Soils of the Eastern United States and their Use--XXVII. The Houston Black Clay pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:BiblioLife

作者:Bonsteel Jay Allan

出品人:

页数:20

译者:

出版时间:2009-07-17

价格:USD 14.75

装帧:Paperback

isbn号码:9781113256454

丛书系列:

图书标签:

• Soil science
• Houston Black Clay
• Eastern United States
• Soil classification
• Soil properties
• Agricultural soils
• Clay soils
• Soil survey
• Soil management
• Texas

东部美国土壤及其利用——XXVII. 赫斯顿黑粘土 引言 土壤是地球生命支持系统的基石，其组成、特性和利用方式对农业生产、生态平衡以及人类社会的发展至关重要。在美国东部广袤的土地上，分布着形态各异、性质独特的土壤类型。这些土壤各自承载着特定的地质历史、气候条件和生物活动，共同塑造了美国东部地区多样的农业景观和生态系统。本系列专著《东部美国土壤及其利用》旨在系统深入地剖析美国东部不同区域的代表性土壤，阐述其形成过程、物理化学性质、生物学特性，并重点探讨这些土壤在农业生产、环境保护以及可持续利用方面的挑战与机遇。 作为本系列中的第二十七部分，我们将聚焦于一种在美国东南部，特别是德克萨斯州中部地区具有重要影响力的土壤类型——赫斯顿黑粘土（Houston Black Clay）。赫斯顿黑粘土以其深邃的黑色、卓越的肥力以及特殊的膨胀性而闻名，它不仅是该地区农业经济的支柱，也对当地的植被分布、水文循环乃至工程建设产生了深远影响。深入理解赫斯顿黑粘土的特性，对于优化该区域的土地管理策略，提高农业生产效率，应对环境挑战，以及促进区域经济的可持续发展具有不可估量的价值。 本章将从赫斯顿黑粘土的形成地质背景入手，追溯其独特的成土过程。随后，我们将对其主要的物理、化学和生物学特性进行详细描述，包括其质地、结构、水分特性、养分含量、pH值以及土壤微生物群落等。在此基础上，我们将深入探讨赫斯顿黑粘土在农业利用方面的优势与局限，分析其适宜种植的作物类型，以及现行的耕作管理措施。同时，本章还将关注赫斯顿黑粘土在非农业领域的应用，如其在工程建设中可能遇到的问题及应对策略。最后，我们将展望未来，探讨赫斯顿黑粘土可持续利用的前景，包括土壤侵蚀控制、养分管理、改良策略以及适应气候变化等关键议题，旨在为相关科研人员、农业生产者、土地管理者以及政策制定者提供科学、翔实、实用的参考信息。 一、 赫斯顿黑粘土的成土背景与形成过程 赫斯顿黑粘土的分布与一种特殊的母质密切相关，即德克萨斯州的白垩纪海相沉积岩，特别是埃尔金组（Elgin Formation）的页岩和泥灰岩。这些母质形成于古老的浅海环境，富含钙、镁等碱性阳离子，并且在沉积过程中积累了大量的有机质。 在数百万年的地质演变过程中，这些富含矿物质和有机质的沉积岩经过风化剥离、侵蚀搬运，最终在地势相对平缓的区域堆积下来，形成了赫斯顿黑粘土的基底。其独特的黑色主要归功于两种因素： 1. 高含量的有机质： 尽管赫斯顿黑粘土的形成区域并非典型的森林生态系统，但过去湿润的气候条件以及丰富的草本植被，为土壤带来了大量的有机物质。这些有机物在微生物的作用下分解，形成稳定的腐殖质，赋予土壤深邃的黑色。 2. 含铁矿物质的还原状态： 赫斯顿黑粘土常常形成在排水条件不佳的环境中，尤其是在地形平坦且降水相对充沛的地区。在这样的环境下，土壤中的铁元素处于低氧状态，部分氧化铁被还原成亚铁离子。亚铁离子的存在，也对土壤的颜色产生了一定的影响，加深了其黑色调。 此外，赫斯顿黑粘土的膨胀性是其另一个显著特征，这与其矿物组成密切相关。其母质中富含蒙脱石（montmorillonite）等黏土矿物。蒙脱石具有层状结构，能够吸附大量的水分子，导致土壤在湿润时发生体积膨胀，而在干燥时发生收缩。这种膨胀-收缩的循环对土壤结构、农业生产以及工程建设都带来了特有的挑战。 二、 赫斯顿黑粘土的物理特性 1. 质地： 赫斯顿黑粘土具有典型的粘质土壤质地，黏粒含量高，通常在40%以上，甚至可高达60%以上。沙粒和粉粒的含量相对较低。高黏粒含量赋予了其良好的保水保肥能力，但也导致了其粘重、通气透水性差等问题。 2. 结构： 赫斯顿黑粘土通常呈现出块状或棱柱状的土壤结构。在干燥状态下，土壤表面可能出现明显的裂缝，这是由于土壤收缩造成的。这种裂缝在雨季过后会逐渐闭合，但其形成的应力会对植物根系生长产生影响。土壤的团聚体稳定性相对较差，尤其是在机械耕作不当的情况下，容易发生板结。 3. 颜色： 如前所述，赫斯顿黑粘土最显著的特征是其深邃的黑色，通常为深棕黑色或纯黑色。颜色深浅与其有机质含量和还原状态密切相关。 4. 水分特性： 赫斯顿黑粘土的保水性极佳，能够储存大量水分。然而，由于其粘重和细密的质地，其导水性较差，排水不良。在雨季，土壤容易过饱和，可能导致缺氧；而在干旱季节，土壤水分蒸发迅速，地表容易开裂，植物需要消耗更多能量来吸收水分。其持水量高，但有效水量也受膨胀-收缩特性的影响。 5. 温度特性： 颜色深邃的土壤吸热能力较强，赫斯顿黑粘土在日照下容易升温，这有利于提高土壤温度，促进作物生长，尤其是在早春季节。 三、 赫斯顿黑粘土的化学特性 1. 养分含量： 赫斯顿黑粘土以其卓越的肥力而著称。其有机质含量通常较高，为土壤提供了丰富的氮、磷、硫等关键营养元素。此外，由于其母质的矿物组成，土壤中也富含钙、镁、钾等阳离子，以及微量元素。 2. 阳离子交换量（CEC）和阳离子交换容量（CECs）： 由于其高黏粒含量和高有机质含量，赫斯顿黑粘土的阳离子交换量（CEC）非常高。这意味着土壤具有很强的吸附能力，能够有效储存和提供植物所需的阳离子养分，不易流失。 3. pH值： 赫斯顿黑粘土的pH值通常偏碱性，范围在6.5至8.0之间。这种碱性环境有利于钙、镁等阳离子元素的供应，但可能限制某些微量元素（如铁、锰、锌）的有效性，需要注意补充。 4. 盐分和碱度： 在某些区域，赫斯顿黑粘土可能存在盐分积累的问题，尤其是在灌溉排水不当的条件下。高pH值和高钙镁离子含量也可能导致土壤呈石灰性，影响某些作物的生长。 四、 赫斯顿黑粘土的生物特性 1. 土壤微生物群落： 赫斯顿黑粘土高含量的有机质为土壤微生物提供了丰富的碳源和能源，孕育了多样化的微生物群落。这些微生物在有机质分解、养分循环（如氮的硝化反硝化、磷的矿化）以及土壤结构形成中发挥着至关重要的作用。然而，其排水不良的特性也可能导致厌氧微生物的活动增加，影响某些好氧微生物的生存。 2. 生物活性： 赫斯顿黑粘土的生物活性通常较高，土壤酶活性和微生物数量都相对丰富。这与其高肥力、适宜的pH值（在一定范围内）以及良好的有机质供应有关。 3. 土壤动物： 蚯蚓等土壤动物在赫斯顿黑粘土中较为常见，它们通过疏松土壤、促进有机质分解和养分循环，对土壤健康和肥力维持起着积极作用。 五、 赫斯顿黑粘土的农业利用 赫斯顿黑粘土以其卓越的肥力和良好的保水保肥能力，成为美国东南部，特别是德克萨斯州中部重要的农业土壤。 1. 优势： 高肥力： 天然富含大量有机质和矿物质养分，能够满足大多数作物生长需求。 优异的保水性： 能够储存大量水分，在一定程度上缓解干旱胁迫，减少灌溉需求。 高阳离子交换量： 养分不易流失，肥力持久。 适宜的pH范围： 大多数作物能在其中良好生长。 2. 局限性： 膨胀-收缩特性： 频繁的膨胀和收缩会对作物根系造成物理伤害，影响作物生长，并可能导致结构破坏。 排水不良： 在雨季容易出现土壤过饱和，导致根系缺氧，影响生长，并可能诱发病害。 粘重： 耕作困难，易板结，不利于机械化作业，可能导致土壤压实。 裂缝形成： 干燥时出现的裂缝会加速水分蒸发，影响土壤水分的有效利用，并可能传播病原菌。 3. 适宜作物： 赫斯顿黑粘土非常适宜种植多种重要的农作物，包括： 谷物类： 玉米、小麦、高粱是该地区主要的作物，赫斯顿黑粘土为它们提供了充足的养分和水分。 棉花： 赫斯顿黑粘土也是种植棉花的重要区域，其良好的肥力和保水性能够支持棉花的生长。 蔬菜类： 豆类（如黑豆、鹰嘴豆）、西瓜、甜菜等也在赫斯顿黑粘土上表现良好。 牧草： 适宜种植多种牧草，支持畜牧业的发展。 4. 耕作管理策略： 针对赫斯顿黑粘土的特性，需要采取特定的耕作管理措施： 保护性耕作： 采用免耕、少耕等保护性耕作技术，减少对土壤结构的破坏，减缓膨胀-收缩对土壤的负面影响。 合理灌溉与排水： 在降水充沛的季节，需要进行有效的排水，避免土壤过饱和；在干旱季节，则需要合理灌溉，并采取措施减少水分蒸发。 增施有机肥： 持续施用堆肥、绿肥等有机物，改善土壤结构，提高土壤的团聚体稳定性，减缓膨胀-收缩的幅度。 选择适宜的耕作机械： 避免使用过重的机械，以免加剧土壤压实。 轮作与间作： 实行合理的作物轮作和间作制度，可以改善土壤结构，减少病虫害发生，提高土壤利用效率。 覆盖种植： 在作物收获后或休耕期，种植覆盖作物，保护土壤免受侵蚀，增加有机质。 六、 赫斯顿黑粘土的非农业利用 赫斯顿黑粘土的膨胀-收缩特性也对其在工程建设领域带来了挑战。 1. 建筑基础： 建造房屋、道路等基础设施时，需要充分考虑赫斯顿黑粘土的膨胀-收缩变化。不恰当的建筑设计和施工可能导致地基开裂、沉降，甚至建筑物损坏。因此，常需要对地基进行加固处理，或采用特殊的建筑技术，例如深基坑、桩基础等，以减轻膨胀-收缩的影响。 2. 水利工程： 在修建水库、堤坝等水利工程时，赫斯顿黑粘土的渗透性和稳定性需要仔细评估。其膨胀-收缩特性可能影响水库坝体的稳定性，并增加渗漏的风险。 3. 道路建设： 道路路基的稳定性是道路安全和寿命的关键。赫斯顿黑粘土路基在湿润时可能变得松软，而在干燥时则可能开裂，影响道路的平整度和承载能力。因此，在道路建设中，常需要对路基进行改良，如添加稳定剂或采用特殊的路基材料。 七、 赫斯顿黑粘土的可持续利用前景 赫斯顿黑粘土作为一种重要的土壤资源，其可持续利用对于区域经济和社会发展具有重要意义。未来的研究和实践应着重于以下几个方面： 1. 土壤侵蚀控制： 尽管赫斯顿黑粘土的质地粘重，不易被水力侵蚀，但其干燥时的裂缝可能加速风蚀，以及在特定条件下也会发生水土流失。因此，需要加强植被覆盖，推广保护性耕作，减少裸露地表。 2. 养分管理与精准施肥： 虽然赫斯顿黑粘土肥力较高，但长期集约化生产仍可能导致养分失衡。需要通过土壤养分监测，实施精准施肥，提高养分利用效率，减少化肥流失对环境的影响。 3. 土壤结构改良： 持续的有机物投入是改善赫斯顿黑粘土土壤结构的根本途径。通过施用堆肥、绿肥、秸秆还田等措施，可以增加土壤有机质含量，提高团聚体稳定性，减轻膨胀-收缩效应。 4. 适应气候变化： 随着气候变化，极端天气事件（如长期干旱、强降雨）的频率和强度可能增加。需要研究和推广适应性强的耕作技术和作物种类，提高土壤对气候变化的韧性。 5. 技术创新与推广： 积极引进和推广先进的农业技术，如传感器技术、遥感技术在土壤监测和管理中的应用，以及智能灌溉技术等，以提高赫斯顿黑粘土的利用效率和可持续性。 6. 跨学科合作： 赫斯顿黑粘土的研究和管理需要土壤学、农学、生态学、工程学等多学科的紧密合作，共同解决其在农业和非农业利用中面临的复杂问题。 结论 赫斯顿黑粘土以其独特的黑色、卓越的肥力、优异的保水性以及显著的膨胀-收缩特性，在美国东部，尤其是德克萨斯州中部地区扮演着不可或缺的角色。它既是孕育丰收的沃土，也为工程建设带来了挑战。深入理解其成土背景、理化特性、生物属性，并在此基础上制定科学合理的农业耕作与管理策略，以及审慎对待其在工程应用中的特殊要求，是实现赫斯顿黑粘土可持续利用的关键。本章通过对其各方面的详细阐述，旨在为进一步的研究和实践提供坚实的基础，期盼能够促进该地区农业生产的繁荣，保障生态环境的健康，并最终实现人与自然的和谐共生。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆