黑土形成的原因
黑土是具有強烈脹縮和擾動特性的粘質土壤。黑土相當於美國分類的變性土土綱和聯合國分類的變性土單元。但是很多人都不瞭解形成黑土的過程和條件。下面由小編為你詳細介紹黑土的相關知識。
形成黑土的原因
成土條件
母質
黑土在各種基性母質上發育，包括鈣質沉積岩、基性火成岩、玄武岩、火山灰以及由這些物質形成的沉積物。這些母巖母質中豐富的斜長石、鐵鎂礦物和碳酸鹽有利於黑土的發育。據報道，印度黑土的母巖為：從玻璃質玄武岩到粗粒玄武岩、泥質石灰岩等多種母巖。中國黑土涉及的母巖母質有石灰岩、玄武岩、第三紀河湖相沉積物以及近代河流沉積物等，但以石灰性母質為主。
地形
黑土在海拔1000米以下的平坦地貌面***如高原面、平原和臺地***或低窪地***坡地下段及盆谷地***都有分佈，以海拔低於300米的地形為多。地形坡度一般不超過2—3°，但有些地區***如火山地區***坡度達15—16°，也有黑土發生。
中國黑土多分佈在低平窪地，但在一些低丘、臺地上也有發育，如福建漳浦縣和龍海縣沿海、廣東省海康等地。黑土分佈區常可見到特殊的土壤發生地形——粘土小窪地***gilgai***，這是一種小盆和小丘組成的微地形，起伏高度一般不超過1米，水平距離2至100米，是因不同的內壓力而引起地表面彎曲。粘土小窪地在各地出現的頻度不同。
氣候
黑土在熱帶、亞熱帶以至溫帶均可發生，分佈區氣候的最普遍特徵是季節性乾旱，但旱季的長短各地相差很大，包括乾溼季分明的季風氣候，一年內只有一兩個月溼季的較乾旱氣候和只有幾星期水分不足的溼潤氣候。年降水量少至150毫米，多可達2000毫米，但多數為500—1000毫米之間，年平均溫度一般為15.5—16.5℃。
時間
黑土母質的絕對年齡可始自全新世至更新世之間，在基岩上發育的，則可追溯到中更新世或更早;而在經運移的土壤物質或其他沉積物上發育的，則在中更新世或更遲。黑土的相對年齡屬於幼年，原因如下：許多黑土是在沖積、湖積以及火山物質等母質上發育的;黑土的自翻轉作用是使其保持幼年性的另一個因素;在半乾旱氣候區，由於緩慢的風化速度限制了剖面發育;基性母質不斷釋放出豐富的Ca、Mg鹽基使土壤中蒙脫石礦物保持穩定;在坡地，則因迅速的剝蝕作用，表層不斷遭衝失，使土體保持淺薄和幼年狀態。
植被
黑土在自然條件下的典型植被是草地或熱帶稀樹草原。
黑土的成土過程
***一***蒙脫化過程
蒙脫石佔優勢的粘粒礦物組合是黑土中活躍 成土過程的基礎。黑土 的蒙脫石由兩個途徑而來：一是由母質中繼承下來，如較溼潤氣候下的沖積物、鈣質巖以及 火山碎屑物質多富含蒙脫石礦物，成土環境延續了蒙脫石的存在;二是新生成作用，即在含有鹽基和二氧化矽的鹼性水溶液作用下，通過非膨脹性鋁矽酸鹽粘粒的復矽作用而產生，或者由 原生礦物向次生礦物轉化而成。印度德干高原的一些黑土， 蘇丹、埃及 尼羅河沖積物發育的黑土、 美國南部大平原的黑土，其蒙脫石礦物都是繼承母質而來;而 南非、 肯亞、以色列、澳大利亞昆士蘭的一些基性火山岩發育的黑土，蒙脫石的新生成作用是主要的。新生成作用也是中國一些黑土中蒙脫石的重要成因。在低窪地發育的黑土，由於地形因素引起地球化學過程中物質分異，風化物中豐富的溶解矽和鹽基有利於蒙脫石的合成;分佈於低丘、臺地等正地形上的黑土，其蒙脫石則多由原生礦物轉化而來，如福建 漳浦由暗黑色氣孔狀 橄欖玄武岩風化物發育的黑土之所以富含蒙脫石礦物，是由於該種母質中的玻璃質在重結晶過程***又稱脫玻化***中，伴有廣泛的蒙脫石化，形成大量的蒙脫石，成土時間尚短，這些蒙脫石礦物得以大量保存於土體中。
***二***開裂過程
開裂過程是黑土另一主要成土過程，這是富含2∶1型膨脹性礦物的粘質土壤在明顯乾溼季氣候條件下的必然結果。土壤乾燥時土體強烈收縮並形成縱橫裂隙，深可達1米以上，地表附近的寬度可達10釐米。深大裂隙的形成，對摻混土體具有特別重要的意義。乾燥時，大裂隙的邊緣受到降水、動物活動、人類耕作等作用，上層物質向下跌落，填充於裂隙內，重新溼潤時，土壤膨脹，裂隙閉合，土體底層因增添了額外物質，膨脹後必然要產生較大的體積，造成擠壓使土壤向上運動。如此經過多年迴圈，下層物質進到表層，而上層物質降到下層，這稱為自翻轉作用***又稱 自冪作用***。這種機制賦予黑土剖面性狀的特殊性：一是剖面均一化，即在裂隙所達到的頗大深度內，土壤變成了均質體，發生層分異不明顯，土色、質地、有機質含量無顯著差異，有機質與礦物質充分混合而高度複合二是具有滑擦面和楔形結構，表下層土壤受擠壓而相對移動過程中造成明顯程度不同的劈理和磨光面***滑擦面***。楔形結構是土壤基塊受到由傾斜方向膨脹壓產生的剪下力作用而造成的;三是地表出現粘土小窪地，是由乾溼交替引起兩裂縫間土壤“隆起”而產生的小起伏微地形。此外，下列現象也是黑土中自翻轉作用的佐證：在新開挖剖面的 心土層中夾有植物殘落物，說明有上部物質陷落到下部;有些質地勻細的黑土，表層卻常能見到石塊，是下部物質被擠到上部的結果;顯微鏡下觀察，有些黑土在不同深度區域性可見破碎的澱積粘粒膠膜，這是由於土壤翻轉作用使原先形成的膠膜破碎，拌入整個土體。應該指出，開裂過程是黑土的普遍現象，但土壤自翻轉作用的強弱，與氣候乾溼交替強烈程度、植被茂密程度、人為利用頻繁與否密切相關，據報導，中國黑土的自翻轉作用不甚明顯。
黑土的主要性狀
***一***診斷層和診斷特性
黑土沒有特定的診斷層，以下列變性特徵作為診斷依據：
①土體厚度超過50釐米;
②各層中至少含30%粘粒;
③在多數年份中的某些時候，土壤出現深而寬的裂縫***在50釐米深處的寬度≥1釐米***;
④至少具備下列特徵之一：滑擦面、粘土小窪地、楔形結構***長軸與水平方向成10°—60°夾角，出現在25—100釐米深度範圍內***。
***二***形態特徵
由於黑土形成過程中的自翻轉作用，使其剖面均一化，發生層分異不明顯，土體構型大致呈A或Ap-Bw-Ck或C，發生層之間漸變過渡。
黑土剖面還具有以下形態特徵：土色的色調一般為2.5Y或10YR，色值為2—3，彩度很少超過2，因黑土的腐殖質常與礦物質形成穩定的複合體，使其土色出現超過實際有機質含量水平通常所能呈現的暗色;剖面沒有淋溶或澱積作用的明顯跡象;表層具有明顯的團粒結構，其下是稜柱狀和楔形結構，結構體由上而下變大。
***三***理化性質
黑土膨脹係數很大，乾溼體積變化範圍為25—50%;持水量大，但有效性差;溼時可塑性強，耕性很差;有機質量不高***5—30克每千克土***，C/N比值為10—14;粘粒含量>35%;陽離子交換量大***25—80釐摩爾***+***每千克土***，交換性鹽基***尤其是Ca2+和Mg2+***含量也很高，鹽基飽和度多在50%以上，並隨深度遞增;pH值多在6.0至8.5;蒙脫石是佔優勢的粘土礦物，其次是雲母類礦物***石灰岩、珊瑚、泥灰岩發育的則少***，高嶺石也是常見礦物，其含量隨風化度遞增，碳酸鹽和石膏可出現在心土層，常見於溼潤黑土和乾熱黑土的滑擦面上。
黑土的利用與改良
世界各地的黑土主要用於種植棉花、小麥、玉米、高粱、水稻、糖蔗或作為牧場，用於放牧的面積最大。黑土的自然肥力很高，但耕性差，水分有效性低，在有動力機具和灌溉條件下，其農業生產潛力才可得到發掘。農藝利用依氣候而異，但因其粘粒含量高和溼時滲透性低，使這些土壤適於種植淹水的作物，而不宜種植用材林。黑土的非農業利用常出現許多工程上的問題。
道路、房屋、管道等會受土壤脹縮的影響而移位和扭曲，應十分注意。這些土壤吸收汙水效能差，應在土壤水分飽和、粘粒膨脹後測定其透水性數值才有意義，因為若在旱季土壤開裂時測定其透水性數值會使人誤解該土壤透水性特別大，這是環境管理上應予考慮的問題。