此時期的核心人物為C. F. Marbut,Marbut將Dokuchaev和其學生Glinka與Sibirtsev等的土壤化育理論和分類,引介至美國的學界,惟受俄國土壤化育理論的影響,Marbut對於影響土壤化育性質的因子,主要偏重在氣候和植被上,而降低了地質條件與土壤母質來源等因子對土壤的重要性,此一觀點也反映在其發展的土壤分類系統上,其分類成果主要呈現於the Atlas of American Agriculture (Marbut, 1935),而分類系統概況如表5所示。
Marbut被認為是美國土壤化育學的奠基者,其化育理論與分類概念,廣泛地被應用在後續的美國分類系統,並且具有全球的影響力,許多國家的分類系統,或多或少均受其分類概念的影響;此外,由於Marbut的分類在詮釋土壤空間分布的現象,主受氣候控制,甚具說服力,因此在1970年代美國土壤分類學(Soil Taxonomy)面世之前,對於土壤學以外的領域,特別是自然地理學等,均廣為採用此一說法,至今,在台灣的地理教育中,仍將此一土壤分類作為教學的主軸。簡言之,Marbut在土壤化育與分類發展史上,具有數個重要的貢獻(Buol et al., 1997):
建立土壤剖面(soil profile)觀念,並將土壤剖面作為研究的最基礎單位。Marbut關注土壤性質本身,而非僅重視與土壤相關的地質作用,或是土壤化育因子。
首次真正地建立一多階層的土壤分類系統。
建立許多土系(soil series)的標準,而這些標準還有許多目前仍在使用中。
然而,隨著土壤化育與分類學的進展,Marbut分類系統被認為存有某些應用上的困難和限制(Buol et al., 1997):
Marbut多階層(multiple category)分類系統並非一真正的綜合系統(comprehensive system),其在一或多個等級中忽略了未成熟(immature)和不正常(adnormal)土壤的分類,該分類系統僅強調正常土壤(normal soils)和正常地形(normal landscape),即意味著在高地或坡地(hillslopes)上的排水良好土壤(well-drained soils)。
某些分類指標是以假設的土壤化育推論為基準,但該化育假說在後續的研究中,被證實是不完整或不正確的;例如,在最高等級的綱目中,可將土壤分為兩大類型的定域土(zonal soils)(或稱正常土--normal soils):鐵鋁土(Pedalfers)和聚鈣土(Pedocals),但是就聚鈣土來看,某些地區的聚鈣土很可能是間域土(Intrazonal soils),即非受到氣候因子影響所形成,反而與母質或地形條件有關,而且部分土壤可能同時有碳酸鈣和鐵鋁氧化物的累積。
Marbut分類的基礎架構是以”在正常地形下的正常土壤”為準,但此一概念並不正確,因為其忽略了地形的多樣性,以及化育年代對土壤性質差異的影響。
Marbut非常強調二維(two dimensional)的土壤剖面,忽略了土壤應是三維土體的概念。
受到Marbut的土壤化育概念與分類系統的影響,美國農部在1930年代由Baldwin等人以Marbut的分類系統為基礎,嘗試建立一套綜合土壤分類(comprehensive soil classification),此一分類系統刊載於1938年的美國農部的農業年報上(1938 USDA Year book of Agriculture)。
在1938年的分類系統中,雖然採用了Marbut的鐵鋁土—聚鈣土的概念,但降低了其重要性,反而將Sibirtsev的定域土、間域土和泛域土的分類概念,重新導入分類系統中(表6)。
該分類體系中,以土綱(Order)為最高單位,土綱有三(張仲民,1984):
①. 定域綱(或顯域綱,Zonal soils):定域綱包括所有具有相當固定特性者,且此類固定特性為反映受氣候或植物影響之各類土壤。
②. 間域綱(或隱域綱,Intrazonal soils):間域綱包含之土壤,其特性主要反映受若干局部性因子如地形、母質或年齡等影響之顯著性,超過植物或氣候影響者。
③. 泛域綱(或無域綱,Azonal soils):泛域綱包括所有剩餘的土類,皆無完全發育特徵。
在定域綱中又因剖面中有無鈣質之聚積,而分為聚鈣土與聚鋁鐵土(或譯為淋餘土)。聚鈣土多發育於乾旱、半乾旱與半濕潤地帶;鋁鐵土則多分部於濕潤及常濕境界內。
次高級分類單位為亞綱(suborder),亞綱之設立主要依據土壤生成之環境因素,土壤形態特徵或主要化育因子。
大土類(great soil group)為高級分類子目中之最次單位,亦為整個分類體系中之骨幹,在創立與修訂本分類體系之歷程中,已承認者有36個大類。換言之,即並非言世界上之土壤僅有此36個大土類,隨陸續發覺而應有所增加(註:在1949年Thorp和Smith即檢討了1938年的分類系統,並根據當時的研究成果,增刪數個大土類,如表6所示)。大土類之劃分主要依據土壤剖面特徵、自然植物、氣候、自然排水、土壤化育作用種類及其作用之強度等(表7)。
在大土類之下,復設有土族(family)、土系(series)與土型(type);此三者合稱為低級分類子目,其中以土系為靈魂。所謂土系者,乃指一組土壤,除表土質地可不同外,其他所有特性皆應相同或極近似。至於所謂的特性,則指的是土壤剖面中各化育層之排列情形、深度、色澤、質地、構造、結持度、反應(pH)與母質等。同時土壤之特性皆係由自然環境因子所造成,故隸屬於同一土系者,亦必在同樣之氣候、地形、植物與地質情況下,經歷約略相同年代而生成;至於土系的名稱,皆以最初發現該系土壤之所在地名、河名獲顯著之地形來作為命名依據。
集若干相似土系乃成土族,土族之命名常以最初發現或分布最廣,或最為人所熟知之土系名稱來命名,其分類依據乃主要為母質即剖面下部色澤。
每一土系因表土質地不同,可分為若干土型,土型之名稱則由土系名與表土質地之種類量者聯合而成。
由於Marbut和1938土壤分類系統均以外在的環境因子作為土壤分類的依據,因此早期地理學者多認為此適合用來了解大架構下的世界土壤分布情形,以及各土壤分布與全球氣候、天然植被等因子間的關聯性註1(Strahler and Strahler, 1987),因此便有學者結合了1938年土壤分類系統與氣候的分布狀況,提出了土壤空間分布圖(圖5和圖6),以及1938年土壤分類系統中大土類(great soil groups)的世界分布圖(圖7),Simonson更在1957年將1938年美國農業部土壤分類系統中有關定域土綱下各大土類,按照可形成相似之土壤化育層(horizons)的化育機制,將各大土類土壤歸併為六大區,簡化原有的世界大土類土壤分布圖(圖8)。 這些概念圖影響後續的土壤地理教學甚大,對於學習自然地理學的學生而言,理解土壤在空間中分布的狀況有其重要性,但由於1938土壤分類在應用上有相當程度的困難與限制,因此目前現行的學界已甚少使用此一分類方法,而且也不再過於強調此一分類架構下的氣候土壤關係。
台灣早期農田調查使用的土壤分類,即以此一分類體系為主,後來經過歷次的修改(表8),但近年多以美國土壤綜合分類系統(Soil Taxonomy)為分類依據,惟目前高中地理教材中,多數版本的教材在介紹土壤分類方法與指標時,多以土壤分類發展早期的技術性指標,以及因子分類系統指標為主,不過教材中並未釐清這些分類方法的基本概念,例如技術性方法進行分類時,是具有某種特殊的應用目的,往往只能適用在某些狀況之下,難以涵蓋各類型的土壤,而因子分類方法,其基本理論是藉由土壤化育因子與作用,將世界上各種土壤進行分類,兩種觀點具有根本上的差異,而教材中將兩種分類方式混用介紹的狀態,容易使學生產生迷思,以為兩種分類方法所得的土壤類型,可以相互比較分析。
其次,所有教材中所介紹的土壤分類系統,均非為當前實務與學界所採用之診斷分類系統,而且也無進一步介紹,課本內容的分類系統與目前使用系統實有差異,雖然教材中介紹之土壤分類系統與概念,在教學時,有其簡易、容易瞭解的特性,然容易與現況產生脫節。因此,在高中地理教材中,應當介紹何種土壤分類系統,實有再進一步探討之需要,惟在此之前,教材的編纂若能僅聚焦在某一分類方法與分類系統,將能有效地協助學生釐清相關概念
雖然1938土壤分類系統對整的土壤分類學發展有著重大的影響,且廣為其他領域的學者所熟知,然而此一分類系統存有數個基本的問題,限制了該分類系統在實際的應用價值(Buol et al., 1997):
①. 最高綱目的兩個土綱是由化育名詞來定義的,並非由土壤本身的性質來劃分。
②. 土綱等級間並非互相獨立,如某土壤在某區域中可能為定域土,但是在另一個區域可能為間域土。
③. 並非所有土壤均可劃分至土族(soil families),而且土族亦缺乏明確的分類定義。
④. 大土類的定義不明確,各大土類的定義多為比較性的且質性的敘述,因此很難取得不同使用者間的一致的看法。
⑤. 傳統名詞與新創造的名詞的混用,對於大土類等級的土壤名詞使用上產生相當多的問題。
註1 按個人搜尋文獻的結果,至少在1980年代的自然地理學教科書如Strahler and Strahler (1987)的Modern Physical Geography中仍有介紹Marbut和1938土壤分類系統,以及其空間分布狀況,但是1990年代後再版的自然地理學教科書,即僅介紹美國土壤分類系統(Soil Taxonomy),而台灣地理學界石再添等人編著的地學通論,便主要參考了Strahler and Strahler的著作,編寫土壤一章時以美國土壤分類系統(Soil Taxonomy)為主;然而,大陸自然地理教科書中則採用的分類系統不一,在劉南威的自然地理或地理景觀都是用1938土壤分類,然而其他版本土壤地理教材如李天杰(2005)土壤地理學,高等教育出版社,便採用Soil Taxonomy系統。
圖5:桑士維(Thornthwaite)氣候-土壤化育關係(Thornthwaite, 1931);桑士維利用氣溫、蒸發散量和降雨量等氣候因子,提出其氣候分類法,並將北美大陸進行氣候分區,同時其在同篇文章中,亦以Marbut的土壤分類為基礎,繪製上述之北美大陸氣候—土壤關係圖,此一關係圖後來廣為引用,後續的自然地理學者或是相關教科書,均以此圖為基礎進一步改繪。
圖6:1938土壤分類系統之氣候土壤關係圖(Millar et al., 1958)
圖7 1938年土壤分類系統大土類世界分布概況。此版本之土壤世界分布圖,發表在1938年美國農業部學報,按照Marbut分類下的大土類,描繪其空間分布狀態,此張圖影響後來的土壤地理教學甚深。
資料來源:改繪自Baldwin et al. (1938)
圖8 簡化版世界大土類土壤分布圖;此版本之土壤世界分布圖,為Simonson在1957年所提出,其將1938年美國農業部土壤分類系統中有關定域土綱下各大土類,按照可形成相似之土壤化育層(horizons)的化育機制,將各大土類土壤歸併為六大區,簡化原有的世界大土類土壤分布圖。
資料來源:改繪自Simonson (1957)。