「膚色」各異的土壤蘊藏著地球生命的密碼，有的帶有遠古氣息，有的則映襯著人類活動的蛛絲馬跡。2009-2019年，土壤研究者們在全國各地選取了近6000個樣點，進行典型土壤剖面調查。他們取回一抔抔土，並於近日繪成了我國第一幅高精度土壤顏色地圖，以論文形式發表於國際著名土壤學期刊《國際土壤科學》。
值得一提的是，地圖中，四川盆地大部分被「紫色」土壤覆蓋。
△ 25cm深度土壤孟塞爾顏色（潤態）分布圖
歷時10年掌握土壤身份「密碼」
中國古人對土壤的認知與探索，從顏色中可見一斑。《尚書·禹貢》將中原大地的九州土壤分為黃壤、白壤、黑墳、白墳、赤植墳和青黎等。這或許是我國最早的土壤圖騰崇拜。
「土壤顏色可以直觀表徵土壤屬性、土壤肥力，哪裡的土壤有什麼屬性，酸鹼度如何、有機質多少等等，都可以用數據圖展示。」論文的通訊作者、土壤與農業可持續發展國家重點實驗室主任張甘霖研究員說，歷時10年，土壤研究者們在我國31個省市區，共調查了近6000個典型土壤剖面，建立了4420個土系，最終建立了我國土壤系統分類基層分類單元土系及土係數據庫，為我國數字土壤建設提供了重要支撐。
十年間採集的土壤大數據，終於在2020年迎來「出彩」的高光時刻。此次發表的高精度土壤顏色地圖，從十年間採集的土壤剖面的孟塞爾顏色數據中，選取了大約4600個土壤剖面，進行數字製圖。「這些土壤剖面取土點最高在西藏海拔約5700米的高山上，最低在接近海平面的沿海地區。」論文的第一作者劉峰說。
△ 25cm深度土壤顏色（潤態）局部細節圖：成都區域
四川盆地大部分被「紫色」土壤覆蓋
四川盆地大部分被「紫色」土壤覆蓋，這裡的土壤母質為中生代的砂巖或頁巖，所以預測為暗紅色；在貴州和廣西以石灰巖為主的地區，可看到較淺的顏色。
西北的沙漠、荒漠和戈壁區域，土壤顏色以白色和灰色為主，「這些區域植被稀疏或完全處於荒漠戈壁環境，土壤有機質含量低，游離碳酸鹽或鹽分含量高。」劉峰說。
中部的黃土高原，土壤顏色主要是黃色；東北和青藏高原東部等的較溼潤的高寒地區，植被條件好，植物根系殘體和凋落物日積月累，土壤有機質不易礦化而含量較高，土壤顏色較暗較黑。
江西、湖南和雲南一些區域顏色最紅。「這些地區土壤的母質經歷較為快速的風化和淋溶後，土壤相對富含氧化鐵鋁，所以呈現紅色。」劉峰解釋。
東部地區的長江、淮河和黃河的下遊以及鄱陽湖周圍土壤呈淡褐色，趨於灰青色，「因為這些區域地形低洼，排水不暢，母質多為河湖相沉積物。」劉峰說。
同時，顏色地圖也刻畫出土壤顏色變異的空間細節，如成都區域，就顯示出土壤顏色隨著地形地貌部位的不同而變異。在25釐米深度處，成都地區西北部的山區呈褐色，東南側的四川盆地地區則呈紅色。
△ 5cm（左列）和50cm（右列）深度土壤顏色（潤態）孟塞爾色調、明度和彩度分布圖
氣候、母質和地形是土壤顏色的「推手」
顏色各異的土壤分布，究竟是什麼力量塑造的？劉峰解釋，太陽輻射決定了土壤所處的溫度帶，高原的太陽輻射強，晝夜溫差大，巖石物理風化較強，使土壤顏色多變，風化層厚度意味著土壤受侵蝕或沉積的環境、地表物質分布、水和熱儲存的情況。
此外，土壤顏色與土壤礦物質有關。例如，針鐵礦呈黃色或深棕色，赤鐵礦呈紅色，鐵水合物呈暗紅色，託稜石呈黑色，方解石呈白色，石膏呈淺棕色，石英呈淺灰色。
在此次研究中，研究團隊發現總體上土壤顏色隨深度增加而變淺。「一個重要原因是植物凋亡融入土壤形成有機質，在土壤上部30釐米左右累積較多，所以顏色較深，越往下有機質含量往往急劇降低，顏色較淺。」
「土壤顏色背後隱藏的是土壤功能，例如土壤肥力如何，這幅高精度土壤顏色地圖，提供了我國第一個標準一致、詳細的土壤顏色視圖，是土壤肥力質量評價與空間管理的關鍵參數。」張甘霖說，土壤顏色地圖還可為法庭土壤物證溯源提供支撐，例如從鞋上粘的泥土顏色、泥土中的有機質，可以大致分析泥土來自那個區域，從而判斷相關對象是否去過某個區域。
來源：科技日報
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