标题：钙积土
地理分布
  世界钙积土分布概图[1]钙积土[2]主要分布在温带、暖温带半湿润、半干旱向干旱气候过渡区。在欧亚大陆的温带和暖温带内陆地区，从黑海以西向东延伸越过巴尔喀什湖，略呈东北-西南向的带状分布；在北美，大致位于落基山以东的美国东部大平原的西缘；南美阿根延潘帕斯草原等。在中国，分布于东北西部、内蒙古、新疆、宁夏、甘肃等地。钙积土在全球分布面积约1727.7万平方公里，占世界陆地面积的12.5%，在中国，面积约1142327平方公里，占国土面积的11.90%。[1]
成土条件
气候  中国钙积土分布概图[3]钙积土分布区的年降水量比较少，降水年变幅大，区域内分布不均匀，季节性干旱明显，干燥度由半湿润区向内陆干旱区增大，例如，中国钙积土分布的温带季风气候区，夏季温暖多雨，冬季严寒少雪，一月均温-16--26℃，土壤冻结期长，冻结层深度为1.3-1.5米，北部可达3米以上；7月均温19-21℃，无霜期110-140天，年均降水量350-450毫米。在半干旱的内陆，东部受东南季风影响，6-8月分降水量占年降水量的三分之二，冬春两季雨雪少，西部的新疆地区，受西风影响，降水均匀，冬季降雪较东部稍多，夏季也较干燥。
钙积土各类型生物气候比较：
土类
气    候    特    点
植被类型
年均温℃
>=10℃积温
年降水量（毫米）
干燥度
黑钙土
－0.5～－5.0
1600～3000
350～450
0.9～1.1
草原、草甸草原
栗钙土
3.3～5.5
1700～3000
250～400
1～2
干草原
棕钙土
2～7
2200～3000
100（150）～280
2～4
荒漠草原
灰钙土
6～9
2800～3100
200～300
（150～350）
1.8～4
荒漠草原
黑垆土
8～10
3000～3500
300～500
草原、农作物

植被随着降水量从半湿润区向干旱区减少，植被亦逐渐稀少，由黑钙土分布区的草甸草原、草原向栗钙土分布区的干草原和棕钙土、灰钙土分布区的荒漠草原逐渐演化。
黑钙土植被以半旱生的针茅和兔毛蒿等草原植物为主，也有草甸草原植物，覆盖度60-70%。
栗钙土上的植被属草原类型，由旱生多年生的草类组成，以丛生禾本科为主，其次为走茎和根茎草类，草原灌木与半灌木也占相当比重。其主要建群种，东部地区以大针茅，阿尔泰针茅与贝加尔针茅为主，次为羊草，糙隐子草与冷蒿等，春生短命植物很少；西部地区以孤茅、长芒针茅为主，次为糙隐子草、冷蒿以及某些春生短命、类短命植物，草层高度为5-30厘米，覆盖度达20-50%。
棕钙土的植被是温带草原向荒漠过渡类型的植被，包括荒漠化草原与草原化荒漠两个类型，均以蒿属和针茅属为主要成分。荒漠化草原的建群种为小针茅和旱生或超旱生的小半灌木。草原化荒漠植被类型中，小禾草成分加大，东部主要为藏锦鸡儿和江沙等小半灌木与小禾草成分参半；西部地区则由无叶假木贼、蒿属、小蓬为主的小半灌木以及东方针茅、齿丝庭荠、四齿荠、囊果苔草等短命、类短命植物组成群丛。在植被生长季相上，东部地区和西部地区与栗钙土类似，不同的是具有大量春生短命与类短命植物。
灰钙土的植被为多年旱生丛生禾草、旱生灌木、小半灌木组成的荒漠草原，其建群种以本氏针茅、短花针茅、戈壁针茅、沙生针茅为主。并有骆驼蓬与耐旱蒿属。在旱生灌木与小灌木中有猫头刺、猪毛菜与麻黄等。
黑垆土天然植被以草原成分为主。农作物以冬春小麦为主。地形母质钙积土分布的地形以平原、高原、台地、阶地为主。成土母质以黄土状沉积物为主，但亦有差异，以中国为例：
黑钙土所在地形为平原、河谷阶地和山麓地带，成土母质以黄土状沉积物为主，及各种基岩风化残积物、坡积物。松嫩平原属砂性堆积物。
栗钙土所处地形有剥蚀和侵蚀的高原、丘陵和低山，也有冲积平原和洪积平原，但以平坦地形为主，成土母质有黄土状沉积物、各种岩石风化物、河流冲积物、风沙沉积物、湖积物等。
棕钙土大部分地处平坦的剥蚀地形，如台地、高原、残丘以及山前洪积-冲积平原。母质系以残积物、洪积-冲积物、风成砂为主，也有部分黄土，共同特点是质地较粗，且含碳酸盐。
灰钙土所处地形主要是高原状丘陵、山前阶地与山麓洪积-冲积平原，成土母质以黄土状物质为主。也有洪积-冲积物和各种风化物。
黑垆土所处地形多为侵蚀较轻的黄土塬区、河川台地及盆谷高阶地。在黄土丘陵区则残存在梁、峁顶部和分水鞍及沟掌等处。[1]
成土过程
钙积土的成土过程的特点石腐殖质积累过程和钙积过程并存。
腐殖质积累过程钙积土的重要特征之一是它具有暗色表层，是草本植物生根的习性、有机质贮存能力、草类生长以及腐解循环与地区水分状况独特组合的产物。
草原植物在土体内所含有机质的总量及其在整个剖面上的分布都与森林不同，在森林下土壤腐殖质主要来源于地表的凋落物，凋落物的腐质物通过雨水渗透或土壤动物所进行的机械混合，有机物残体渗入剖面。草原植物根部以上的部分，凋落物分解累积的结果，也产生有机质层。但是草本植物根系与树木根系结构大不相同，草根以密集的须根群大量渗入并均匀分布在整个剖面上，据研究，黑钙土分布的草原区，在剖面上部0-15厘米土层内的根量占1米土层总根量的85%，15-25厘米内的根量占5-6%，25厘米以下的根量则下降到1%，草甸黑钙土0-60厘米土层内的有机质贮量每公顷可达127.5-240吨。随着水分的减少，栗钙土、棕钙土和灰钙土的生物累积量虽然比黑钙土低，但植物的地下部分相当发育，一般可超过地上部分的3-8倍，高者可达30倍。根系主要集中于50厘米以上的土层，在20-30厘米以上尤为集中，可占总根量的75%。因此，土壤中的腐殖质积累主要靠草类地下发达的根系和残体的分解。
草本植物另一特点是化学组成中含氮量高，一般占干物质重量的0.5-0.8%，最高可达2.2%。草类形成的腐殖质组成一般以胡敏酸占优势，例如黑钙土的腐殖质组成中胡敏酸与富里酸之比约为2.0，胡敏酸的分子量与芳构化程度较大，大部分胡敏酸与土壤矿物质紧密结合，活性胡敏酸量在25%以下。栗钙土中胡敏酸与富里酸之比可大于1.0，只有棕钙土与灰钙土多小于1.0。
草本植物夏季生长繁茂，由于冬季严寒漫长，土壤冻结，春季解冻，地表潮湿，微生物活动微弱，死亡的有机质得不到充分的分解，年复一年腐殖质积累于土壤中，使土壤表层的颜色越来越变黑，形成明显的暗色表层。由于草类有机质含有丰富的盐基，养分在矿化过程中不断归还土壤，使土壤保持较高的盐基饱和度。
钙积土的腐殖质层的厚度和有机质含量在欧亚大陆中、东部由东向西，自北向南明显变薄，变少。表层的颜色也由暗色层向单色层变化，这与其水分和植物分布的规律基本是一致的。
钙积过程在半湿润和半干旱条件下，由于降水量不足，降水只能淋洗易溶性的氯、硫、钠、钾等盐类，而钙、镁等盐类只部分淋失，部分残留于土中，而硅、铁、铝等基本上未移动。因此，土壤胶体表面和土壤溶液为钙、镁所饱和，钙积过程十分明显。在雨季，表土层水分溶解有二氧化碳气体及大量生物活动产生的二氧化碳和水分子作用，形成碳酸，碳酸解离成H+和重碳酸根阴离子，重碳酸根阴离子与土体中的碳酸钙和植物残体分解释出的钙作用，形成重碳酸钙，另方便碳酸钙在水中溶解，解离成Ca++和碳酸根阴离子，而碳酸根与水分子作用，形成重碳酸根离子和氢氧根离子。
氢氧根离子产生碱性反应，pH10左右。空气中的二氧化碳以及土壤生物作用形成的二氧化碳不断补充使碱性降低，促使碳酸钙不断溶解形成重碳酸根，在为二氧化碳饱和的土壤微区内（如表土层），土壤溶液可达到微酸性反应，并且在有固体碳酸钙存在时，Ca粘粒可能转变成部分的酸粘粒。当重碳酸钙随水分下渗时，由于下层生物活性的降低和因蒸腾作用造成水分减少而是盐类淀积，下渗水分因蒸发作用和蒸腾作用在上升时，很少含有碳酸钙，干湿交替作用结果，钙盐逐渐积累在心土层，其深度与水分到达的深度一致。
石膏与盐分的积累程度，由黑钙土、栗钙土、灰钙土到棕钙土依次增强，黑钙土中除了部分草甸黑钙土有明显的盐渍化现象外，一般黑钙土无石膏与盐分的积累。栗钙土的积累亦较弱，只局部地区出现深位石膏与盐分积累。灰钙土在局部地区的剖面底部出现石膏晶族与盐渍化，棕钙土中石膏与盐渍化特征较为明显，在有些剖面上部即见有石膏晶族与中位盐化，碱化作用则甚为普遍。[4]
主要性状
诊断层和诊断特性钙积土最主要的特征是具有饱和暗色表层，剖面中具有钙积层或强石灰性特征，有的还有盐化层、碱化层以至石膏层。
形态特征钙积土具有明显的腐殖质层（Ah）和钙积层（Bk），剖面层次十分明显，土体构型为Ah—Bk—C型。
理化性质钙积土一般具有石灰反应，土壤中易溶盐含量较少，pH8.0以上，土壤交换量和盐基饱和度很高，主要为钙离子所饱和，土壤矿物组成中二氧化硅和三氧化物在土体中无明显移动，粘土矿物以蒙脱石或水云母为主。土壤有机质含量自表层向下逐渐减少，颜色也相应地变淡。[4]
土壤分类
黑钙土黑钙土是钙积土中具有湿态彩度≤1.5或有机质含量≥40克每千克的饱和暗色表层、有腐殖质向下淋溶的舌状物、从地表至100厘米范围内有钙积特征的土壤。
黑钙土具有黑色深厚的腐殖质层（Ah）和舌状腐殖质淋溶层（AhB），厚度约30-50厘米，或50厘米以上，钙积层（Bk）多出现在50-90厘米深度。
黑钙土腐殖质含量20-40克每千克土，有良好的团粒状结构，腐殖质层的阳离子交换量较高，多在30-40厘摩尔（+）每千克土之间，盐基饱和度一般在90%以上，并以钙、镁为主。表层呈中性，向下逐渐变为碱性，剖面下部有石灰假菌丝体和粉状石灰结核。质地多为粉壤土到粘壤土，粉粘粒占30-60%，高者可达70%左右，粘粒含量在10-35%之间，心土层的粘粒含量一般高于表土层和底土层，这种趋势与石灰淋溶淀积情况一致。剖面中硅、铁、铝氧化物移动不明显，但氧化钙和氧化镁的含量向底部有增加的趋势，粘土矿物以蒙脱石为主。
黑钙土分为下列亚类：
1、黑钙土具有黑钙土典型特征。
2、淡黑钙土分布于半干旱区，腐殖质层小于30厘米，全剖面有石灰反应，土壤含石灰50-100克每千克，局部见少量石灰假菌丝体。
3、石灰性黑钙土全剖面有石灰反应，腐殖质层下有明显的钙积层。
4、草甸黑钙土分布在台地缓坡下部或平地，底土有锈斑，全剖面有石灰反应。
5、盐碱化黑钙土与草甸黑钙土不同点是，有季节性盐斑。栗钙土栗钙土是钙积土中具有湿态彩度>1.5或有机质含量≧20克每千克的饱和暗色表层、无腐殖质舌状物、地表至50厘米范围内有钙积特征的土壤。
栗钙土具有栗色腐殖质层，厚度约20-30厘米，钙积层一般出现在30-50厘米处，呈层状、斑块状、网纹状形态积累，厚度约30-40厘米，底部碱化层（Btn）性状显着。
栗钙土腐殖质含量15-25克每千克土，向下逐步过渡，土壤呈细粒状、团块状或粉末状结构，土壤阳离子交换量一般为10-25厘摩尔（+）每千克土，土壤盐基已饱和，全剖面有石灰反应，pH8.0-8.5左右，剖面中易溶盐类基本淋失，易溶盐含量多低于1克每千克土，石膏含量很低，碱化层交换性钠可达6-22%，土壤质地较轻，多属粉砂土，砂与粉砂共占60-90%，细砂与粗粉砂约占50%左右，粘粒为10-20%，粘粒在剖面中分布的曲线与石灰积累的曲线比较一致，但粘粒的淀积不很明显，粘粒的硅铁铝在剖面中各层间变化不大，变幅为2.5-3.7，粘粒矿物以蒙脱石为主。
栗钙土分为下列亚类：
1.栗钙土具有栗钙土的典型特征。
2.暗栗钙土同黑钙土毗邻，具有厚的棕色表层。腐殖质含量高，为25-35克每千克土，钙积层出现层位低，多在50厘米以下，全剖面pH8.0左右，石灰含量平均为130克每千克土。
3.淡栗钙土向棕钙土过渡，腐殖质层变薄，为20-30厘米，有机质含量小于15克每千克土，石灰积累层层位升高，约30厘米左右，石灰含量约190克每千克土，且形成层盘状，pH8.5左右。
4.草甸栗钙土地势稍低，低土层有锈纹锈斑，有时钙积层不明显，表层有机质含量20-40克每千克土。
5.盐化栗钙土受地下水位影响，土表有积盐现象，含盐量<7克每千克土，pH8.5-9.0。
6.碱化栗钙土剖面上部有碱化层存在，柱状结构不明显，pH9.0以上。棕钙土棕钙土是钙积土中土壤剖面0-30厘米内无或有游离碳酸钙、有淡色表层和AB过渡层、但无变质粘化层的土壤。
棕钙土具有淡棕色的腐殖质层，厚约20-30厘米，AB层界限整齐，钙积层层位较高，多出现于15-30厘米处，钙积层较紧密，以层状为主，间有斑块状，厚约20-30厘米。
棕钙土有机质含量6-15克每千克土，结构性差，多呈粉末状、块状结构，阳离子交换量多低于10厘摩尔（+）每千克土，全剖面呈石灰反应，石膏含量变动在100--400克每千克土之间，pH8-9，易溶盐含量与石膏含量较高，剖面中石膏、盐分积累与碱化现象较栗钙土普遍，这与气候更干燥、淋溶作用弱和泌盐与耐盐灌木的生物积盐作用有关。土壤质地多为砂粒质细砂土和砂粉土，粉砂土较少，粘粒含量在钙积层上最高，约在5-10%之间，粘粒的硅铁铝率在3-4之间，除钙以外，其他元素未移动。粘土矿物以水云母为主，蒙脱石次之，并有铁的氧化物出现。
棕钙土分为下列亚类：
1、棕钙土具有棕钙土类典型特征。
2、淡棕钙土具有极淡色表层，表层土有荒漠化结皮存在，有机质含量低于10克每千克土，B层除有碳酸钙积聚外，下部往往有石膏积聚。
3、草甸棕钙土剖面下部有锈纹锈斑，表层有机质含量稍多，在15-40克每千克土之间，呈墨灰色。
4、盐化棕钙土受地下水位影响，表层有积盐现象，含盐量<10克每千克土，pH8.5-9.0。
5、碱化棕钙土剖面上部有碱化层，柱状结构不明显，pH9.0以上。
灰钙土灰钙土是钙积土中具有石灰性反应，有厚淡色表层和变质粘化层的土壤。
灰钙土具有薄的腐殖质层。呈浅棕色，B层呈灰棕色，有假菌丝或斑状的碳酸钙积累，并往往有隐粘化现象。地层有石膏与盐分累现象。
灰钙土地带常覆盖有厚薄不一的风积砂或小砂包，在没有覆砂地段，表层具有微弱的裂缝与薄假结皮，较多低等植物，如地衣与藓类，这明显区别于栗钙土与黑垆土，表层腐殖质含量在15克每千克土以下，因土壤质地较偏砂性，腐殖质下渗较深，剖面分布曲线较缓和，这同栗钙土和棕钙土有明显差异。阳离子交换量一般不高，表层为5-11厘摩尔（+）每千克土，pH8.0-8.5，各种元素含量较丰富，除钙、钠、钾有微弱移动外，硅、铁、铝则比较稳定，并有相对积累的趋势，剖面上铁、铝、磷含量稍高于下部，粘粒的硅铁铝率为2.8-3.2，粘土矿物以水云母为主，并有少量蒙脱石、绿泥石、蛭石与高岭石。表明土壤的风化程度较低。
灰钙土可分为下列亚类：
1、典型灰钙土具有灰钙土类的典型特征。
2、淡灰钙土具有极淡色表层，钙积层以下有盐类、石膏结晶。
3、草甸灰钙土分布地势稍低，剖面下部有锈纹锈斑。
4、盐化灰钙土表层积盐，在1米以内土体含盐大于4克每千克土，积盐面积在10-30%左右。
黑垆土黑垆土是钙积土中具有厚度达50厘米以上的厚暗色表层和假菌丝体钙积特征的土壤，因具有一个深厚的黑垆土层而得名。
黑垆土土体构型为Ap″-P-Apb-Ah-Bk-C型
1）熟化层（包括旱耕层Ap″和犁底层P）：是长期耕种和施用土粪的产物，厚约20-30厘米，最后可达50厘米，耕层呈团粒状和块状结构，呈强石灰性反应，犁底层厚约10厘米，灰棕色，粉壤土，碎块状和块状结构，下部为薄片状结构，孔壁和蚯蚓粪上有霜粉状和假菌丝状石灰新生体。
2）古耕层（Apb）：厚约10-15厘米，暗灰褐色，粘壤土，团粒或棱块状结构，较上层多假菌丝体和霜粉状石灰新生体。
3）腐殖质层（Ah）：又名黑垆层，暗灰带褐色，厚约50-80厘米或100厘米，团块和棱块状结构，结构面孔壁和虫粪上覆盖有大量霜粉状和假菌丝状石灰新生体，微团聚体结构呈多孔状，腐殖质铁染胶膜明显。腐殖质层和过渡层（又名鸡粪黑垆土层）常呈现不均一的暗灰棕色，新生体减少，但有少量石灰质豆状和瘤状小砂姜。
4）石灰淀积呈（Bk）：厚约150厘米，浅棕带黄色，粘壤土，假菌丝状和霜粉状石灰新生体，但石灰质豆状和瘤状砂姜较多。据土壤薄片的显微镜观察，有大量针、棒状的石灰晶体和雏形结核。
5）母质层（C）：为浅棕色粉壤土，有少量石灰质豆状和瘤状砂姜，大者如杏核。土壤薄片的显微镜观察，发现有次生碳酸盐体。
黑垆土熟化层的有机质含量与腐殖质层相近，通常只有10-15克每千克土，淀积层和母质层渐少，碳氮比7-10，全剖面变动不大，腐殖质中胡敏酸与富里酸的比值常大于2，与钙结合的腐殖质比铁、铝结合的腐殖质多4-10倍，与矿质结合的腐殖质含量约为25-42%，并随气候的干旱而减少。土壤中含磷虽多，而作物仍感缺磷，钾素丰富，全钾量为16-20克每千克土，石灰含量约70-170克每千克土，熟化层和腐殖质层隐经受淋溶，石灰含量较少，至沉积层增加到150克每千克土以上。石灰成分中，碳酸钙占90%以上，碳酸镁低于10%。阳离子交换量为9-14厘摩尔（+）每千克土，常被钙、镁饱和。土壤呈中性至碱性反应。土壤颗粒以粗粉粒为主，约占一半以上，物理性粘粒约占30-40%，粘粒只15-20%，腐殖质层中的细粘粒和粉粒显着减少，而细粉粒和粘粒都有不同程度增加，母质层的颗粒组成与熟化层接近，剖面中夹有一层含细粉粒较多的腐殖质层。粘粒的硅铁铝率为2.6-2.8，全剖面变化不大。粘土矿物以水云母为主，并含有石英和少量高岭石与蒙脱石。电子显微镜下可见到蛭石和少量针铁矿。
  钙积土各土类之间的相互关系图[4]黑垆土的这些性状表明了它的过渡特点：既具有深厚的腐殖质层，土壤粘化作用微弱，钙化作用较强，从表土便有石灰反应，易溶盐大部分已淋失，无盐化现象，它既不同于褐土，也不同于栗钙土和灰钙土。
黑垆土可分为下列亚类：
1、黑垆土具有黑垆土的典型特征。
2、粘化黑垆土分布于黑垆土区南部，粘化现象明显，腐殖质层质地可达中壤，呈拟棱柱状结构。碳酸钙有所淋溶，表层碳酸钙反应弱。[4]
利用改良
钙积土分布区降水不足，土壤水分干润不同，各类型土壤利用改良亦有差异。
黑钙土分布区较潮湿，有大面积农地，应以农为主，适种作物有小麦、玉米、大豆、高粱、谷子、马铃薯、甜菜等。同时又有广阔草场和林网，适于农、林、牧的全面发展。
栗钙土地区较干旱，适于牧草生长，生长着许多优良牧草，是中国主要养马、羊的畜牧业基地之一，也是中国北方重要的旱作农业区。
棕钙土更干旱，主要用于畜牧业生产，是良好的小畜放牧基地。在有灌溉条件的局部地方，也可发展小面积的农耕地。
灰钙土水分状况比棕钙土好些，是半农半牧地区，由于土层深厚，热量条件好，适于多种种植，如麦类、豆类、玉米、谷子、棉花、胡麻、烟草、瓜类、果类、葡萄等。
黑垆土分布区是中国农业耕作历史最悠久的地区之一，盛产小麦、糜谷、高粱、玉米、豆类、马铃薯、油科和某些经济林木，是主要的油粮基地。
钙积土地区普遍降水不足，干旱和风沙侵蚀比较严重，农业区应注意培肥土壤，营造防护林，防止风沙侵蚀，牧业应防止过度放牧，防止土壤和草场退化，注意合理放牧，建立放牧良好制度，改良和恢复牧场。充分利用地表水，积极开发地下水源，发展灌溉失解决水分不足的重要途径。在灌溉时应注意技术和方法，防止土壤盐渍化。[4]