Comment#6 Characteristics and genesis of Inceptisols with placic horizons in the subalpine forest soils of Taiwan
2021/07/14
論文口試之前，切記要嘗試證明自己論文的錯誤，想辦法從「為什麼做這個實驗」都開始質疑，否則等到口委問你問題的時候就來不及了。
話說在寫土壤相關文章時都會把很基本的化學分析方法省略掉，只留下採樣地點，畢竟那些方法都已經看過很多次了。
Topic:
Wu, S.P., and Chen, Z.S. 2005. Characteristics and genesis of Inceptisols with placic horizons in the subalpine forest soils of Taiwan. Geoderma, 125(3-4), 331-341.
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.09.007
前言
薄膠層 (placic horizon) 是在土壤中由Fe (有時包含Mg) 及有機質所形成的一層cemented reddish pan，最小厚度為1 mm。薄膠層對於水及植物根系的穿透性很低，多具有wavy boundary之類的錯綜複雜形狀，被形容成convoluted horizon，多在具有perudic至aquic水分境況的地方形成，氣候條件對於形成的貢獻很大。
具薄膠層的土壤可被分類為弱育土 (Inceptisol) 或淋澱土 (Spodosol)，有時也存在於有機質土 (Histosol) 中。臺灣的亞高山 (subalpine) 地區容易生成的土壤包含極育土 (Ultisol)、弱育土、新成土 (Entisol) 及淋澱土這些具淋澱化作用的土壤 (Podzolic soils)，在海拔高於1900 m且年雨量高於3000 mm的地方容易生成。然而，這些地方的土壤母質除了砂岩 (sandstone) 外亦包含質地較細的頁岩 (shale) 及板岩 (slate)，便有可能風化成質地較細的土壤，在這種條件下水滲透的速度較慢，提供一個較慢的氧化還原 (oxidation-reduction) 狀態或是循環，這符合薄膠層生成的潛在條件。
採樣地點
在採樣地區挖掘三個土壤剖面SH1、SH2及SH3，海拔1900-2100 m，母質為第四紀 (Quaternary) 沉積物形成的板岩，植被以針葉樹林如紅檜為主，年均溫10.7°C而年雨量為3000 mm集中在四月至十月。因此除了SH3之水分境況為perudic外其餘水分境況為udic，溫度境況則都為mesic。
結果與討論
Soil morphology
這三個剖面的土壤層序分別為O/A-E-Bs-Bw，O/A-AE1-AE2-E-Bs-Bw以及O-A-E1-E2-Bs-Bw1-Bw2-BC-C。漂白層 (E) 顏色呈現10YR 6/1、7.5YR 6/1及10YR 7/1且構造均為massive並具有氧化還原特徵 (redoximorphic feature)，因此判定其漂白層是受到薄膠層影響排水不良而造成的還原顏色。
薄膠層厚度在2-5 mm，具有紅棕色 (2.5YR 4/6、2.5YR 5/8及2.5YR 4/8)，剖面內的薄膠層由一層鐵形成的暗色硬盤與接鄰其底下一層顏色較淺、密度較低的漿狀物質 (plasma) 組成，植物根部無法穿透薄膠層，薄膠層底下的Bw層質地也較E層更細，上粗下細的質地會影響此地的排水狀況。
Soil micromorphology
進一步觀察E/Bs交界處的微型態可發現，E層大多含有quartz結晶，但薄膠層上層的物質為craked, parallel and isotropic Fe and Mn matrics，這些Fe/Mn從上層土壤淋洗 (leaching) 流失後累積在Bs層的上層。如果觀察薄膠層下層的物質則會發現由Fe/Mn氧化物形成的dense plasma。
在Bw層並未觀察到orented clay，顯示在薄膠層形成後黏粒的淋洗就減弱或消失，故在Bw層的黏粒應是由原本母質化育而成的，在此地的黏粒移動累積現象並不明顯。
Physical & chemical properties
剖面中E層的質地較粗 (silt loam or clay loam) 但薄膠層下的Bw層質地較細 (silty clay loam)，薄膠層也具當中最高的總體密度 (1.3-1.98 Mg/m3)，如此的高密度導致透水性低。
化學性質方面O/A層與E層的pH值較B層低，薄膠層的pH值則較E層高，Fe (及Mn) 即是在較高pH值的環境沉澱下來形成薄膠層。由於此地的強降雨，鹽基飽和度 (base saturation, BS) 除了O/A層以外均相當低 (<10%)，陽離子交換容量 (cation exchange capacity, CEC) 在B層呈現最高。有機碳並未顯著累積於Bs層，顯示此地的淋澱化作用並不明顯。
鐵鋁選擇性抽出的結果顯示，Fe累積的最大值均出現在薄膠層，但與有機碳資料對比可知此地並未生成organo-metallic complex。薄膠層的Feo/Fed比值在三個剖面分別為0.62、0.44與0.69，顯示其中的礦物可能包含結晶性較不良好的lepidocrocite及ferrihydrite，這兩種礦物都可能在水分較多的環境生成，大量降雨且土壤質地較細引起的排水不良，容易導致土壤呈現還原狀態，表層土壤的鐵離子便可能以Fe2+即ferrous ion的狀態移動至剖面較深處並累積在薄膠層。
Pedogenesis of placic horizon
我想最重要的問題就是此地的薄膠層是如何生成的，薄膠層是經由表層土壤的Fe還原後移動至薄膠層深度並重新氧化、沉澱形成的，有利Fe累積的環境除了氧化狀態外也包含較高的pH值。因此薄膠層的化育過程與淋澱化作用是相當迥異的，淋澱化作用是有機碳與Al為主的淋澱化物質累積 (Fe並非必要)，而薄膠層卻是以Fe及Mn從E層淋洗移動到B層為主。
此地區由於有機碳含量不高故難以形成淋澱化作用所需的organo-metallic complex，土壤中的質地變化也影響了水的移動速度，根據推測，地下水位淹過了E層長達數周並造成土壤呈現還原狀態，直到水位退去後Fe2+重新氧化並累積在薄膠層。
Classification
雖然薄膠層的顏色與化學分析 (Alo+0.5Feo, ODOE) 均符合淋澱層的規定，但化育層厚度太薄，並不足以被判定為淋澱層。薄膠層之下的化育層可以被判定為Bw (cambic horizon)，再加上perudic的水分境況，本研究的三個土壤剖面可以被分類為Lithic Dystrudept及Oxyaquic Dystrudept，然而這些分類並不足以顯示其具備薄膠層的特徵，故建議在Dystrudept底下增加Subgroup: Placic來描述這種具備薄膠層的弱育土。