铁反应、氟化钠反应和碱化反应。石灰反应(泡沫反应)是针对石灰性土壤中的碳酸盐,用10%稀盐酸滴定;亚铁反应是用于野外鉴定还原性土壤中的Fe2+,加入α-α′联吡啶或邻菲罗啉,形成红色配合物;加入铁氰化钾(赤血盐),形成蓝色沉淀物。氟化钠反应是用1摩/升氟化钠(pH=7.5)试剂滴加土壤,羟基释放使溶液pH上升,用于野外鉴定无定形物质(水铝英石、氧化铁、硅),并作为鉴定灰化淀积B层的辅助指标。碱化反应用于判别碱积层,用酚酞指示剂测定。