哺乳动物强烈生物扰动下黑钙土(Chernozem)的形态学特征与WRB分类体系修订

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Pedosphere 5.2

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  针对世界土壤资源参比基础(WRB)分类体系缺乏哺乳动物生物扰动土壤的定量标准问题,研究人员以乌克兰草原区Spalax microphthalmus 扰动的黑钙土为对象,通过剖面形态学与微形态学分析,首次提出"Krotovik(kr)"诊断标识(≥30%洞穴体积占比),为WRB系统中Chernozems等5类土壤的修订提供科学依据。

  

在广袤的欧亚草原带,地下王国的主人们——以Spalax microphthalmus
(小眼鼹形鼠)为代表的穴居哺乳动物,正以每公顷数千个洞穴的强度重塑着土壤剖面。这种被称为生物扰动(Bioturbation)的地质营力,能在百年尺度上完全重构土壤的三维结构。然而吊诡的是,现行世界土壤资源参比基础(WRB)分类体系却对这种普遍存在的成土过程视而不见,导致被动物改造的土壤在分类学上沦为"无家可归者"。

这一分类学困境在乌克兰黑钙土(Chernozem)带尤为突出。作为全球最肥沃的土壤类型,黑钙土在经历持续生物扰动后,其典型的A-C剖面会转变成由洞穴(Krotovina)和填充物构成的"瑞士奶酪"结构。传统分类方法既无法量化这种转变,更难以在WRB框架下给予其恰当的命名地位。正是这种理论与现实的割裂,促使研究人员开展这项开创性研究。

通过系统分析乌克兰草原区受Spalax microphthalmus
强烈扰动的黑钙土剖面,研究团队采用形态计量学方法统计洞穴体积占比,结合偏光显微镜分析填充物的微形态特征。结果显示:生物扰动可导致土壤剖面中形成30-70%的洞穴网络,填充物具有独特的垒结(Fabric)特征——包括骨骼碎屑的定向排列和特殊孔隙分布。这些发现直接催生了"Krotovik(kr)"诊断标识的诞生:当矿质土层上部100cm内哺乳动物洞穴(含填充/空腔)体积加权平均值≥30%时,即可启用该标识。

研究结果部分:

  1. 形态学特征:扰动剖面呈现典型的"洞穴-基质"二元结构,洞穴直径2-15cm,填充物颜色较周围基质更浅。
  2. 微形态诊断:洞穴填充物显示骨骼碎屑优先定向和囊状孔隙(Vughs),区别于自然沉积的土壤基质。
  3. 分类方案:建议将Krotovik作为二级标识,优先应用于Chernozems、Kastanozems等5个参考土壤组(RSG)。

这项发表于《Pedosphere》的研究,首次为生物扰动土壤建立了可量化的分类标准。其意义不仅在于完善WRB系统,更揭示了动物活动作为成土因子的定量阈值。当我们在田间看到那些看似杂乱的鼹鼠丘时,现在可以精确地说:这已是一种具有分类学意义的"Krotovik土壤"。这种认识将深刻影响土壤调查制图、土地评价乃至古土壤重建研究。正如研究者强调的,承认动物在土壤形成中的建筑师地位,或许是我们重新理解"土壤-生物共进化"的新起点。

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