火山灰土在土壤系統分類中的提出與修訂*

姜志文，韓春蘭，呂秀艷

（沈陽農業大學土地與環境學院，東北地區農業農村部土壤與環境重點實驗室，遼寧省農業資源與環境重點實驗室，沈陽 110866）

美國農業部（USDA）于1975年出版了《土壤系統分類》（Soil Taxonomy），1983年出版了《土壤系統分類檢索》（Keys to Soil Taxonomy，以下簡稱為KST），之后每隔3～5年修訂一次KST[1]。KST第3版（1987年）及其之前的各版中未設置火山灰土土綱，具有這類性質的土壤多被檢索為有機土或灰土，但該版中提出了火山灰特性（Andic soil properties）。1980年成立的火山灰土委員會（ICOMAND）經過多年的潛心研究，于1988年提出了將火山灰土作為第11個土綱添加到KST中的建議[2]。KST第4版（1990年）首次引入了火山灰土土綱，其以火山灰特性為診斷標準[3]。在KST第5、6、8、9和10版中，火山灰特性均有所修訂，火山灰土的高級分類亦有所增減[4]。KST第11版（2010年）和第12版（2014年，截止目前的最新版）中，火山灰土內容均未再變化。

中國于1984年開始了土壤系統分類研究[5-6]，1991年提出了《中國土壤系統分類（首次方案）》[7]（以下簡稱為“首次方案”），由于國內對“火山灰特性”缺乏足夠的研究，直接引用了KST第4版中的表述。關于火山灰土的分類檢索，則在參考KST第4版的基礎上，根據中國土壤特點和研究資料進行了一定程度的修訂。1995年出版的《中國土壤系統分類（修訂方案）》（以下簡稱為“修訂方案”），對火山灰土的診斷標準、土綱的檢索標準及高級分類均進行了較大程度的修訂[8]。1999年出版的《中國土壤系統分類：理論·方法·實踐》[9]和2001年發行的《中國土壤系統分類檢索（第三版）》（以下簡稱為CST），對火山灰特性進一步進行了修訂[10]。

為了使世界各國土壤分類系統之間能夠進行比較，聯合國糧農組織（FAO）于1992年成立了世界土壤資源參比基礎（World Reference Base for Soil Resources，WRB）[11]。1994年提出了“世界土壤資源參比基礎草案”，1998年《世界土壤資源參比基礎》（WRB）面世[12]，2006年和2014年先后又出版了第二版和第三版。WRB第一版中提出了與火山灰土相關的診斷層和診斷特性，在之后的兩版中均進行了一定程度的修訂[13]。

CST中，火山灰土的診斷標準與KST第7版相當，還存在一定的問題，因此，在綜述KST和WRB關于火山灰土的診斷標準和分類檢索研究進展的基礎上，提出了CST中關于火山灰土診斷標準和分類檢索的修訂建議。

1 KST關于火山灰土的提出與修訂

1.1 火山灰特性的提出與修訂

1.1.1 火山灰特性的提出 KST第3版（1987年）[14]中首次提出火山灰特性（Andic soil properties），其被定義為土壤物質滿足以下條件之一或多條：（1）＜2 mm的土壤中活性Al+1/2Fe含量（酸性草酸鹽浸提態）≥2.0%，＜2 mm的土壤水分張力為33 kPa時的容重≤0.90 g·cm-3，且磷酸鹽吸持量≥85%。（2）＞2 mm的火山灰物質占整個土壤體積的60%或更多，＜2 mm的土壤中活性Al+1/2Fe含量（酸性草酸鹽浸提態）≥0.4%。（3）＜2 mm 的土壤中0.02～2 mm含量≥30%，并滿足以下條件之一：①＜2 mm的土壤中活性Al+1/2Fe含量（酸性草酸鹽浸提態）≥0.4%，0.02～2 mm的土壤中火山玻璃含量≥30%；②＜2 mm的土壤中活性Al+1/2Fe含量（酸性草酸鹽浸提態）≥2.0%，0.02～2 mm的土壤中火山玻璃含量 ≥5%；③＜2 mm的土壤中活性Al+1/2Fe含量（酸性草酸鹽浸提態）處于0.4%～2.0%之間時，0.02～2 mm的土壤中火山玻璃在5%～30%之間的含量成比例關系[15]。

1.1.2 火山灰特性的修訂 火山灰特性提出后，在KST后續的修訂版中，共進行了6次不同程度的修訂。KST第4版（1990年）[16]在定量診斷標準之前增加了限定：“符合火山灰特性的土壤物質有機碳含量必須＜25%”，刪除了第3版定量診斷標準的第2條，第3條的總述部分除了對粒徑及含量的限定描述外，增加了“磷酸鹽吸持量≥25%”，分述的第③點修訂為：“在＜2.0 mm的土壤中，活性Al+1/2Fe（酸性草酸鹽浸提態）為0.4%～2.0%，且在0.02～2.0 mm的土壤中有足夠的火山玻璃含量，當其對活性Al+1/2Fe（酸性草酸鹽浸提態）含量的百分數作圖時，火山玻璃含量則落在圖的陰影范圍內”，并增補了插圖[15]。

第5版（1992年）[17]將“符合火山灰特性的土壤物質有機碳含量必須＜ 25%”限定為“質量比”；將“＜ 2.0 mm的土壤”修改為“細土部分”；將“酸性草酸鹽”確定為“草酸銨”；此外只是對文字表述進行了調整，沒有實質意義上的修改。

第6版（1994年）[18]對火山灰特性的定量診斷標準未進行修訂，但在定量診斷標準之前增加了關于火山灰特性產生的原因、火山灰土包含的范圍、火山玻璃的定義及其如何判定等方面的文字描述。新增內容如下：火山灰特性的形成主要是因為土壤中存在著大量的水鋁英石、伊毛縞石、水鐵礦或鋁－腐殖質絡合物。火山灰土的概念既包括含有大量火山玻璃的弱風化土壤，也包括富含短程有序礦物（水鋁英石、伊毛縞石、水鐵礦等）的較強風化土壤。因此，火山玻璃含量是確定火山灰特性的特征之一。火山玻璃被定義為光學各向同性的透明玻璃或各種顏色的浮石，包括玻璃狀聚集體和覆著于其他礦物顆粒表面的玻璃。復合顆粒中必須具有不少于50%體積的火山玻璃才能認定為火山玻璃。大多數具有火山灰特性的土壤是礦質土壤，也有有機土壤，但其有機碳含量必須低于25%。

第8版（1998年）[19]進一步修訂了火山灰特性定量標準之前的描述性文字：火山灰土的性質主要決定于土壤中存在大量的水鋁英石、伊毛縞石、水鐵礦或鋁－腐殖質絡合物。最初在1975年的KST第一版中被稱為“無定形”（但被認為含有水鋁英石）的這些礦物，一般是由火山碎屑或含有一定量火山玻璃的其他母質風化形成的。雖然火山玻璃是、或曾經是許多火山灰土的常見成分，但它不是鑒定火山灰土土綱的必要條件。

第9版（2003年）[20]對火山灰特性定量標準的第2條進行了深度修改，首次引入定量計算公式，同時也修改了描述火山灰特性的插圖，真正實現了火山灰特性診斷的定量化。修訂內容為：在細土部分，磷酸鹽吸持量≥25%，0.02～2.0 mm粒級含量≥30%，且要求：草酸銨浸提Al+1/2Fe ≥0.4%、火山玻璃含量≥5%、草酸銨浸提（Al + 1/2Fe）（%）×15.625+火山玻璃含量（%）≥36.25[21]。

第10版（2006年）[22]修訂了第8版火山灰特性定量標準之前的描述性文字：火山灰特性一般是由火山碎屑或含有一定量火山玻璃的其他母質風化形成的，但沒有火山玻璃影響的土壤在冷涼、潮濕的氣候條件和大量有機碳作用下，也可以發育為火山灰特性。在本系統分類中，一系列玻璃和富含二氧化硅的玻璃包被礦物被稱為火山玻璃。當土壤處于潮濕環境中，這些礦物發生相對溶解，并且進行相當快速的轉變。火山灰特性表征的是原始鋁－硅酸鹽（如：火山玻璃）的風化和轉變只進行到形成水鋁英石、伊毛縞石和水鐵礦等短序礦物，或者是金屬－腐殖質絡合物的一個過渡階段。火山灰特性的概念包括富含短序礦物或金屬－腐殖質絡合物，或者二者兼有，含或不含火山玻璃（必要特性2）的中度風化土壤，也包括含有火山玻璃但短序礦物含量不多的弱風化土壤（必要特性3）。

膠體組分中的水鋁英石、伊毛縞石、水鐵礦、金屬－腐殖質絡合物的相對含量，是由草酸銨浸提的鋁、鐵、硅，以及磷酸鹽吸持的實驗室分析結果推算出來的。土壤學家可以利用粘染性或者1N①1N ?（1mol·L-1）×離子價數。NaF浸提液的pH作為火山灰特性的野外鑒定指標。火山玻璃含量是計量粗粉砂至砂粒級（0.02～2.0 mm）組分中火山玻璃的百分含量（以顆粒數計）。具有火山灰特性的土壤，一些是礦質土壤，但也有有機碳含量＜25%的有機土壤[22]。

第10版的火山灰特性定量標準部分表述的更加精煉。土壤具備火山灰特性，必須滿足：細土部分有機碳含量＜25%（質量百分比），且符合以下一條或兩條：① 水分張力33 kPa時的容重≤0.90 g·cm-3，磷酸鹽吸持量≥85%，Al + 1/2Fe含量（草酸銨浸提）≥2.0%；② 細土部分0.02～2 mm粒級含量≥30%，磷酸鹽吸持量≥25%，Al+1/2Fe含量（草酸銨浸提）≥0.4%，火山玻璃含量≥5%[15]，（Al+1/2Fe）（%）× 15.625+火山玻璃含量（%）≥36.25[21]。

1.2 火山灰土土綱檢索標準的提出與修訂

火山灰土土綱的檢索標準于KST第4版（1990年）提出，之后進行過2次修訂。第4版的檢索重點在于“具有火山灰特性的土壤累計厚度為35 cm或以上”[16]；第5版（1992年）將檢索標準的格式進行了較大程度的修訂，使檢索更方便；第7版（1996年）[23]在檢索條件中增添了“致密接觸面”這一特征層。總體描述如下：

其他土壤中，占下列60%或更厚的土層中有火山灰特性：（1）在無致密接觸面、石質或準石質接觸面、硬磐層或石化鈣積層時，從礦質土表至60 cm和具火山灰特性的有機層次頂部至60 cm，二者取較淺薄者；（2）在有致密接觸面、石質或準石質接觸面、硬磐層或石化鈣積層時，從礦質土表或具火山灰特性的有機層次頂部至致密接觸面、石質或準石質接觸面、硬磐層或石化鈣積層的厚度，二者取較淺薄者[23]。

1.3 火山灰土高級分類的提出與修訂

火山灰土土綱在KST第4版中編錄了7個亞綱，26個土類，201個亞類。其高級分類在以后的各版中進行了多次增刪修訂，主要表現為土類和亞類的變化。

第5版中編錄了7個亞綱，27個土類，204個亞類。潮濕火山灰土亞綱（Aquands）下增加了表層潮濕火山灰土土類（Epiaquands）和內生潮濕火山灰土土類（Endoaquands），刪除了弱發育潮濕火山灰土土類（Haplaquands），表層潮濕火山灰土土類（Epiaquands）下劃分為Petroferric-、Duric-、Histic-、Alic-、Hydric-、Thaptic-、Typic-亞類，內生潮濕火山灰土土類（Endoaquands）下劃分為Lithic-、Petroferric-、Duric-、Histic-、Alic-、Hydric-、Thaptic-、Typic-亞類；寒性火山灰土亞綱（Cryands）的玻璃質寒性火山灰土土類（Vitricryands）下增加了Humic Xeric-和Humic-亞類，刪除了Spodic-亞類，弱發育寒性火山灰土土類（Haplocryands）下刪除了Spodic-亞類；干旱火山灰土亞綱（Xerands）的玻璃質干旱火山灰土土類（Vitrixerands）下增加了Alfic Humic-和Humic-亞類，刪除了Spodic-、Argixerollic-、Mollic-、Umbric-亞類，弱發育干旱火山灰土土類（Haploxerands）下增加了Alfic Humic-和Humic-亞類，刪除了 Ultic Vitric-、Vitric-、Argixerollic-、Mollic-、Umbric-亞類；玻璃質火山灰土亞綱（Vitrands）的干潤玻璃質火山灰土土類（Ustivitrands）下增加了Humic-亞類，刪除了Mollic-和 Umbric-亞類，濕潤玻璃質火山灰土土類（Udivitrands）下增加了Ultic-、Alfic-、Humic-亞類，刪除了Spodic-亞類；干潤火山灰土亞綱（Ustands）的硬磐干潤火山灰土土類（Durustands）下增加了Humic-亞類，刪除了Mollic-和Umbric-亞類，弱發育干潤火山灰土土類（Haplustands）下增加了Humic-亞類，刪除了Mollic-和Umbric-亞類；濕潤火山灰土亞綱（Udands）的暗黑濕潤火山灰土土類（Melanudands）下增加了Anthraquic-亞類，弱發育濕潤火山灰土土類（Hapludands）下增加了Anthraquic-亞類[17]。

第6版中編錄了7個亞綱，27個土類，207個亞類。潮濕火山灰土亞綱（Aquands）的暗黑潮濕火山灰土土類（Melanaquands）下增加了 Phaptic-亞類，刪除了 Thaptic-亞類；寒性火山灰土亞綱（Cryands）的玻璃質寒性火山灰土土類（Vitricryands）下增加了Ultic-亞類；干旱火山灰土亞綱（Xerands）的玻璃質干旱火山灰土土類（Vitrixerands）下增加了Ultic-亞類；干潤火山灰土亞綱（Ustands）的弱發育干潤火山灰土土類（Haplustands）下增加了Ultic-亞類[18]。

第7版中編錄了7個亞綱，27個土類，208個亞類。潮濕火山灰土亞綱（Aquands）的暗黑潮濕火山灰土土類（Melanaquands）下增加了Thaptic-亞類，刪除了Phaptic-亞類；寒性火山灰土亞綱（Cryands）的玻璃質寒性火山灰土土類（Vitricryands）下增加了Oxyaquic-亞類[23]。

第8版中編錄了7個亞綱，29個土類，196個亞類。潮濕火山灰土亞綱（Aquands）的寒性潮濕火山灰土土類（Cryaquands）下刪除了Pergelic-亞類，暗黑潮濕火山灰土土類（Melanaquands）下增加了Pachic-亞類，表層潮濕火山灰土土類（Epiaquands）下刪除了Petroferric-亞類，內生潮濕火山灰土土類（Endoaquands）下刪除了Petroferric-亞類；寒性火山灰土亞綱（Cryands）下增加了硬磐寒性火山灰土土類（Duricryands），刪除了永凍寒性火山灰土土類（Gelicryands），硬磐寒性火山灰土土類（Duricryands）下劃分為Aquic-和Typic-亞類，暗黑寒性火山灰土土類（Melanocryands）下刪除了Alic-亞類，黃腐寒性火山灰土土類（Fulvicryands）下增加了Pachic-亞類；干旱火山灰土亞綱（Torrands）下增加了硬磐干旱火山灰土土類（Duritorrands）和弱發育干旱火山灰土土類（Haplotorrands），硬磐干旱火山灰土土類（Duritorrands）下劃分為Petrocalcic-、Vitric-、Typic-亞類，弱發育干旱火山灰土土類（Haplotorrands）下劃分為Lithic-、Duric-、Calcic-、Typic-亞類，玻璃質干旱火山灰土土類（Vitritorrands）下刪除了Petrocalcic-亞類；濕潤火山灰土亞綱（Udands）的薄層濕潤火山灰土土類（Placudands）下刪除了Acrudoxic Hydric-、Eutric Vitric-、Vitric-、Hydric Pachic-、Pachic-、Thaptic-、Eutric-亞類，硬磐濕潤火山灰土土類（Durudands）下增加了Hydric-和Pachic-亞類，刪除了Hydric Pachic-、Thaptic-亞類，暗黑濕潤火山灰土土類（Melanudands）下增加了Eutric-亞類，刪除了Alic Aquic-、Alic Pachic-、Alic Thaptic-、Alic-、Eutric Vitric-、Eutric Hydric-亞類，黃腐濕潤火山灰土土類（Fulvudands）下增加了Eutric Lithic-、Ultic-亞類，刪除了Hydric Lithic-、Alic-、Acrudoxic Hydric-、Acrudoxic Ultic-、Hydric Pachic-、Hydric Thaptic-亞類，弱發育濕潤火山灰土土類（Hapludands）下刪除了Petroferric-亞類[19]。

第9版中編錄了8個亞綱，31個土類，211個亞類。火山灰土土綱下增加了永凍火山灰土亞綱（Gelands），其下僅有玻璃質永凍火山灰土土類（Vitrigelands），下設Humic-和Typic-亞類；潮濕火山灰土亞綱（Aquands）下增加了永凍潮濕火山灰土土類（Gelaquands），其下劃分為Histic-、Thaptic-、Typic-亞類；寒性火山灰土亞綱（Cryands）的硬磐寒性火山灰土土類（Duricryands）下增加了Eutric-亞類，黃腐寒性火山灰土土類（Fulvicryands）下增加了Eutric Pachic-和Eutric-亞類，玻璃質寒性火山灰土土類（Vitricryands）下增加了Spodic-亞類，弱發育寒性火山灰土土類（Haplocryands）下增加了Eutric Oxyaquic-和Spodic-亞類；玻璃質火山灰土亞綱（Vitrands）的濕潤玻璃質火山灰土土類（Udivitrands）下增加了Oxyaquic-亞類；濕潤火山灰土亞綱（Udands）的硬磐濕潤火山灰土土類（Durudands）下增加了Eutric-亞類，黃腐濕潤火山灰土土類（Fulvudands）下增加了Oxyaquic-亞類，弱發育濕潤火山灰土土類（Hapludands）下增加了Oxyaquic-亞類[20]。

第10版中編錄了8個亞綱，31個土類，213個亞類。寒性火山灰土亞綱（Cryands）的硬磐寒性火山灰土土類（Duricryands）下增加了Eutric Oxyaquic-和Oxyaquic-亞類[22]。

第11版中編錄了8個亞綱，31個土類，218個亞類。潮濕火山灰土亞綱（Aquands）的寒性潮濕火山灰土土類（Cryaquands）下增加了Turbic-亞類；永凍火山灰土亞綱（Gelands）的玻璃質永凍火山灰土土類（Vitrigelands）下增加了Turbic-亞類；寒性火山灰土亞綱（Cryands）的黃腐寒性火山灰土土類（Fulvicryands）下增加了Folistic-亞類，玻璃質寒性火山灰土土類（Vitricryands）下增加了Folistic-亞類，弱發育寒性火山灰土土類（Haplocryands）下增加了Folistic-亞類[24]。第12版[25]與第11版相同。

2 WRB關于火山灰土的提出與修訂

2.1 火山灰土診斷標準的提出與修訂

WRB第一版（1998年）[26]中火山灰土的診斷標準包括3個診斷層和1個診斷物質，診斷層為火山灰土層、火山灰暗黑層和玻璃質層，診斷物質為火山碎屑土壤物質。在第二版（2006年）[27]中，火山灰土層和玻璃質層修訂為火山灰特性和玻璃質特性。診斷層和診斷特性的定義及定量診斷標準也進行了修改，其中火山灰暗黑層修訂了診斷標準之前的描述性文字；火山灰特性增加了有機－金屬絡合物作為特征，重新表述了高持水特征，大幅修改了診斷特性并補充說明了部分額外特性；玻璃質特性在描述中增加了“短序礦物”，并擴展了診斷標準包含的內容；火山碎屑物質則完全修改了診斷標準。在第三版（2014年）[28]中，重點修改了各定量診斷標準，診斷層、診斷特性和診斷物質描述如下：

2.1.1 火山灰暗黑層 （1）一般描述。火山灰暗黑層是表層或接近地表的一層厚厚的黑色土層，與短序礦物（一般是水鋁英石）或有機－鋁復合物密切關聯。容重低，含有大量的腐殖質且富里酸與胡敏酸之比低于暗黃層。（2）診斷標準。火山灰暗黑層具有：①火山灰特性；②芒塞爾潤態明度和彩度≤2；③黑色素指數＜ 1.7；④暗黑層累計厚度≥30 cm，其間的“非暗黑”物質層厚度≤10 cm；⑤各部分有機碳含量≥4%，所有部分加權平均值≥6%[28]。

2.1.2 火山灰特性 （1）一般描述。火山灰特性主要是由火山碎屑沉積物中度風化產生的。短序礦物和/或有機－金屬復合物的存在是火山灰特性的特征。這些礦物和復合物通常是火山碎屑沉積物風化序列的一部分（火山碎屑土壤物質＞玻璃質特性＞火山灰特性）。然而，在寒溫帶潮濕氣候條件下，富硅酸鹽的非火山碎屑物質也可以形成由有機－金屬復合物導致的火山灰特性。

火山灰特性可以在表土層或次表層出現，通常表現為成層性。具有火山灰特性的大多數表土層中含有大量有機質（≥5%），土壤顏色通常很深（芒塞爾潤態明度和彩度≤3），有蓬松的宏觀結構，在某些地方有涂污結持性。容重低，通常是粉砂壤土或更細的質地。富含有機質的火山灰表土層可能很厚，在一些土壤中厚度≥50 cm。火山灰次表層通常顏色較淺。

火山灰土層可能具有不同的特征，這取決于作用于土壤物質的主要風化過程的類型。它可能表現出觸變性，即土壤物質在壓力下或通過摩擦，塑性固體發生液化，再返回固體狀態。在常濕氣候條件下，富含腐殖質的火山灰土層可能含有超過烘干又復濕土壤樣品2倍的水分含量（高持水特征）。

已經發現火山灰特性的兩種主要類型，一種是水鋁英石，伊毛縞石和類似礦物質占主導地位的硅質型，另一種是鋁的有機酸絡合物占主導地位的鋁質型。硅質火山灰特性具有強酸性至中性土壤反應且土壤顏色較淺，鋁質火山灰特性則具有極強酸性至酸性土壤反應且土壤顏色偏深。（2）診斷標準。火山灰特性要求：①Alox+ 1/2Feox（草酸銨浸提Al +1/2Fe）≥2%；②土壤容重≤ 0.90 g·cm-3；③磷酸鹽吸持量≥85%[28]。

2.1.3 玻璃質特性 （1）一般描述。玻璃質特性適用于含有火山玻璃和其他源自火山噴發物的原生礦物并含有數量有限的短序礦物或有機－金屬絡合物的土層。（2）診斷標準。玻璃質特性要求：①粒徑0.02～2 mm的火山玻璃、玻璃態聚合物和其他玻璃包被的原生礦物的顆粒含量≥5%（以顆粒數計）；②Alox+ 1/2Feox（草酸銨浸提Al + 1/2Fe）≥0.4%；③磷酸鹽吸持量≥25%[28]。

2.1.4 火山碎屑物質 （1）一般描述。火山碎屑物質由火山碎屑，即火山噴發產生的松散、未風化或微風化的火成碎屑（包括火山灰、火山渣、火山礫、浮石、類浮石狀多孔火山碎屑物、火山塊和火山彈）組成，或由火山碎屑沉積物，即已經被搬運并與其他來源的物質混合的火山碎屑（包括火山碎屑黃土、火山碎屑風成砂土和火山沖積土）組成。（2）診斷標準。火山碎屑物質要求：①粒徑0.02 ～ 2 mm火山玻璃、玻璃態聚合物和玻璃包被的原生礦物的顆粒含量≥30%（以顆粒數計）；②無火山灰特性或玻璃質特性[28]。

2.2 火山灰土土類檢索標準的提出與修訂

WRB第一版（1998年）中火山灰土土類的檢索標準，將“地表200 cm以內，在漂白層、有機層、暗色表層、淡色層或厚度＜50 cm的人為層之下有灰化淀積層”[26]的土壤認定為火山灰土；第二版（2006年）提出火山灰土需要具有“火山灰特性”或“玻璃質特性”[27]，列出了較詳細的檢索標準，且提出幾項特征層，使得判斷更為方便；第三版（2014年）增加了1項特征層，修改了檢索標準的語序并將一些限定詞更改為數學符號，使語言簡潔流暢。火山灰土的檢索標準如下：

其他土壤中，（1）≥1層具有火山灰特性或玻璃質特性，在距地表≤100 cm范圍內，從距地表≤25 cm開始，累積厚度≥30 cm；或從地表＞25 cm開始到≤50 cm之間，有連續巖石層、技術土壤物質層、膠結層或硬化層，則累積厚度≥土壤總厚度的60%；（2）無黏化層、鐵鋁層、石化聚鐵網紋層、底棲層、聚鐵網紋層或灰化層，除非埋藏深度距礦質土表＞50 cm[28]。

2.3 火山灰土分類單元的提出與修訂

WRB對土類的劃分只設定了二級分類單元。火山灰土是一級單元，其下設多個二級單元，命名規則是在火山灰土前加限定詞。火山灰土的二級單元在每次修訂中均有所增減和變化，第一版（1998年）提出了25種主要特性限定類型；第二版（2006年）將主要特性限定類型減少為18種，調整、增補補充特性限定類型20種；第三版（2014年）將部分二級分類單元合并或列為互替，部分進行了增補刪改，具體如下：

14種主要特性限定類型：鋁質/硅質（Aluandic/Silandic）火山灰土、玻璃質（Vitric）火山灰土、薄層（Leptic）火山灰土、潴育化/水耕（Hydragric/Anthraquic）火山灰土、潛育（Gleyic）火山灰土、漬水（Hydric）火山灰土、落葉/有機（Folic/Histic）火山灰土、暗黑/松軟/暗色（Chernic/Mollic /Umbric）火山灰土、石化硅膠結/硅膠結（Petroduric/Duric）火山灰土、石膏（Gypsic）火山灰土、鈣積（Calcic）火山灰土、粗骨（Skeletic）火山灰土、飽和硅質（Eutrosilic）火山灰土、不飽和/飽和（Dystric/Eutric）火山灰土。

26種補充特性限定類型：氧化（Acroxic）火山灰土、原生暗色（Protoandic）火山灰土、砂質/黏質/壤質/泥沙質（Arenic/Clayic/Loamic/Siltic）火山灰土、耕作（Aric）火山灰土、堆積（Colluvic）火山灰土、白云質/石灰質（Dolomitic/Calcaric）火山灰土、排水（Drainic）火山灰土、沖積（Fluvic）火山灰土、脆磐（Fragic）火山灰土、暗黃/暗黑（Fulvic/Melanic）火山灰土、永凍（Gelic）火山灰土、高腐殖質（Hyperhumic）火山灰土、暗薄（Nechic）火山灰土、新成（Novic）火山灰土、融漬（Oxyaquic）火山灰土、薄層鐵磐（Placic）火山灰土、還原性（Reductic）火山灰土、鐵鋁（Sideralic）火山灰土、鈉質（Sodic）火山灰土、原生灰化（Protospodic）火山灰土、技術（Technic）火山灰土、原生火山碎屑（Prototephric）火山灰土、觸變性（Thixotropic）火山灰土、毒性（Toxic）火山灰土、搬運（Transportic）火山灰土和凍攪（Turbic）火山灰土[28]。

3 CST關于火山灰土的提出與修訂

3.1 火山灰特性及其定量標準的提出與修訂

“首次方案”提出火山灰土中交換性復合體以非晶物質占優勢，主要是水鋁英石、伊毛縞石和水硅鐵石，伴有鋁－腐殖質絡合物[8]，早于美國KST第5版。對火山灰特性的診斷標準更側重于物理性質，如顏色較深、壤質、結持松散、粘結性差、可塑性小、15巴持水量與黏粒含量的比率＞ 1.0、水分張力為1/3巴時細土部分容重≤0.90 g·cm-3、差熱分析顯示低溫吸熱等，但也提出了一定的化學性質，如有機碳含量＞0.6%、pH 8.2時每100 g黏粒的陽離子交換量＞150毫克當量、或在土壤黏粒含量足以使15巴持水量≥20%時，將1 g土壤置于50 mg 1NNaF溶液中制成的懸液pH＞9.2（2 min后測定），并將火山灰特性細分為：火山灰質、火山渣質和玻璃質，以直徑≥2 mm部分的含量按體積計大于或小于35%，是否具有涂污結持等特點來區分[7]。

“修訂方案”對診斷標準進行了大幅度修訂，去除了多數限定性的物理性質，僅保留了容重，但標準也有變化；新增了細土部分草酸銨浸提Al + 1/2Fe的值，磷酸鹽吸持量及火山玻璃含量作為診斷標準[8]。

CST檢索修訂了診斷標準，將“火山玻璃含量為5%～30%”修改為“足夠的火山玻璃含量”，并對0.02～2.0 mm粒級中火山玻璃含量與細土中草酸銨浸提Al + 1/2Fe含量作圖。CST檢索中的火山灰土診斷標準與KST第7版[19]（1996年）大致相當，描述如下：

土壤中火山灰、火山渣或其他火山碎屑物占全土重量的60%或更高，礦物組成中以水鋁英石、伊毛縞石、水硅鐵石等短序礦物占優勢，伴有鋁－腐殖質絡合物的特性。除有機碳含量必須＜ 250 g·kg-1外，還應具有下列之一或兩個條件：（1）細土部分的草酸銨浸提Al + 1/2Fe ≥2.0%，水分張力為33 kPa時的容重≤0.90 g·cm-3，磷酸鹽吸持≥85%；（2）細土部分的磷酸鹽吸持≥25%，0.02～2.0 mm粒級的含量≥300 g·kg-1，且滿足：草酸銨浸提Al +1/2Fe ≥0.40%，0.02 ～ 2.0 mm粒級中火山玻璃含量≥30%；或草酸銨浸提Al + 1/2Fe ≥2.0%，0.02～2.0 mm粒級中火山玻璃含量≥5%；或草酸銨浸提Al + 1/2Fe為0.4%～2.0%，0.02～2.0 mm粒級中有足夠的火山玻璃含量，當其與細土中草酸銨浸提Al+ 1/2Fe含量作圖時，火山玻璃含量則落在圖中陰影范圍內[10]。

3.2 火山灰土土綱檢索標準的提出與修訂

“首次方案”引自KST 第4版，對火山灰土土綱的檢索同樣提出了“連續厚度≥35 cm的全部亞層均有火山灰特性，”但增加了“累計厚度≥40 cm”這一條件，而且提出了“石質或準石質接觸面”作為特征層，并根據中國土壤特點提出了“無與灰化淀積層有關的漂白層或其殘跡”[8]；“修訂方案”精簡了檢索標準并修訂了格式；CST檢索未進行修訂，其描述程度處于KST第4版和第5版之間，具體如下：

其他土壤中占下列60%或更厚的土層中有火山灰特性：（1）若無石質或準石質接觸面時，則在礦質土表至60 cm或具火山灰特性的有機層次頂部至60 cm，兩者取其較淺薄者；或（2）若有石質或準石質接觸面時，則在礦質土表或具火山灰特性的有機層次頂部至淺于60 cm的石質或準石質接觸面之間，兩者取其較淺薄者[10]。

3.3 火山灰土高級分類的提出與修訂

火山灰土是“首次方案”中唯一未確認劃分亞綱和只設1個土類的土綱，土類名稱及其檢索標準與土綱相同，其下劃分為普通火山灰土、不飽和火山灰土和玻璃質火山灰土3個亞類[8]。“修訂方案”進行了大幅度修訂，在火山灰土土綱下劃分了寒凍火山灰土（Cryic Andosols）、玻璃火山灰土（Vitric Andosols）和濕潤火山灰土（Udic Andosols）3個亞綱，進一步劃分為5個土類，18個亞類[9]。CST將寒凍火山灰土亞綱修改為寒性火山灰土亞綱，其下增設了寒凍寒性火山灰土土類，進一步增設了普通寒凍寒性火山灰土亞類。至此，火山灰土土綱增加至3個亞綱，6個土類，19個亞類[10]。

4 討 論

4.1 KST關于火山灰特性限定的提出與修訂

最初，KST對火山灰特性僅有定量標準，在第4版中增加了“符合火山灰特性的土壤物質，有機碳含量必須＜ 25%”[16]這一限定，并在之后的幾個版本中增加了其他限定。這是因為大多數火山灰土形成于火山碎屑物之上，但部分土壤具有較高的有機碳含量和無定形黏土礦物，水鋁英石中的鋁趨于固定和積累有機質，即使由草酸鹽提取出高含量鋁和鐵的有機物質組成的土壤，也多是火山灰土而不是有機土。為了避免修改礦質土壤物質和有機土壤物質的定義，只有將火山灰土定義為：既能由礦質土壤物質組成又能由有機土壤物質組成，但有機碳含量不得超過25%[4]。

4.2 不同分類系統的火山灰特性的比較

KST關于火山灰土的診斷標準是火山灰特性，經過多次修訂，于2006年（第10版）提出了計算公式，使定量標準更直觀。自2006年至第12版，未進行過再修訂。目前，該診斷特性的描述相對簡潔明確，方便應用。

WRB的診斷標準較多，共由3個診斷特性——“火山灰暗黑層”、“火山灰特性”和“玻璃質特性”和1個診斷物質——“火山碎屑物質”組成，但綜觀其內容描述，與KST的診斷標準——火山灰特性相近，只是部分定量標準有所不同，尤其是沒有定量的計算公式，未完全實現定量。

CST中，火山灰土的診斷標準與KST第7版相當，缺乏對具有火山灰特性的土壤的表征的定性描述，對具有火山灰特性的土壤的診斷標準不夠精準，文字表述“礦物組成中以水鋁英石、伊毛縞石、水硅鐵石等短序礦物占優勢”不正確；未給出明確的定量計算公式，且語言表述較繁雜，其插圖也不能正確表達火山灰特性與Al + 1/2Fe含量和火山玻璃含量的關系，實踐中難以應用。

4.3 不同分類系統的火山灰土分類檢索的比較

KST和WRB關于火山灰土的檢索標準相差較大。KST的檢索范圍只到60 cm，而WRB的檢索范圍在100 cm以內，二者規定的符合診斷標準的土層的累計厚度亦不同。CST中火山灰土的檢索標準類似于KST第5版。

KST和WRB的分類層級不同。 KST包括高級分類和基層分類共6個級別，其中高級分類設了4個級別，劃分出了7個亞綱，26個土類，201個亞類。而WRB只設了2個級別。比較而言，KST分類更加系統化，土壤類型也更加豐富。CST采用KST方法對火山灰土進行高級分類，由于研究程度較低，土壤類型還比較匱乏，設置了3個亞綱，6個土類，19個亞類，遠低于KST。

4.4 關于火山灰特性診斷標準的修訂建議

建議將現行的CST中關于火山灰特性的診斷標準[10]修訂為：

火山灰特性一般是由火山碎屑或含有一定量火山玻璃的其他母質風化形成的，但無火山玻璃影響的土壤在冷涼、潮濕的氣候條件和大量有機碳作用下，也可以發育為火山灰特性。火山玻璃包括一系列純玻璃和包被著晶質礦物的玻璃。當土壤處于潮濕環境中，這些玻璃質礦物發生相對溶解，并且進行相當快速的轉變。火山灰特性表征的是原始鋁－硅酸鹽（如：火山玻璃）的風化和轉變只進行到形成水鋁英石、伊毛縞石和水鐵礦等短序礦物，或者是金屬－腐殖質絡合物的一個過渡階段。火山灰特性的概念包括富含短序礦物或（和）金屬－腐殖質絡合物，含或不含火山玻璃的中度風化土壤；也包括含有火山玻璃，但短序礦物含量不高的弱風化土壤。

具有火山灰特性的土壤，可以是礦質土壤，也可以是有機碳含量＜ 25%的有機土壤。野外可以利用黏染性（土壤具有黏手的性質）或者1NNaF浸提液的pH進行粗略鑒定。精確鑒定需要測定水鋁英石、伊毛縞石、水鐵礦、金屬－腐殖質絡合物和火山玻璃的相對含量。水鋁英石、伊毛縞石、水鐵礦、金屬－腐殖質絡合物的相對含量，由膠體組分中被草酸銨浸提的鋁、鐵、硅，以及磷酸鹽吸持的實驗室分析結果推算獲得。火山玻璃含量通過計量粗粉粒至砂粒級（0.02～2.00 mm）組分中火山玻璃的百分含量（以顆粒數計）得到。

具有火山灰特性的土壤必須滿足：細土部分有機碳含量＜25%（質量百分比），且符合以下一條或兩條：① 水分張力33 kPa時的容重 ≤0.90 g cm-3，磷酸鹽吸持量≥85%，Al + 1/2Fe含量（草酸銨浸提）≥2.0%；② 細土部分0.02～2.00 mm粒級含量≥30%，磷酸鹽吸持量≥25%，Al + 1/2Fe含量（草酸銨浸提）≥0.4%，火山玻璃含量≥5%，（Al + 1/2Fe）（%）× 15.625 + 火山玻璃含量（%）≥36.25。

同時，將原插圖[10]修訂為圖1。

5 結 論

將CST與國際上先進的土壤分類體系進行比較，發現CST關于火山灰土的診斷標準——火山灰特性的界定和描述還存在一定的問題，表現為：診斷標準描述不夠嚴謹；語言表述不夠簡潔，個別表述不當；插圖不能正確表達文字所表述的含義。導致該診斷標準在實踐中難以應用。因此，建議對CST中的火山灰特性進行修訂。