(一)、漠土纲
漠土纲是由灰漠土、灰棕漠土、棕漠土这几个土类所组成的土纲。从地理分布上属于温带、暖温带内陆干旱区域所特有的地带性土壤,它跨两个生物气候带。因此,漠土纲又分温漠土亚纲和暖温漠土亚纲。其分界在甘肃省大致以河西走廊的马鬃山经赤金盆地西缘至祁连山一线为界,其北为温漠土区,其南为暖温漠土区。
漠土地区因深居内陆,远离海洋,气候异常干旱,是我国降水量最少的地区之一。年降水量在200mm以下,大部分地区不足100mm,蒸发强烈,年蒸发量高达3000-4000mm,年均温5-12℃,气温的日较差和年较差大,日较差10-15℃,年较差达30-50℃。风大而频繁;干燥度>4。这种水热状况决定了这一地区风化与成土作用很微弱。植被均为小半灌木和灌木荒漠类型,多为肉质、深根、旱生超旱生种属,覆盖度小,微生物作用也很微弱。呈现出气候干旱、植被稀疏、地面粗瘠的典型荒漠景观。
1.灰漠土
灰漠土主要分布在河西走廊祁连山东段北麓,合黎山、龙首山南麓的低丘和山前洪积-冲积平原的上部,武威盆地和古浪河冲积平原末端,景泰县米家山以北海拔1500-2300m的地区。
灰漠土地区的气候特点是年均温4-6℃,≥10℃积温2000-2800℃,年降水量100-200毫米,由东向西气温升高,雨量降低。植被属旱生小半灌木和草原化荒漠类型,覆盖度一般为15-25%。灰漠土地区的水热条件与植被类型反映出向荒漠化过渡的特点,其成土过程既有漠土形成过程的特征,又有草原土形成过程的表现。成土母质在山前低丘陵地带为第三纪红层上覆盖的黄土状物,在山前洪积-冲积平原地带,为第四纪洪积砾石层上覆盖的黄土状冲积物。其共同特点均具石灰性,细粒部分含量均较其它两类漠土为高。
灰漠土的剖面形态特征主要有:(1)地表有3cm左右的蜂窝状结皮层,表面着生地衣或藻类并有不规则的裂纹。鼠类活动的小土包和鼠穴也是这一地区的景观特点;(2)结皮层下为10-20cm黄棕色或灰棕色层,一般为轻壤质,片状结构,10cm以下即有少量石灰菌丝体;(3)20cm以下有20-30cm厚的轻壤质紧实层,有菌丝状和班点状石灰新生体;(4)100-150cm以下为砾石层或砂壤质红层。
灰漠土表层10cm左右有机质含量较灰棕漠土和棕漠土略高,平均含量为0.87%,碳酸钙有微弱的淋溶,聚积于亚表层。50cm左右有少量石膏聚积,土壤颗粒组成以粉砂粒为主,>0.02mm的物理性粘粒含量在50%以上,0.002毫米的粘粒含量约16%左右。灰漠土剖面大都有中位或深位盐化特征,60cm以下一般含盐量在0.3-0.5%,高者达1.4-1.8%之间。灰漠土的碱化现象普遍存在,特别在古老冲积平原上,pH值通常>8,以碱化层最高。交换性钠一般占阳离子交换量的10-30%,但由于阳离子交换很低,交换性钠的绝对含量并不高(2.5毫克当量/100克土)。灰漠土的碱化与脱盐作用有关,故碱化与盐化作用往往同时并存。
根据其附加成土因素和发育程度可分为三个亚类。
2.灰棕漠土
灰棕漠土广泛分布于河西地区海拔1300-2500m的山前洪积扇、砾质戈壁倾斜平原,是温带干旱荒漠生物气候条件下形成的地带性土壤。气候特点是夏季热而少雨,冬季冷而少雪,年均温4-10℃。≥10℃积温3300-4100℃,年降水量50-160毫米,年蒸发量高达2000-3000毫米,植被种类简单,多呈单株丛状分布,覆盖度一般为5-10%,高者20-30%,广阔的戈壁上不足5%。母质为洪积-冲积物或残积坡积物,以粗骨性为主,细土物质少。
灰棕漠土地表常形成“砾幂”并有黑褐色结皮。表层2-3cm为多孔结皮层,以下为深灰色或红棕色紧实层,质地较粗,土层较薄,砾石含量多,结构不明显,有的剖面中砂砾质、壤质、粘质土层交错出现,无沉积分选规律。可溶盐、石灰和石膏聚积很明显。
灰棕漠土的有机质积累不明显,其含量介于灰漠土和棕漠土之间,一般在1.0%以下,平均含量0.6%左右,肥力较低。碳酸钙的表聚作用较明显,表层平均含量10%左右,以下逐渐减少。石膏含量变化较大,一般表层以下即有聚积至石膏层骤增,含量可达20%以上。可溶盐也有表聚现象,但在石膏层中盐分可成倍增加,达1.0%以上。盐分组成以硫酸盐为主,氧化物和重碳酸盐含量较低,阳离子以Ca2+为主。土壤呈碱性或强碱性反应,pH在8.5-9.5之间,有些灰棕漠土有碱化特征。
3.棕漠土
棕漠土是在暖温带极端干旱的生物气候条件下发育的地带性土壤。主要分布在河西走廊西端、安(西)敦(煌)盆地海拔1150-1400m的山前洪积-冲积平原和剥蚀丘陵上。
棕漠土地区的气候特点是夏季干旱炎热,冬季暖而少雪,年均温9-12℃,≥10℃的积温在3300℃以上。年降雨量<100毫米,故气候极端干旱,大陆性更强。植被稀疏单一,多为旱生、超旱生的深根肉质种属,主要有白刺、骆驼刺、红砂、合头草、霸王等,覆盖度<5%。甚至地面光秃裸露。
分布在洪积-冲积扇的中下部戈壁上的棕漠土,风蚀严重,地表均由粗砂砾石组成,呈褐色“砾幂”,表层1cm为结皮层,亚表层3-5cm为鳞片状结构层,剖面通层砂砾石含量高。分布在冲积扇下部的细土棕漠土,在结皮层之下,紧接有20cm左右的棕色或红棕色紧实层,此层的矿质养分含量相对较高。
棕漠土地区地下水位一般均在50m以下,深者达100m以下,土体十分干旱,生物积累作用微弱,有机质含量低。石灰、石膏和易溶盐的表聚或积累作用普遍而强烈,剖面中常有石膏盐盘层出现。
按照剖面性态和发育情况可将棕漠土分为棕漠土、盐化棕漠土、石膏棕漠土、石膏盐盘棕漠土和灌溉棕漠土等五个亚类。
(二)、干旱土纲
干旱土纲包括灰钙土、棕钙土两个土类,是温带、暖温带干旱和半干旱地区的地带性土壤。干旱土纲分布地区的植被属荒漠草原,主要是旱生的草本植物,地表常覆有风积沙或裂缝和薄的假结皮。由于年降水量少,干燥度大,年降水量小于350mm,具有干旱的土壤水分状况,在地表至100cm范围内具有石膏和盐渍化特征。土壤腐殖质积累作用弱,形成淡色表层,一般有机质含量1%左右,胡敏酸与富里酸之比多小于1。土壤淋溶弱,钙化作用较强烈,钙积特征明显,多在剖面中、下部形成钙积层,一般碳酸钙含量可达10-20%,最高可达40%,最低在8%以下。
1.灰钙土
灰钙土广泛分布在河西走廊东部及中部的兰州、白银、定西、张掖、武威等地(市)的黄土梁峁、低山丘陵、河谷阶地和冲积平原上,是草原向漠境过渡的一种地带性土壤,其东端与黑垆土衔接,西部与漠土接壤,在漠境地区的山地垂直带上,上接栗钙土,下接灰漠土或灰棕漠土,气候温暖干旱,属典型的温带干旱大陆性气候,年平均温度5-9℃,≥10℃的积温1865-3000℃,年降水量200-350mm,气候干旱,降水分配不均,最大降水量集中在7-9月。植被类型属荒漠草原,主要有蒿属、铁杆蒿、黄蒿、针茅、红砂、锦鸡儿,地表常伴有地衣、苔藓等低等植物附生在表层假结皮上,成土母质在山地和低山丘陵多为粗骨性残积母质,黄土梁峁为风成黄土,河谷阶地和冲洪积平原为黄土状沉积物。
(1)灰钙土的形态特征
灰钙土的表层有厚约0.5-2cm的假结皮层,触之易碎,表面附生藻类、地衣、苔藓等低等植物与沙土混合物,结皮层下有3-5cm的屑粒状疏松层,同时具有草原化土壤所特有的腐殖质层和钙积层。
灰钙土地区的植被包括地衣、苔藓、藻类和禾草、灌木等。夏秋多雨,冬春干旱,结皮层处于风干状态,枯残物聚积地表,积累有机质较多,含量2.5-3%,超出表土以下各发生层次1-5倍,具明显的表聚性。亚表层有机质含量1%左右,其有机质的最大含量出现于表土层及其以下10cm内,剖面上下腐殖质分布比较均匀,层次一般都不太明显,腐殖质下潜可达30-80cm。
灰钙土的钙积作用较弱,碳酸钙在土体中分布较均匀,淀积层位也较高,碳酸盐一般自剖面亚表层(离地表10-20cm)即开始淀积,出现的部位因侵蚀情况不同而异,聚积的形态多以白色的假菌丝状、霜粉状和斑点状存在于土壤孔隙、根孔和结构体表面。
灰钙土一般各发生层均含石膏,上层含量低、下层含量高。石膏比碳酸钙溶解度高,淀积部位比碳酸盐深,多出现在50-110cm土体内、含量在1-9%,常有透明的针状、纤维状、屑粒状石膏结晶,有的呈米粒和豆状不规则的结核形式,结核长0.5-0.8cm,直径0.5cm左右。石膏结核是甘肃省灰钙土中很重要的新生体特征。
灰钙土全剖面含可溶盐,A层低,B层增高,Bc层最高,C层减少。随地形变化含盐的差别很大,发育在黄土丘陵上的灰钙土,含盐量低,表层0-20cm0.06%,100-140cm达最高0.84%,140cm以下又减少到0.751%。丘间川平地的灰钙土,含盐量增高,盐分来源于含盐地下水及大气降雨所带的盐分。
根据土壤发育程度和附加成土过程划分出灰钙土、淡灰钙土、盐化灰钙土和草甸灰钙土等4个亚类。
2.棕钙土
棕钙土是温带荒漠草原向漠境过渡的地带性土壤,主要分布在洪水坝河以西,祁连山西段的北麓和阿尔金山的北坡,海拔在2100-3000m之间,上接亚高山草原土或栗钙土,下接灰棕漠土。
河西走廊中部肃南裕固族自治县,冬季气候寒冷,夏季不热。植被主要为针茅、紫宛、小叶锦鸡儿、芨芨、珍珠、多根葱、猪毛菜等组成的草原化荒漠植被,盖度10-40%,成土母质为坡积-残积物与风积黄土的混杂物。河西走廊西部棕钙土区夏季温和干旱,冬季较肃南温暖,降雨少,蒸发量大,气候更接近荒漠。
棕钙土地表多砂砾化,无砂砾地段,地表有发育微弱的多角形裂缝和薄假结皮层,剖面层次分化清晰,由淡褐-褐色的表层(A)、黄褐或褐色的钙积层和母质层三个基本层次构成,土体构型为A-A/B-B-C型。因棕钙土地区冬季寒冷,夏季气候温和,所以腐殖质积聚仍比较明显,表层有机质含量在1-2.5%之间,碳酸钙大部分有较明显的移动,并在剖面不同深度(15-50cm处)积聚,钙积层较紧实,厚度一般20-30cm,碳酸钙呈粉末状、假菌丝状、斑点状积聚,通体强石灰反应,剖面中、下部有少量的石膏新生体,一般在剖面50cm以下出现“积盐层”,具中深位盐化特征。
土壤质地多砾石粗砂,少细土粘粒,大于2毫米的砾石含量可达30-60%,粗砂含量(2-0.2mm)很高,可达40-58%,粘粒含量(<0.002毫米)较低,一般在15%左右,质地多为砂壤土和粘壤土,剖面通体夹有砂砾石,下部为粗骨质,有效土层薄,一般在30-70cm之间,个别达80-150cm。
土壤全量分析结果表明,土体内硅铁铝率5.78-6.98,硅铝率7.31-8.6,氧化铁、氧化铝基本没有移动,铁、铝无明显分异,表明风化淋溶很弱,成土矿物未遭受破坏。
(三)、钙层土纲
钙层土是在土壤的形成过程中,碳酸钙在土壤剖面中明显的累积,有的成层,有的作为假菌丝状或斑块状。在半干旱、半湿润条件下,土壤形成的水分条件是季节性淋溶,土壤中的易溶性盐分被淋洗,而钙镁等盐类只能部分淋溶,往往在下层聚积为碳酸钙淀积层即钙积层。钙积层的碳酸钙含量一般在10-30%之间,明显高于上层和下层。钙层土在土壤分布上处于淋溶土与干旱土壤之间,碳酸钙在土壤剖面中的分布既不像淋溶土,钙、镁被淋洗,也不像干旱土,钙、镁分散而不集中,而是形成了明显的钙积层。甘肃省的钙层土壤主要有黑垆土、黑钙土和栗钙土三个土类。
1.黑垆土
黑垆土是黄土高原地区的主要地带性土壤,南接褐土,北连栗钙土、灰钙土,因具有一个深厚的黑色垆土层,故名黑垆土。甘肃省黑垆土分布在陇东的庆阳、平凉,六盘山以西的定西、兰州市、白银、临夏以及天水、陇南地区地势平坦、侵蚀较轻的黄土塬面,如陇东的董志塬、早胜塬、宫河塬、屯宇塬、西华池塬、平泉塬、高平塬、什字塬等塬面。以及黄土丘陵地区的梁峁顶部和较平缓的梁、峁坡、湾掌等处,常与黄绵土交错分布。这是由于黑垆土区域土壤母质疏松,降雨集中,植被稀少,长时期以来土壤严重侵蚀所造成的。
黑垆土是在干旱温凉或较温暖湿润气候下,干草原或森林草原植被下,经过长时期的成土过程形成的一种地带性土壤。黑垆土分布地区海拔900-2500m,年降雨量350-600mm,年平均气温6-10℃,最冷月1月份平均气温-4--8℃,最热月7月份平均气温17.2-23℃,年≥0℃的积温2500-3900℃,≥10℃的积温2000-3300℃。夏季高温多雨,秋季较湿润,气温下降快,冬季寒冷少雪,春季温暖干燥。干湿季节分明。植被是半干旱、半湿润草原或森林草原植被。
黑垆土成土过程的特点是有明显的腐殖质积累过程,碳酸钙淋溶淀积过程和黄土覆盖过程,粘化作用弱,粘粒累积不明显。
(1)有机质积累与腐殖化过程 黑垆土类具有深厚的腐殖质层,这是在过去干草原或森林草原植被下经过很长时期生草过程形成的。
黑垆土的成土母质为淡灰黄色疏松的马兰黄土,土层深厚。以陇东为例,中南部塬区马兰黄土厚度一般10m左右,北部黄土丘陵区厚达20m以上,疏松多孔,总孔隙率在50%上下。地下水位很深,塬区地下水位多在30m以下,为植物根系下扎和充分发展创造了有利条件。据我们在土壤普査中观察,禾本科植物根深2m以上,豆科植物根深达6-7m。黑垆土分布地区在大陆性季风气候影响下,夏季短促(如陇东只10-30天),高温多雨,水热同期,有利于植物生长发育,地上部茎叶繁茂,地下部根系发达,是土壤有机质增加的季节。秋季温暖多雨,时间长达90-100天,能满足植物生长发育的要求,积累了大量的有机物质,同时秋季气温下降快,土壤湿度大,适宜嫌气性微生物活动,是土壤腐殖质合成、积累和贮存的有利季节。冬季寒冷而漫长(长达170-190天),微生物活动较弱,矿化作用缓慢,而以腐殖质形态积累于土壤中,常与土壤中钙离子结合,并以薄膜包裹于土粒和微团聚体表面,或富集于孔隙壁上。
马兰黄土母质的性状和当地气候特点,促使植物根深叶茂,生长量大,尽管各种草本植物生长期长短不一,根系深浅不同,但逐年植物死亡的根系和地面的枯枝落叶,是黑垆土形成深厚腐殖质层的有机质来源。黑垆土腐殖层一般厚50-100cm,最厚的达200cm以上。由于母质孔隙率高,加之春季干旱少雨,升温快,有利于好气性微生物的旺盛活动,土壤腐殖质矿化作用亦随之增强。因此,黑垆土腐殖质层虽然深厚,呈色较黑,但有机质含量并不高,一般1.2-3.0%。
(2)碳酸钙淋溶与淀积过程 黑垆土母质马兰黄土富含碳酸钙,碳酸钙含量多在10-15%之间,其它可溶性盐很少,不超过千分之二,所以钙就成为土壤形成过程中化学迁移的标型元素。在黑垆土成土过程中,土壤表层及剖面上部的钙离子,常与植物残体分解所产生的碳酸结合,形成重碳酸钙,随着降水入渗向下移动、淀积于土层中、下部,形成假菌丝状、霜粉状或结核状石灰新生体,聚积形成钙积层。黑垆土碳酸钙聚积的程度与形式以及聚积的深度与厚度,是随着各地的水热条件的不同而有很大差异。陇东北部及六盘山以西雨量少,气温低,碳酸钙在成土过程中移动弱,仅以霜粉状或假菌丝状淀积于土层中部,不见或少有米粒状碳酸钙结核(砂姜),全剖面呈强石灰反应。陇东的东南部及陇南雨量较多,气温较高,碳酸钙淋溶过程增强,剖面上部的碳酸钙被淋溶到下层,垆土层上部碳酸盐反应弱或无碳酸反应,剖面中部有大量碳酸钙假菌丝体,下部多碳酸钙结核,甚至有3×6厘米大的碳酸钙结核。由于马兰黄土疏松,深厚、钙积层的上、下界限很不清晰。
(3)粘化过程 由于受水、热条件的限制、黄土地区土壤的粘化作用一般较弱,从剖面观察,无明显的粘化层。
黑垆土的粘化过程,即粘性的形成与粘粒的淋溶聚积过程,一般不明显,仅在垆土层的结构体表面,大小孔隙壁上被覆有暗棕色粘粒胶膜,但用肉眼观察和手指测制法不易分辨,没有明显的形态学上的粘化现象,必须根据机械分析才能分辨,故称为隐粘化。据测定,垆土层0.002mm粘粒含量均高于覆盖层与母质层,粘化部位与垆土层相像。如以董志塬中部典型黑垆土为例,覆盖层<0.002mm粘粒含量为20.5%,垆土层明显增多,达26.3%,母质层则降低为17.5%。
(4)黄土覆盖过程 剖面层次完整的黑垆土在垆土层上面有一层“黄土”,即黄土覆盖层。其形成的主要成因是晚全新世及近代黄土不断再沉积,黄土掩埋了黑垆土的腐殖质层,人类耕垦活动是在覆盖的黄土层上开始进行的黑垆土发育在马兰黄土母质上,由于马兰黄土土层深厚,疏松多孔,有利于生物活动,因而,黑垆土剖面深厚,最深的达3米以上,分布在塬面、川台、湾掌地完整的黑垆土剖面,由覆盖层、垆土层(包括过渡层)、石灰淀积层、母质层组成。分布在梁、峁上的黑垆土,遭受土壤侵蚀,有的覆盖层被蚀,有的垆土层被蚀,发育层次不全,呈残余状态。
(一)覆盖层 是覆盖在黑垆土腐殖层上的一层“黄土层”,由于黑垆土分布的小地形差异,影响到堆积与侵蚀的程度不同,所以覆盖层的厚薄不一样。根据陇东黄土塬面典型剖面记载统计,覆盖层平均厚度41厘米,最薄的20厘米,最厚者达130厘米,通层强石灰反应,质地为砂质粘壤土-粘壤土。此层为现代耕种活动的主要土层,所以又可分为耕作层、犁底层、心土层。耕作层平均厚度20厘米,呈色浅灰棕-灰棕色,粒状和小团块状结构。犁底层厚约7-8厘米,呈色棕-淡灰棕,小块状或板状结构,较紧实。心土层厚度由覆盖层薄厚而定,一般呈棕色,团块状结构,多蚯蚓粪,有少量霜粉状石灰新生体。
(二)垆土层(腐殖质层)垆土层是黑垆土原来的腐殖质层与淋溶层。据典型剖面记载统计,平均厚度110cm,最薄的34cm,最厚可达235cm,这一层又可分为垆土层与过渡层。
垆土层平均厚65cm,暗灰棕-暗褐棕色,棱柱状结构,易积水处为核状结构,多蚯蚓粪及虫孔,质地粘壤土-壤质粘土。粘化黑垆土垆土层的碳酸钙被淋溶到下层,无石灰反应,或石灰反应轻微,由于复碳酸盐淋溶过程,孔壁或蚯蚓粪上有的见有少量霜粉状石灰新生体。黑垆土的垆土层强石灰反应,土体结构面、孔壁、蚯蚓粪上有大量假菌丝状石灰新生体,黑麻土的垆土层强石灰反应,有霜粉状石灰新生体。
过渡层是腐殖质层向淀积层过渡的一层,平均厚45cm,此层的属性介于腐殖层与淀积层之间,黑垆土与粘化黑垆土的过渡层见有大量的假菌丝状石灰新生体,黑垆土过渡层多填土动物穴,颜色暗灰棕、灰棕相间,不甚均一。粘化黑土过渡层不见或少见动物穴,质地粘壤土。
(三)石灰淀积层 由于黄土疏松深厚,淀积层的界限不甚清晰,剖面观察确定层界只能从石灰结核的有无、大小和相对密集范围划界,一般厚度多在1米以上。据典型剖面统计,平均厚度112cm,浅棕色,质地粉砂质粘壤-粘壤土。该层假菌丝状碳酸钙新生体显著比过渡层少,砂姜则较上层大而多,随着水、热条件的变化钙积层的厚度从北向南,由西向东逐渐增厚,砂姜逐渐增多增大。野外观察见南部最大的砂姜3×5cm。黑垆土及粘化黑垆土钙积层的中上部有石灰结核比较密集的下层,厚约20cm,在个别剖面见到有两层石灰结核密集层。
(四)母质层 棕色、柱状结构,质地砂质粘壤土-粘壤土,细、小孔隙多。
黑垆土的颗粒组成,0.2-0.02mm的砂粒约占36%,0.02-0.002mm的粉砂粒约占40%,<0.002mm的粘粒约占24%。垆土层中粘粒增高。
黑垆土疏松多孔,微团聚体较多,据在陇东塬区典型黑垆土区测定,土壤容重1.22克立方厘米,孔隙度约54%。黑垆土的最大吸湿水约1.5-3%,凋萎湿度6-7%,田间持水量20-23%,有效水范围12.7-14.4%。
黑垆土的化学组成,氧化硅57.42-63.98%,氧化铝12.35-13.56%,氧化铁4.19-4.76%,氧化钙5.48-9.98%,氧化钾1.95-2.48%,全剖面变化不大(黑垆土剖面矿质全量组成见表5-2)。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。
黑垆土有机质含量并不高,矿质养分较为丰富,据全省1182个剖面统计,覆盖层平均有机质含量1.37.%,全氮0.089%,全磷0.068%,全钾1.92%,速效氮47.5ppm,速效磷8.6ppm,速效钾186.9ppm,碳酸钙11.27%,代换量11.2毫克当量/100克土,容重1.24克/立方厘米,垆土层的有机质、全氮、全磷含量及代换量略低于覆盖层。
2、黑钙土
黑钙土是在草原及草甸草原植被下发育的地带性土壤,主要分布在西秦岭、祁连山东段及甘南高原,处于黑土与黑垆土的过渡带,常和黑土、山地草甸土交错在一起。在垂直分布上位于灰褐土之下,栗钙土之上,多与灰褐土交错分布。黑钙土地区处于寒冷半干旱、半湿润气候条件下,年降水量约400-600mm,干燥度为1.5-3.5,年平均气温0-5℃,阴凉,土壤冻结长达半年以上,冻土厚度0.5-1m,成土母质多为黄土状沉积物或残积坡积物。植被属森林草原或草甸草原类型,主要灌木有金露梅、黄、蔷薇、沙棘、忍冬等,覆盖率常达30-50%,草本植物以紫针茅、蒿草、披碱草、早熟禾为主,覆盖度常在90%以上。黑钙土分布区地面常有疣状突起(掘土动物的洞穴及掘土),裂缝和草丘,在陡坡处常出现沿等高线下滑而形成的台阶状。
黑钙土的土壤形成发育进行着腐殖质积累和碳酸盐淋溶两个过程。以密丛型禾本科植物紫花针茅、披碱草及蒿草为主的草原植被根系纤细密集,分布深达1米多,死亡更新时会给土壤中遗留大量的有机物质。在湿度大、温度低的状况下,微生物活动弱,有机质分解缓慢,土壤中的腐殖化过程大于矿质化过程,积累量日渐增大,以致形成了深厚的含量高的腐殖层。同时,在多雨及有机质分解产生的大量有机酸作用下碳酸盐从表层开始有不同程度的淋溶,至深层而聚积,与此同时<0.002mm粘粒也以重力形式随之下移,两者结合形成了明显的碳酸盐含量显著高于上下层的钙积层,在结构面上有点状、菌丝状和斑点状碳酸钙聚集体。
黑钙土的剖面构型属于A-B-C型,层次分化清楚,性态特征明显。各个发生层的形态特征是:
腐殖质层(A):厚50-70cm,有机质含量4-5%,高于栗钙土低于黑土,C/N是9-10,在垂直分布上表层高、下层低,呈楔形,黑褐色或深褐色,屑粒状或粒状结构,疏松,石灰反应微弱或无石灰反应,中性反应。
过渡层(A/B):厚约20-30cm,有机质一般呈波状、舌状或楔形与灰黄色淀积层交错,形成较为典型的舌状过渡层,从土色、土性等理化性质上明显看出分属A层与B层。
钙积层(B):厚20-40cm,紧实,灰白色,块状结构,含指大或豆粒大黏粒结核,石灰反应强,碱性,石灰含量一般大于5%,<0.001cm黏粒含量约8-12%,两者均高于上下层。
黑钙土根据其成土条件、发生过程强度、及其属性的不同,分为黑钙土、石灰性黑钙土、草甸黑钙土和淡黑钙土四个亚类。
3、栗钙土
栗钙土主要分布在祁连山、屈吴山等低山丘陵或山麓丘陵地带,向地势升高,温度降低,湿度增大的方向则逐渐演变为黑钙土或山地草甸土,向地势低下,气温升高,湿度降低的方向则逐渐演变成灰钙土或黄绵土,在气候更加干旱的祁连山西段则成斑块状分布在土壤垂直带谱中而不连接成带,逐渐为棕钙土所取代。
栗钙土多分布在海拔2300-2800m范围内,气候属温带干旱、半干旱类型,年均温2-5℃,夏季短而热,冬季长而寒。≥10℃的活动积温为1000-2500℃,年降水量250-380mm。植被属干草原类型,由多年生旱生草本植物组成,其中主要为针茅、羽茅、赖草等禾本科草类,也有相当数量的旱生灌木和半灌木,越向干旱方向演变则蒿属和紫菀及红砂等半灌木所占比例逐渐增加,覆盖度降低;越向气候湿润方向则出现蒿草,覆盖度增大。成土母质主要是黄土及一些黄土状的坡积、残积和冲洪积物质。
由于栗钙土是发育在草原植被下的,组成植物是多年生、丛生禾本科植物,根系纤长,密集在60-80cm的土层中,植物死亡更新时给土壤提供了大量地有机质,在湿度大、温度低的气候条件下,有机质分解缓慢,逐渐积累而形成了较厚的腐殖质层(A)层,一般厚约30-40cm。有机质平均含量为2-3%,有的表层含量可达4.2%。有机质土壤剖面中的分布是上层高于下层,据张掖测定每深入10cm约递减1%。在腐殖质层形成的同时,有机质分解产物促进了CaCO3的溶解和淋移,一般在60-80cm的部位处积聚,含量可达14%左右。有的可高达20%,显著高于上下部位,<0.0002mm粘粒也一同下移和积聚,两者结合而形成了紧实、板块状结构的钙积层(B)层。
栗钙土由栗色的腐殖质层、钙积层和母质层组成,剖面构型多为A-B-C型或A-A/B-B-C型。腐殖质层深厚,连同过渡层在70-80cm之间,最深可达100cm,土体较疏松,碎块状结构,有明显的垂直裂缝。腐殖质层与钙积层分化明显,层理清晰,过渡层(A/B层)腐殖质呈舌状过渡。钙积层在土体60-80cm出现,厚度约40cm,碳酸钙呈灰白色假菌丝和斑点状聚积,土体紧实。
栗钙土的颗粒组成因母质不一而差异甚大,总的来说质地较轻,砂和粉砂含量较高,特别是在剖面中下部粘粒明显增多而形成粘粒聚积层,粘化层与钙积层相吻合。
可分为暗栗钙土、栗钙土、淡栗钙土、盐化栗钙土、草甸栗钙土5个亚类。
(四)淋溶土纲
淋溶土是在北亚热、暖温和寒温湿润气候条件下,在森林和草甸植被上发育的地带性土壤。甘肃省淋溶土纲有黄棕壤、棕壤和暗棕壤三个土类,其垂直和水平分布位于半淋溶土纲之上和以南。
淋浴土纲各类土壤的共同特点是所在地区气候湿润,降水较丰,使土壤产生较强的淋溶作用,土壤中的盐基物质被充分淋洗,较普遍存在脱钙和铁、锰元素移动、聚积现象,土壤反应多呈弱酸性至酸性;在较强的淋溶作用下,表土层粘粒物质随水分下移明显,并在土壤剖面中形成厚度不等的淀积层;由于分布区森林、草本植被茂盛,枯枝落叶等有机物质富集于土壤表层,腐殖质含量也以表层最多,向下层急剧减少。
淋溶土分布区由于海拔、地形以及因此而引起的生物、气候条件的差异,使土壤的有机质积累与分解的速度、土体的水热状况、氧化还原作用以及土壤发育强度等均产生相应的变化,一般在甘肃省南部北亚热带暖温湿润生物气候条件下形成黄棕壤,在暖温-温寒湿润生物气候条件下形成棕壤;在温寒-寒冷湿润生物气候条件下形成暗棕壤。
1.黄棕壤
黄棕壤主要分布在文县、武都、康县南部海拔1400-1300m以下的浅山、河谷地区,是甘肃省南部北亚热湿润气候条件下常绿阔叶、落叶阔叶混交林地带形成的山地土壤。分布区年平均气温15.5℃左右,年降水量800-1000mm,其中6-9月份降水量占全年降水量的70%以上,≥10℃的积温3200-4900℃,最冷月平均气温0.7-4.4℃,无霜期230-260天。自然植被为含常绿阔叶树种的落叶阔叶林,次生草灌和人工松、杉林,主要树种有栓皮栎、麻栎、冬青、女贞、枇杷、黄杨、梓、楠、杉木等,亚热带栽培植物有油桐、乌桕、茶、桔柑、棕榈、杜仲等。土壤母质以变质岩、花岗岩、片麻岩残积、坡积物和黄土为主,其次为泥质岩、灰岩等风化物和河流冲积物。
黄棕壤分布区气候条件良好,在温暖湿润的水热条件下,使黄棕壤长期处于旺盛的生物循环中,高等植物对土壤元素的吸收、合成作用强烈,每年进入土壤的有机质数量较多,而温暖多雨又干湿交替的气候条件,均有利于微生物对有机质的分解转化,促进了植物营养元素在土壤表层的富集。因而黄棕壤表层的保肥供肥性能一般良好。
在高温高温条件下,土壤中的原生矿物迅速破碎分解,易于形成次生粘土矿物。同时,由于较强的淋溶作用,粘粒常被淋溶下移,并在一定的部位淀积。因此,典型黄棕壤表土层以下都有一个粘粒聚积的粘化层,粘化比一般在1.2以上。同时,在较强的淋溶作用下,土壤中铝硅酸盐发生水解,释放出盐基物质并被淋失,而铝、铁等三氧化物则相对在土体中残留积累,使土体出现棕红色。剖面下部有时还出现少量的二氧化硅粉末,产生弱的脱硅富铝化过程。
典型黄棕壤的剖面有较厚的枯枝落叶层(A0)和腐殖质层(A1)。枯枝落叶层厚约3-5cm,呈半分解状态。腐殖质层暗灰或暗黄棕色,草灌植被下较厚,乔木林下较薄,多植物根系,疏松多孔,粒状或团块状,质地多为轻壤。淋溶淀积层(B)质地粘重紧实,当粘粒含量超过40%时形成坚硬的不透水层,俗称粘盘层,同时在干湿交替的条件下,土壤胶体发生周期性的吸水膨胀和失水收缩,形成梭块状或块状结构,淋溶下移的铁、锰胶体物质滞积于结构表面,出现明显的铁锰胶膜和铁锰锈斑,至产生铁锰结核体,土壤呈现黄棕至暗棕色。母质层一般为半风化岩石残体,有铁锰胶膜或斑点,黄土母质有的底层可出现残留的石灰结核。
黄棕壤全剖面一般无石灰反应,pH值一般在5.5-6.5之间,耕种黄棕壤由于侵蚀等原因,粘化层有时易出露于表层。
2.棕壤
棕壤是在暖温湿润至温寒湿润气候条件下发育的地带性土壤,其分布范围大致在陇山-西秦岭-甘南高原以南、黄棕壤分布地区以北,垂直分布位于黄棕壤或褐土之上、暗棕壤之下。成土母质为花岗岩、片麻岩、页岩、千枚岩、灰岩等风化残积、坡积物和第四、第三纪黄、红土等。
甘肃省棕壤由南到北,从浅山、河谷到低山、中山,横跨多种生物、气候带,其气候特点大致可分为两种类型,一是温凉、温寒过湿的中高山气候,一是暖温、温和湿润的低、中山气候。前者常无夏季,年平均气温6-2℃,≥10℃的积温1800-600℃,最热月平均气温16-10℃,极端最低气温-20--30℃,年降水量大于800mm,海拔高度在2000m以上至3500m,自然植被为针、阔叶混交林。后者夏季较短,年均温6-13℃,≥10℃积温1800-3200℃,最热月平均气温17-21℃,极端最低气温-10--20℃,年降水量700mm左右,海拔高度在2000m以下至1300m,自然植被为含针叶树种的落叶阔叶林。
在上述复杂的生物气候条件下,在甘肃省东南部林区相应地形成了较大范围的山地棕壤。其分布状况是,西秦岭南部浅山、河谷与由四川和陕西汉中盆地延伸甘肃省的黄棕壤连接,最低海拔约1300m,如文县的碧口、范坝,武都县洛塘、枫相、裕河,康县阳坝、两河等;西秦岭东段即徽成盆地南北山地和陇山山地,海拔1800-2000m以上为棕壤,以下与褐土连接;西秦岭西段即岷、迭山系与甘南高原交汇地带,包括定西地区漳县、岷县东南部的东泉、秦许、锁龙和甘南州迭部、舟曲、卓尼县的广大林区,棕壤分布下线巳升高至之2200-2500m,上线以达3500m左右,一般下接褐土,上承暗棕壤或亚高山草甸土。
棕壤的成土过程主要是腐殖化过程、粘化和淋溶过程。
棕壤分布区夏秋温暖湿润,雨热同期,植物生长茂盛,冬春寒冷少雨,干冷同时,大量枯枝落叶聚积地表。这种冷热、干湿交替的气候,既有利于有机物的生成和聚积,也有利于有机物的分解和转化,从而在地表形成了较厚的腐殖质层,腐殖质层一般在针、阔叶林下厚15-20cm,在灌丛草甸植被下厚约25cm左右。
棕壤地区夏季月平均温度较高,降雨也较多,同时由于繁茂的地上植被遮挡了太阳辐射及水分蒸发,使土壤长期处于温暖高湿的状态,有利于次生粘土矿物的形成和聚积。此外,淋溶过程和由于淋溶过程而引起的粘粒、盐基、铁、锰等的淋溶、淀积过程也是棕壤形成的主要成土过程。棕壤所在地区降水较多,植被覆盖度大,林下具有较多的凋落物,降水一般形不成径流,水分以淋溶下渗为主。在淋溶过程中,不仅土壤中的易溶性盐类和碳酸盐被淋失,而且粘粒和铁、锰等标型元素也被淋洗并下移淀积。
分布海拔较高、土层较厚的棕壤,由于冻土时间较长,初夏冻土层以上土层水分饱和,有的土壤受重力影响,沿冻土层发生流渗,使局部地区的棕壤在形成过程中又产生氧化-还原过程和白浆化过程。
棕壤典型剖面具有如下特征:
枯枝落叶层或生草层(Ao层或As层):厚5-8c,蓬松潮润,为半分解枝叶残体或草甸植物根系盘结层,中性或微酸性。
腐殖质层(A1层):厚20cm左右,灰(5Y4/1)或暗棕色(7.5YR3/4)、粒状或团粒状结构,质地粉砂壤至粘壤,多植物根系,有机质含量3-16%,有的高达20%以上,微酸性反应。
淋溶淀积层(B层):厚30至100cm不等,棕色(7.5YR4/6)或亮棕色(7.5YR5/6)。质地砂粘壤至粘壤,块状或棱块状结构,紧实粘重,结构表面可见红棕或黑棕色的铁锰胶膜或黑褐色铁籽,呈微酸性或中性反应。
母质层(C层):为黄土或半风化石质碎块及基岩层,有的可见到淋溶下移的石灰斑点或结核,一般呈中性反应。
棕壤可分为棕壤(普通棕壤)和棕壤性土两个亚类。
3.暗棕壤
暗棕壤是在温凉、寒冷湿润针、阔叶混交林和针叶林植被条件下发育的山地森林土壤。
暗棕壤所处地带海拔高、气候寒冷,在山地垂直带上位于棕壤之上、亚高山草甸土或高山草甸土之下。土壤母质多为花岗岩、片麻岩、千枚岩、板岩、灰岩、砂砾岩等残积、坡积物或黄、红土。
甘肃省暗棕壤主要分布于岷、迭山系林地上部,即文县西南部摩天岭、雄黄山系海拔2500m以上地区,舟曲县全境,武都、宕昌县西南部盆岗岭、擂鼓山海拔2600-2800m以上山地,迭部县全境,卓尼县南部海拔3200m以上地带。
暗棕壤的自然植被为以针叶树为主的针阔叶混交林或针叶林,树种以冷杉、云杉、桦为主,林下灌木有杜鹃、忍冬、栒子、高山琇菊等。暗棕壤分布带年平均气温0-5℃,最热月(7月)平均气温9-15℃,最冷月(1月)平均气温-7--15℃,极端最高气温25-30℃,极端最低气温-23--32℃。≥0℃积温小于2500℃,≥10℃积温小于1500℃,年降水量600-800mm,干燥度平均小于0.75,无霜冻日期50-100天,土壤冻结时间约为10月中旬至翌年5月上旬,冻土深度约100-200cm。夏季温热多雨,冬季低温寒冷期长。
由于所处海拔地位高,在气温低、降水较丰富的气候条件下,土壤淋溶作用强,盐基物质受到淋洗,土壤各层都脱钙而无石灰反应,一般呈微酸性至酸性。同时在较强的淋溶作用下,土壤中的硅、铝、铁等元素也有明显的淋溶和聚积。温凉、寒冷的气候条件使土壤的物理风化和化学风化进行的比较缓慢,土壤粘化作用较棕壤弱,但也有粘粒的淋溶、淀积。分布区良好的自然植被给暗棕壤提供了丰富的残枝落叶等有机物质,同时在较长期的低温条件下,微生物的活动受到限制,有机质分解缓慢,腐殖质累积作用强,土壤表层形成了较厚的腐殖质层。在分布较高的针叶林植被下,由于地表苔藓及枯枝落叶较厚,持水量高,土壤下渗水分多,加之针叶类枝叶在真菌作用下产生以富里酸为主的有机酸类物质,导致土壤产生酸性淋溶过程,使土壤呈现酸性反应。
暗棕壤的剖面构型一般为:
枯枝落叶层(A0层):厚5-10cm,为森林凋落物和草灌残体的分解有机物,松软潮湿,残枝表面有苔藓被覆。
腐殖质层(A1层):厚15-30cm,灰色(5Y4/1)或暗棕色(7.5YR3/4),粒状或核块状结构,多根系,疏松多孔,有机质含量高达25%左右。
淋溶淀积层(B层):厚20-60cm不等,棕色或亮棕色(10YR5/8),团块或核块状结构,较紧实,有铁锰胶膜滞积。
母质层(C层):多为半风化母岩碎屑和黄、红土混合物。
暗棕壤全剖面无石灰反应,pH值一般表层呈酸性,中、下层呈弱酸性,有时也有交替倒置现象。
(五)、半淋溶土纲
半淋溶土纲的共性特点,是碳酸盐在土壤剖面中发生程度不同的淋溶和累积,也伴随着一定程度的粘粒形成和淋溶淀积。
甘肃省半淋溶土纲主要有褐土、灰褐土和黑土三个土类。褐土主要分布在陇南山地,气候属暖温带半湿润半干旱型,年均温7-12℃,年降雨量550-700mm,耕作制多数地区为两年三熟,剖面发育层次明显,有粘化淀积层,<0.002mm粘粒可达25%,有不明显的铁锰胶膜,母质为黄土性和残坡积物质为主。灰褐土主要分布于祁连山、六盘山、子午岭等山地垂直带,年平均气温3.0-7.0℃,祁连山气温较低,可低至2-3℃,子午岭气温较高可达7.0℃,年降水量400-700mm,祁连山相对较低,子午岭相对较高,土壤剖面A层无石灰反应或弱石灰反应,B、C层有明显增强,B层并有弱粘化现象,<0.002mm粘粒有一定程度的淋溶淀积。母质多为残坡物质。黑土分布甘肃省祁连山、秦岭山地垂直带中,年均温0-6℃,土壤有季节性冻层,秦岭山地气温较高,祁连山较低,年雨量500-600mm。剖面有深厚黑色腐殖质层,向下呈舌状过渡延伸,土壤结构体表面有不明显胶膜,通体无石灰反应,部分剖面含少量碳酸钙。
1.褐土
褐土是温带、暖温带落叶阔叶与针叶混交林带或该带森林迹地、森林草原、灌丛草原半湿润气候带的典型地带性土壤。褐土带南接北亚热带的典型土壤黄棕壤或黄褐土,褐土带北部逐渐过渡到黑垆土带。褐土在山地垂直地带谱内居棕壤、暗棕壤之下,黄棕壤、黄褐土、黑垆土之上。主要分布在甘肃省天水市、陇南地区。在天水市清水、张川县东部六盘山海拔1500-2000m山坡,秦城区北道区南秦岭山地海拔1700-2200m地带,陇南地区微成盆地及南北秦岭海拔2000m以下地带,西礼盆地周围山地海拔1600-2000m地带,白龙江峡谷海拔1500m以下山坡都有褐土存在,随着海拔降低并逐渐过渡到黑垆土带。
褐土形成与自然地理条件是分不开的。褐土带年均温7-12℃,1月最低温-1.6--7.1℃,7月最高温19-23.3℃,≥10℃的活动积温3800-2200℃,年降水量550-700mm,主要集中在7-9月,占年降水量的65%左右,此时正是高温时节,因此高温高湿季节相一致,年蒸发量1420.2mm,大于降水量1.4-2.5倍。干燥度1-1.5,属半湿润气候。褐土带的自然植被类型属温带、暖温带落叶阔叶与针叶混交林、森林草原、灌丛草原,因人类长期破坏,森林多残败,以次生林为主,特征是乔灌草混生,针阔叶混交,多为中生种。褐土的成土母质,因受地质、岩层等地方性因素的影响,类型比较复杂,山坡平缓处多为黄土,陡坡地以残积-坡积物为主,第三纪红层裸露的山坡、沟坡多为红粘土或红砂砾岩残积物,河谷平原为洪积-冲积物。
褐土的成土过程主要是石灰的淋溶和淀积过程、粘化过程、耕作熟化过程。褐土中的石灰淋溶淀积可分为三种形式,一为钙积型,表层石灰显著下淋,但未完全淋失,积钙作用明显。二为淋溶钙积型,表层和粘化层已无石灰,但其下钙积层明显。三为淋溶型,在1米土层内石灰含量不高,底层或有微量游离石灰,但盐基呈饱和状态。
褐土次生硅酸盐的形成(粘化)较为明显,钙积层以上形成暗棕色的粘化层。在剖面中,表层的粘粒含量多在15%以下,粘化层粘粒含量明显升高,可达26-30%,钙积层降低,多低于10%以下,在粘化层中粘粒含量最高出现在其上部,褐土粘化作用以及粘粒在剖面中的分布与褐土带气候,特别是降水量的时空分布不均关系极为密切,但粘粒的形成则主要受气温的影响,粘粒的淋溶下移及淀积过程与降水是分不开的,因此粘化过程是褐土的主要成土过程。
褐土经过长期耕作、施肥、种植作物、平田整地、挖高垫低、灌溉洪淤,熟化层逐渐增厚,生产力、肥力不断提高,成为稳产高产土壤。
褐土的剖面形态因利用方式不同而异,耕种褐土一般分为四层,即耕作层、犁底层、心土层、底土层。耕作层厚16至20cm,块状结构,砂质粘壤土,稍润,灰棕色,多孔,易碎,内有炭屑、烧土块,瓷片等侵入体。犁底层16或20-86cm,层块状结构,地形平缓时可见片层状结构,砂质粘壤土偏重,紧实多孔,内有鼠穴,可见炭黑、烧土块等侵入体。心土层35-60cm,灰棕色,块状结构,壤质粘土,紧实,土块表面浮现白色石灰假菌丝体、斑点、斑纹,可见蚁穴、虫洞。底土层60cm以下,灰棕色,粉状结构,砂质粘壤土,稍紧。
褐土的理化特征与母质、成土过程有密切的关系,其粘化过程、脱钙过程、耕作熟化过程受土壤的淋溶作用、人为耕作施肥等因素的影响,淋溶作用的强弱直接制约着褐土的理化性状。
2.灰褐土
灰褐土主要分布于祁连山、西秦岭、六盘山等山地,其上与高山、亚高山灌丛草甸土镶嵌,其下为黑土、黑钙土、栗钙土镶嵌或与山地草甸土、黑土交错分布,在砍伐迹地、火烧迹地和森林衰退后的草地上亦有发育,是干旱、半于旱地区森林草原植被下形成的地带性土壤。
由于灰褐土处于温带干旱地区的高山上,山体大,地势高,在迎阻湿气的影响下,使山上气候与山下干旱地区的气候相比截然不同,具有气温低,降水多,蒸发弱,温凉而湿润的气候特点,适宜林木生长,局部地带灌木和草本植物茂盛。由于灰褐土在山地出现的部位不同,生长的树种及灌木草本植物的种类和数量也不同。大体是愈向西分布愈高,如张掖地区分布在祁连山海拔2650-3200m的阴坡、武威地区分布在祁连山海拔2600-3000m的阴坡,年均温0-3℃,年降水350-500mm,树种比较单一,灌木草本植物较少,苔藓生长旺盛;而六盘山和西秦岭多分布在1600-2500m之间,年平均气温5.5-8.5℃,年降水500-700m,树种繁多,灌木和草本植物生长茂盛,苔藓只在树木基部着生,灰褐土的成土母质类型繁多,主要有残积物、坡积物、冰水沉积物或黄土状物质等。
灰褐土地面常覆盖有一层枯枝落叶层(或称残落物)Ao层,松软,海绵状,表面多着生苔藓,树冠郁闭度大,拦蓄水分多,促进了土层内碳酸盐淋溶和有机分解物的下移和腐殖质的积累,同时促进了下层土壤粘化现象的形成。
甘肃省幅员辽阔,水热条件差别大,森林类型复杂,成土母质多样,成土过程及其主要性状虽基本相同,但也有一定的变异,在祁连山东段、中段,气候干旱寒冷,年降水约200-400mm,年均温4C左右,在北坡的中、下部海拔约2800-3000m处有一个气温较高、湿度较大的逆温层,适于云杉等针叶林的生长,林冠郁闭度大,林中灌林和草本植物较少,苔藓生长旺盛,Ao层厚,土壤有机质大部分是地面残落有机物分解产物淋渗进入土中的,因而含量不高,碳酸钙淋溶中度。
西秦岭及六盘山地区是石质山地,海拔约1600-3000m,纬度低,多在N35。以南,雨量般在400-600mm,年均温7℃左右,气候阴湿,多寡多露,植被以针阔叶混交林为主,林中港木及草类茂盛,植被生态结构是明显的乔、灌、草三个层次,成土过程有近似棕壤的粘化现象,腐殖质积累过程中有生草化特征,碳酸盐淋溶作用强。
子午岭地区是黄土丘陵地貌,海拔1300-1600m,年降水500mm以上,多年平均温度6.5-8.5℃,水热条件适于山杨、桦、辽东栎、油松生长,植株稀疏,透光,林冠郁闭度多在0.4以下,林中灌木和草类茂盛,残落物层薄,常小于10cm,苔藓仅在树杆基部着生。土壤有机质大部分是草根死亡而直接供给的,因此腐殖质积累较深,在垂直分布上呈楔状,上多下少,碳酸钙淋溶淀积作用弱,钙化作用不明显。
灰褐土的剖面层次分化明显,主要由残落物层(Ao层)、腐殖质层(A层)、粘化层(B层)、钙积层(c层)和母质层组成。层次发育完整,过渡明显。腐殖质层黑棕色或暗灰褐色,粘化层以棕褐色为主,向下颜色变淡。腐殖质层和钙积层质地较轻,粘化层质地绵重,腐殖质层一般是中壤或重壤,而粘化层多为重壤或粘土,而钙积层多为中壤土。
灰褐土有机质含量较高,表土层一般为3-11%,平均为5.9%,腐殖质在剖面中下延很深,在1m左右其含量还高达1%左右,钙积层出现部位较低,碳酸盐含量一般在10%左右,有的没有钙积层,仅在深层的山坡上有石灰膜,还有的在粘化层中有石灰质假菌丝体。
(4)灰褐土的酸碱反应变化较大,表土层呈碱性,粘化层中性-微碱性,钙积层中性-碱性。土壤胶体全都为盐基所饱和,代换性阳离子以钙为主,土壤代换量较高13-16毫克当量/100克土,最高可达30毫克当量/100克土。
3.黑土
黑土分布在甘肃省祁连山、西秦岭海拔2300-3000m的中山山地,上接亚高山草甸土、灰褐土、棕壤和暗棕壤,下连黑钙土。
黑土是临夏回族自治州的主要土壤类型之一,分布在该州的积石山县、临夏县、和政县、康乐县境内积石山、太子山海拔2300-2600m的中山山地。定西地区主要分布在岷县、漳县西秦岭北坡海拔2300-3000m中山山地及清源县的昌面山山地。陇南地区宕昌县黑土分布在海拔2600-2900m的高寒山地,文县则分布在海拔2300-2800m,处于暗棕壤和棕壤之间。天水地区的甘谷县、张家川回族自治县有少量分布。
地处河西走廊的张掖地区,黑土分布在山丹县和肃南县,分布海拔3000-3150m,上承接高山草甸土,下接黑钙土或暗栗钙土。
黑土是在寒冷湿润气候条件下发育形成的土壤。分布地区一般年平均气温3-5℃,≥10℃的活动积温1200-400℃,年降水量550-700m。夏季较温暖多雨,冬季严寒少雪,土壤冻结时间长,约100天左右,冻土层深150cm上下。祁连山西段的河西地区,黑土分布年平均气温仅-1℃左右,≥10℃的活动积温仅306.9℃,年降水量在550mm以下。
植被为草原化草甸类型,植物种类繁多,以杂类草群落为主,无明显的优势种,除中生性草甸植物外,尚有少量旱生植物。母质多为黄土状沉积物和少量残坡积物。
黑土的成土过程特点是明显的腐殖质积累过程和滞水还原淋溶过程。由于中生性草甸植物夏季生长繁茂,一般高50-70cm,覆盖度达80-90%以上,土壤疏松,水分比较适中,植物根系发达,分布较深,可达100cm以下,以表层0-15cm最为集中,根系交错链结,每年遗留于土壤中的有机物质较多。冬季寒冷漫长,土壤结冻,微生物活动微弱,有机物质得不到充分的分解,在土壤中保存下来。待至来年春季土壤冻融以后,虽然土温逐渐升高,但下部土层冻结未解,水分滞留,空气不足,适宜嫌气性微生物活动,使土壤腐殖质化作用加快,而矿质化作用缓慢,从而使腐殖质能在土壤中大量积累,形成了深厚的腐殖质累积层——黑土层。
夏季温暖多雨,使土壤在风化过程和有机质矿质化过程中释放出来的盐基遭到淋浴,可溶性盐类都从剖面中淋失,钙、镁等较难溶的盐类也全部淋失,使黑土不含碳酸钙,无石灰反应。少量的铁、锰、硅等元素也产生了淋溶和淀积,在季节性冻层的影响下,土壤上层滞水产生还原环境,但在解冻后和干季又出现氧化环境,土壤氧化和还原环境的交替出现,使一部分铁、锰形成锈斑、锈纹和结核,土壤的结构面也被黑色的铁锰胶膜包围,二氧化硅被水解而分离,形成白色无定形粉末附于土壤结构表面。土壤粘粒的淋溶也比较明显,上层粘粒淋失,集于过渡层或母质层。
耕种黑土由于人类长期耕种,土壤的理化性状得到改善,孔隙度增大通气性能良好,土壤微生物的种类、数量和活动强度增加,有机物质分解加快,有效营养元素增多,土壤养分之间的比例趋于协调,有效肥力显著提高,种植作物有获得较高的产量水平。但人类的耕种活动也会使黑土肥力朝相反的方向发展,如坡地耕种可使土壤侵蚀加剧,加快水土流失,使黑土的腐殖质层变薄、特别是烧生灰、烧草皮,无计划的开荒使黑土侵蚀加快,土壤侵蚀是黑土退化肥力下降的主要原因之一。
黑土剖面形态的突出特点是有一个深厚的黑色腐殖质层,从上往下呈舌状延伸过渡。剖面基本构型为A(Ar或Al)-AB-B-C型。腐殖质层厚30-100cm,局部坡度较大处30-50cm,平缓处100cm以上,土壤结构性能良好,粒状成团粒状结构,结构面有黑色胶膜,土体疏松多孔。过渡层土壤颜色变浅,呈灰棕色(5YR5/2),块状或棱块状结构。因淋溶作用强盛,无钙积层,部分剖面有白色雾状物(即二氧化硅粉末)、锈斑和少量结核。母质层棱块状或棱柱状结构,亮棕色(10YR5/8),土体紧实,残坡积母质,有较多的砾石。
黑土土类按剖面形态发育和特征,划分为黑土和草甸黑土两个亚类。黑土亚类具有黑土剖面的典型特征,草甸黑土亚类多分布在海拔较高的平缓山坡或地势低平的洼地,地上水位较浅,剖面腐殖质层较深厚,土层下部有潜育现象,淀积层(耕种土壤的麇上层)有锈纹锈斑。
(六)、水成土纲
水成土是在嫌气还原条件下形成的土壤,土体处于长期或季节性积水状态,生长着喜湿性植物。包括沼泽土和泥炭土两个土类。水成土一般分布地区地形低洼、地下水位高,表层积累大量的有机质或泥炭,剖面下部为潜育层。
1.沼泽土(www.xing528.com)
沼泽土主要分布在甘南、酒泉、张掖、定西、天水、陇南等地州的扇缘低洼地、沟谷、滞水洼地,多不连片,并与亚高山草甸土、泥炭土、草甸土、盐土等形成复区。
沼泽土成土母质,以河湖相沉积物为主,质地粘重,地下水位一般小于40cm,随季节性升降。地表呈季节性积水,局部因地表水出路受阻而汇集,地表长期积水。气候较为湿润,暖季多雨,冷季低温,土壤冻结期长,甘南沼泽土地区,年降水量在600mm以上,集中于夏季,年均温在11℃左右,7月份均温在10-10.3℃,1月份均温在-9--10℃,年湿润度>1,冻结期在200天左右。
植被主要建群种为湿生、湿中生、中湿生的蒿草属及苔草属植物的短蒿草、藏蒿草、华扁穗草、香蒲、萎陵菜、水藓,还有芦苇、拂子茅、针蔺发草、条叶垂头菊、马苋蒿、水葫芦,也有矮柳等灌木,地表呈堆丛状草丘,生长茂密,盖度40-90%。根系在表层土壤中密集盘结,形成草皮层,因土壤过湿或积水,土壤中微生物活动弱,有机质分解不充分,而以半腐有机质的形式大量累积,形成泥炭层。局部有机质分解程度较高,形成泥炭化腐殖层,剖面下部因长期处于淹水状态,土壤矿物质的转化以还原为主,形成灰蓝色的潜育层。一般泥炭层厚度在10-20cm之间。由于受洪水淤积和多次沉积的影响,大部分剖面出现埋藏泥炭层,或泥炭层薄且多次出现,层理较杂乱,典型的沼泽土剖面基本构型为As-G或As-HG型。
根据其形成条件和剖面型态,沼泽土可划分为沼泽土、草甸沼泽土、腐泥沼泽土、泥炭沼泽土、盐化沼泽土五个亚类。
2.泥炭土
泥炭土主要分布在甘南,张掖地区也有部分分布。
泥炭土地处海拔较高,甘南山地一般在3400m以上,张掖地区分布在祁连山山间洼地,海拔3000m以上。主要发育在河流故道与湖积滩地,及山间低洼谷地。年均温在1℃以下,年降水量甘南较多,在650mm左右,张掖、祁连山地较少在350-550mm。由于土体中有永冻层存在,降雨形成的地表径流经地皮裂隙顺地势集于低洼处,出路受阻,永冻层又起阻碍作用,水分不能下渗(下面的水也不能上升),在原地聚集,形成积水。在夏季,气候温暖,水分条件好,湿生和水生植物以平苔藓、藏蒿草、矮蒿草、细叶蔓草、牛毛草、三棱草、水藓等为主的湿生和水生植物生长茂盛;同时因土壤过湿或积水,土壤微生物的活动受到强烈抑制,有机质不能充分分解。冬季漫长而寒冷,分解速度更差。因此,植物残体以半腐状草炭的形式逐渐积累,形成深厚的泥炭层。植物根系及枝叶残体原形清晰可见,多呈粒状成层累积。由于周围草甸植物覆盖度高,洪水淤积作用很弱,泥炭层中土粒很少,偶见在泥炭层中夹有很薄的层状泥沙层。久而久之,泥炭越积越厚,当泥炭层厚度超过50cm以后,土体的主体层次即被泥炭层占领,深者可达4m以上。
泥炭土的地表为毡状草皮层,呈草丘状,多为半腐状植物残体,有机质在26-32%之间,全氮在1.09-1.50%;碳酸钙含量变化幅度较大,在0.06-10.75%之间,pH值在6.5左右。泥炭层厚度大于50cm,变幅在64-207cm之间;有机质含量在26%以上,碳酸钙含量平均为0.80%。泥炭层下的潜育层为蓝灰色,物理性砂粒含量在65.4-69.8%之间,壤土-粘壤土,以壤土为主,小于0.001mm的粘粒含量在10.5-18.4%,比泥炭层略高。
根据泥炭层累积程度,划分高位泥炭(泥炭厚度50-70cm)、中位泥炭(泥炭厚度70-90cm)、低位泥炭(泥炭厚度大于90cm)三个亚类。
(七)、半水成土纲
半水成土是直接受地下水浸润,在草甸植被下发育而形成的土壤,河西走廊、中部干旱区、陇东黄土高原和陇南、甘南山地的河谷平原和河床阶地都有分布。
半水成土有明显的腐殖质化过程和潴育化过程,因地理位置和生物气候条件的影响,有机质含量和厚度差异很大。在潴育层中,由于地下水位和水质的差异,使干湿交替、铁锰结核移动,石膏的累积和碳酸钙的移动都有较大差异。
根据成土条件、地理位置和附加成土因素,将半水成土纲分为暗半水成土和淡半水成土亚纲,而暗半水成土亚纲中又分为草甸土、山地草甸土和林灌草甸土三个土类。淡半水成土亚纲中只有潮土一个土类。
1.草甸土
草甸土是暗半水成土亚纲的代表土类,分布在全省各山麓洪积扇缘、冲积细土平原下部的低平洼地,以及河流沿岸的河漫滩、河床低阶地和冲积扇缘泉水溢出带,多与沼泽土、草甸盐土和林灌草甸土形成复区。
草甸土在腐殖质累积和潴育化过程中,除草甸植被影响外,地下水活动是一个重要的因素。从每年4月中旬开始到6月下旬,气温升高,风大,水分蒸发和蒸腾加快,而降水很少,因而土壤含水量渐减,贮水量也渐低,称为水分消耗期。从7月到10月(即雨季开始到土壤冻结),植物生长旺盛,气温高,水分蒸发和蒸腾消耗很大,但大气降水集中和农田灌水排泄,使地下水位上升,不但可以弥补前期水分的支出(植物吸收、土壤蒸腾和蒸发),还可贮存一部分水分,此期为水分补给期。从11月开始到翌年4月中旬,土壤冻结,潜水位有所下降,称为冻结期。在地势低洼地方,地下水埋藏70-200cm,植物生长旺盛时,地下水沿毛细管上升到地表,为喜湿温及耐盐植物的生长创造了有利条件,土壤在进行着强烈的生草化过程和腐殖质累积过程的同时,又进行着氧化还原过程和以还原为主的潜育化过程,局部地段则附加盐渍化成土过程。陇南山区,在河流两岸的低阶地上,因常受洪水泛滥影响,草甸过程与地质沉积作用交替进行,并形成重迭剖面,出现几个腐殖质层,而新剖面发育程度差,表土腐殖质含量低。
2.林灌草甸土
林灌草甸土主要分布在河西荒漠地区的河床两岸和扇缘地带,往往与草甸土形成复区。是在胡杨、沙枣、红柳、杨树、蒿与芦苇、马拌肠、冰草、马莲、葵委陵菜、薹草等林灌草甸植被下发育的半水成性土壤。具体分布在疏勒河、黑河以及党河、昌马河、北大河等流域的两岸和平原水库的低洼地方。
林灌草甸土地下水位90-200cm,潜水矿化度1克/升左右,属于淡水或微碱化水,多处在草甸土、盐化草甸土、草甸盐土、固定风沙土和半固定风沙土的边缘,或与其形成复区。
土壤剖面特征及性状与草甸土、盐化草甸土相似,土壤发育微弱,剖面层次分化差异不明显,表层无明显的枯枝落叶层,大部分剖面无明显潜育层,但氧化还原形成的锈纹锈斑层明显。
腐殖层薄,有机质含量低,土体中盐分累积(表聚)作用弱。
根据土壤形成因素及附加成土条件,林灌草甸土可分为林灌草甸土和盐化林灌草甸土两个亚类。
3.山地草甸土
山地草甸土属于地带性土壤,在垂直带谱中位于山地棕壤之上,海拔为2000-3000m,年均温度3℃左右,年降雨量700mm。植被类型以草原草甸和灌丛草甸为主,主要有高山柳、金露梅、高山瑞香、密枝杜鹃及莎草科、蒿草属、蓼科蓼属,龙胆科的秦艽,百合科的川贝母等,在潮湿避风的洼地和湾地有成片的灌丛植被,高度50-70cm,覆盖度60-80%。该土类主要分布在本省的西秦岭和陇南山区的较平缓的山梁分水岭地带和河谷上。
山地草甸土是发育在坡积、残积和黄土母质上,其形成与水分和地形及植被有密切关系,繁茂的草甸植物死亡之后,大量的有机质残体留在地表和土壤上层,在嫌气徽生物活动下,土壤有机质矿化作用较弱,有机质分解小于积累,土壤迟效养分高而速效养分较低,土壤呈中或微酸性反应。山地草甸土的剖面形态,基本上可分为两个发生层次,即腐殖质层和母质层。生草根层和腐殖质层特别发达,生草根层厚约10-15cm,由草枯落叶、土粒和砂粒交积而成,犹如褐黑色地毯;腐殖质层15-30cm,灰棕色,粉砂质粘壤土,块状结构土体紧实,过渡层较明显;心土层下部有明显的铁锰淀积并有轻微潜育化过程。母质在50cm以下,由大量的砾石和石块组成。
根据地势、气候和草甸化程度将山地草甸土分为山地草甸土和山地草原草甸土两个亚类。
4.潮土
潮土是淡半水成土亚纲的唯一土类,一般发育在河流冲积物和湖相沉积物上,是草甸土、林灌草甸土和部分沼泽土及盐土等在开垦后经长期灌溉耕作演变而成的一种农业土壤。土壤形成过程不仅有耕作熟化过程,还受地下水强烈影响,有潮化过程和盐化过程。潮土分布地区地下水源丰富,地势平坦,土层深厚,土壤肥沃,是甘肃省发展农业生产的重要基地。
潮土所在的地理位置多为冲积细土平原的下部,内陆湖泊的周围以河谷两岸,由于地势低平、排水不畅,地下水位埋藏1-2m,土性潮湿,地温低。春秋两季地下水位上升,地表返潮较为严重。
潮土分布地区地下水埋藏较浅,地下水是影响潮土形成的重要因素。在干旱、半干旱地区,年降水量少,而蒸发量是降水量十几倍,造成大气干燥,特别是在季风的影响下,使得土壤表层水分急剧蒸发,地下水不断沿毛细管上升给予补充,缓冲土壤水分不足,有利于作物生长。在地下水位较高矿化度较大的地方,地下水不断沿毛细管上升地表。随着水分的蒸发而可溶盐分残留地表,造成土壤盐渍化。在局部洼地,地下水位更高,在春秋返潮时,造成地面积水,形成水涝。
潮土剖面的耕种熟化层一般小于30cm,下部出现大量锈纹锈斑。有些地区在剖面的下部有石灰结核和白色结晶状石膏。剖面底部有时出现潜育化层次,多为青灰色或灰白色的;次生盐化现象普遍,常见白色盐霜,并在剖面中下部有脉纹状易溶盐新生体。
潮土中腐殖质累积较为明显。耕层有机质含量多在1%以上,最高达2.56%。易溶盐的含量较高,在盐化较强时,薄层或其下土层含盐量可达0.6%以上。剖面上部(熟化层)石灰含量和母质层接近,而且在剖面上部分布均匀。
潮土经过长期灌溉、耕作和施肥,使地面不断增高,地下水位相对下降,土壤的潮化过程和盐化过程逐渐减弱,而以耕种熟化过程为主。
(八)、初育土纲
初育土是指土壤发育微弱,土壤剖面只具有Ac或AR层次,母质特性明显而土壤特性分异不明显的土壤类型。在分布上具有地域性特点并与侵蚀和堆积过程紧密相关,包括侵蚀强烈、成土母质疏松、质地均一的黄绵土,河流沿岸两侧冲积、洪积母质沉积形成的新积土。黄土覆盖地区当黄土层被侵蚀后,第三系粘质红层或第四纪红色粘土裸露,土壤形成发育短暂的红粘土;干旱区风沙堆积的风沙土和风积沙丘链间的质地粘重,地面光板并具龟裂缝的龟裂土;石质山或丘陵坡地,土层浅薄的石质土和粗骨土均属初育土纲。
1.黄绵土
黄绵土又称绵土或黄土性土壤,广泛分布于黄土丘陵、塬区和沟坡。自东向西,由南往北,跨越了温带半湿润、半干旱、干旱几个气候区,常和黑垆土、灰钙土、红粘土相间交错分布,是黄土地区主要土壤类型。
黄绵土一般处在海拔1500-1800m之间。年平均气温6-10℃,光照充足,大部分地区日照超过2500小时,≥10℃积温2900-3800℃,年降雨量300-550mm。降水量的季节分配不均匀,多集中7-9三个月,占全年降水量的50-60%,常形成强烈的水土流失,经常受侵蚀,是黄绵土成土过程中一个特点和弱点。土壤侵蚀是黄绵土发育的最大障碍因素。因此,黄绵土成土作用微弱。耕种黄绵土成土过程具有人为耕作熟化和自然水土侵蚀的双重作用,即处在熟化-侵蚀-熟化或称发育-侵蚀-发育的往复循环过程中。剖面发育不明显,缺乏明显的犁底层和淀积层,仅有微弱发育和淋溶作用,通体黄棕色,除表层呈淡灰无颜色分化,有机质缺乏,磷、钾贮量丰富。
2.红粘土
红粘土广泛分布于黄土高原的丘陵沟壑、沟口、沟谷和山坡、坡脚地带,河西漠境地区的低山狭谷、丘陵坡地也有分布。红粘土是侵蚀性幼年土壤,质地粘重(部分为砂质红粘土),常和黑垆土、黄绵土、灰钙土交错分布。
红粘土是发育在第四纪午城黄土(红黄土)、第三纪红土和红砂岩风化物母质上的土壤。红粘土质地粘重,吸水膨胀后水分难以下渗,加之所处地形部位坡度又较大,每当降雨往往形成地表径流,水土流失严重,常形成滑坡、泻溜侵蚀,年复一年的侵蚀循环。部分发育在风化的白垩系红砂岩上,砂砾质成分多的形成为砂砾质红粘土。
耕种红粘土所处的地形稍平缓或已修成梯地、坡梯地,有了人为耕作和施肥的影响,土壤有微弱发育。耕种红粘土在形成发育中存在耕作施肥、土壤熟化度提高和土壤侵蚀、肥力递减两个对立的过程。在合理的耕作制度下土壤生产力不断地提高,相反,在不合理耕作制度下,土壤向瘠薄退化。
荒地红粘土多半分布于陡坡,植被稀疏,覆盖度低,经受各种侵蚀,降暴雨就出现滑坡、滑塌现象,有机质积累很少,腐殖质层极薄,淋溶淀积层不明显,通层呈强石灰反应。红粘土从剖面形态上来看,不论耕种与否,是属一种发育微弱初育性土壤。
3.风沙土
风沙土是在风、沙和极端干旱气候条件影响下,在风积砂性母质上形成的一种初育性幼年土壤,主要分布于河西荒漠风沙地区,它多和地带性灰棕漠土、棕漠土交错存在或分布戈壁边缘。
风沙土地区气候干燥,年平均气温8-10℃,≥10℃活动积温为3200--3600℃,降雨量少,年降雨量40-100mm,年蒸发量2600-3000mm,干燥度大于14,光照充足,日照在3200小时以上,温差量殊,气温平均年较差30-34C℃,气温日较差12-16℃,风力强,频率高,年平均风速3-5米/秒,为典型大陆性荒漠沙漠气候。自然植被稀疏,多为低矮木质小灌丛,覆盖度2-10%,主要是旱生、沙生的梭梭柴、沙拐枣、红柳、白刺柴、花棒、沙米、骆驼蒿以及胡杨、沙枣等。砂质的来源,主要为来自风沙区砂岩风蚀形成的风化物和干河滩中的冲积、沉积物,在强风力的搬运风选作用下,受到各种地形、地貌和植被类型的障碍影响,形成形态各异的风积沙地、沙堆、沙丘、沙垄、沙链以至高大蜿蜒的沙山。
风沙土在成土过程中,生物的作用微乎其微,因而土壤剖面发育也十分微弱,没有发育层次,颜色浅黄,有机质和有效养分极缺乏,通层单粒,无结构。耕种的风沙土土壤肥力低下,是低产土壤之一。
风沙土在形成过程中,始终贯中经历着风蚀和植被覆盖固沙的生草过程,两者互为矛盾对立,风蚀-生草-风蚀,循环往复推动风砂土形成和变化,当风蚀作用强烈,则促使表层细土侵蚀而消失,演变成板结风蚀地或流动风砂土。当植被生长和植被覆盖度的増加、可削弱和抑制风蚀作用,并形成生草层进而积累有机质,由流动风沙土演变固定风沙土、土壤性状可得到改善,土壤肥力可不断提高。
人类的生产活动,对于风沙土的形成和演变关系极为重要,植树造林,种植绿肥牧草、増加土壤有机质,合理利用土地,生态环境得到改善,并采取一系列有效的防风固沙措施、则可由流动风沙土改造演变成肥沃可耕的固定风沙土。如果生态环境失调,耕作管理粗放,过度滥垦滥牧,会使土壤肥力消耗殆尽,风蚀作用加剧,从而使具有肥力的土壤退化演变直没有生产力的流动风沙土。
4.新积土
新积土又叫冲积洪积性幼年土,主要分布于陇东、陇南、中部黄土地的各河流两侧和河谷地带,河浅滩、超河堤滩及平缓的一级阶地上。成土母质主要为次生黄土母质和河流冲积-洪积物。
新积土是在近代流水沉积物上形成的土壤。黄土高原植被稀少,水土流失比较严重,每逢大雨、暴雨,地面产生径流,土壤受侵蚀,山水下沟,沟水入河,河水涨侵两岸,低平地经长期的沉积堆积的历史过程,则形成新积土。
新积土有时还遭受河流高水位的淹没或山洪的侵淹。
新积土形成中,生物、植物参与成土过程作用微弱,因而,剖面没有自然发生层,没有明显的腐殖质层,土体结构属A-C型。土壤处在不断沉积和发育交替中,即沉积-发育-沉积的过程,当沉积为主,土壤发育微弱或停滞;当人为耕作、施肥,灌溉土壤始有发育。
沉积层次明显,显示地质层次性,质地不均,土层深厚不一,多层状沉积,重迭层次明显,同一层次色泽、质地比较一致,不同层次色泽、质地差异明显,有的富含砾、卵石层,剖面下部往往出现深厚的砂砾石层。
土壤母质和土壤质地和所处地形部位关系密切,一般的规律是:距主河流近,土质粗、土层薄,甚至砂砾卵石裸露,形成砂砾质新积土;离河远,土质细、土层厚,多已垦种,形成耕作熟化新积土,土壤有发育,有耕作层、犁底层、心土层和底土层次;在河漫滩上形成的新积土,一般季节性耕种,土壤没有发育或发育极微弱,土壤只显沉积层次,作物产量低而不稳。
新积土仅划分一个石灰性新积土亚类。
5.龟裂土
龟裂土主要分布在河西张掖、酒泉地区的干旱荒漠沙丘间或古老冲积平原封闭性低洼地上,零散分布,连片性少。几乎无植被生长或仅长有零星的小灌木,风蚀严重,并受季节性洪水或地面浅水侵蚀,地面紧实。多与风沙土、灰棕漠土、棕漠土形成交错伴存或形成复区。
龟裂土地表为2-3cm厚的多孔粘质结皮(块)层,地面布满多龟形龟裂纹,剖面形态分异不明显,没有明显的腐殖质分化层。龟裂层下有浅薄的鳞片状结构,土质僵板,质地粘重,土体坚实,干燥,有龟裂细缝隙,大块状结构,土体中有铁锈斑、纹点,剖面底层多半有沙土层或砂砾质层出现。强石灰反应,有机质缺乏,土壤肥力贫瘠。表土层有机质0.4-0.7%,全氮0.02-0.04%,全磷0.049-0.059%,速效磷3-4ppm,土壤下层养分较为贫缺。
龟裂土处在干旱荒漠区,表层和土体中盐渍化现象虽然不明显,但母质多含盐分,在成土过程中并有程度不等的碱化作用,一旦开垦灌溉,加上耕作管理不善,盐渍化作用将日益明显。
6.石质土
石质土主要分布于两大区域,一为陇南侵蚀石质山地,二为中部和河西干旱荒漠石灰剥蚀山地。石质土多分布于山地的阳坡,水分条件差,植被极为稀少或无植被生长覆盖,土层浅薄,经常受水蚀和干旱风蚀作用的影响,土壤发育微弱。
石质土属于薄层土壤,遇雨易产生地表径流,形成侵蚀,A层厚度10cm左右并含砂砾质碎屑,在薄土层下即基岩层。分布于陇南山地的石质土山峦重迭,山高谷深,峰锐坡陡,谷底与山顶高差悬殊,因降雨量大,地形坡陡,没有植被覆盖,水土流失极为严重。山地淋溶侵蚀作用强烈的地区,石灰被淋溶,属硅铝质的淋溶石质土。
分布于中部干旱区和河西干旱荒漠区的石质土主要受物理风化,风蚀作用强烈,表层薄土层土壤呈强石灰反应,没有淋溶淀积作用,为钙质石质土,有的薄层石质土有盐分累积,为盐化石质土,不论哪种石质土,在石质土区域内,岩石裸露部分,均占50%以上。薄层土层内均含碎石岩屑30-40%,山地阳坡平缓地段土层稍厚,植被生长略好,覆盖度10-15%。
石质土所处地形多为陡坡山地,坡度一般大于25度,并被裸露岩石分隔,植被极稀少,水土流失严重,在农牧业生产上利用价值极小或仅能作季节性少量放牧之用,为难利用型土。
粗骨土形成的成土条件,分布的区域以及地貌、地形、植被生长以及剖面表层的性状和石质土相似,没有多大明显差异并和石质土交错分布伴存。
粗骨土和石质土的主要区别在于土壤构型属A-C型,带碎屑石质的薄层A层下,为不同厚度的风化岩层,即为松散碎屑层,具有岩石风化碎屑,是粗骨土最主要特征之一,在松散的碎屑层之下是坚硬的地质岩层。
分布于中部干旱地区和河西干旱荒漠区的粗骨土,气候干燥,降水稀少,植被稀疏,有机质缺乏,长期受干旱和风力的侵蚀,物理风化作用强烈,具有石灰性风化碎屑层的特征,属钙质粗骨土。
陇南山地地形陡坡,降雨量多,土壤受淋溶侵蚀严重的地区,碎屑层钙质被淋溶,无石灰反应,属中性粗骨土,部分干旱山地阳坡仍属钙质粗骨土,土壤侵蚀比中性粗骨土更为强烈,石灰性风化碎屑裸露,植被生长很稀疏,泥石流活动频繁,一遇露雨,山洪暴发,大量泥砂碎石被搬运到山麓沟口,毁坏农田,堵塞道路,危害大。
粗骨土和石质土相比,多了一层松散碎屑土,土体较石质土厚,水湿条件较石质土好,有条件的应植树种草,涵养水源,护坡保土,减少水土流失,在种植业上很难利用,没有利用价值,部分地段(区)可供放牧,但需防止过牧。
(九)、人为土纲
人为土纲的土壤是在自然土壤基础上耕垦、改造、熟化而成,包括灌漠土、水稻土、灌淤土三个土类。灌漠土分布在甘肃省河西走廊,主要特点是具有30-100cm的熟化层,有陶片、炭屑、粪斑等人为活动痕迹,颜色质地结构均一,结构面多细孔,蚯蚓活动频繁。淋溶表聚作用相当,因而全剖面碳酸钙与含盐量趋于均衡。灌淤土的淋溶作用大于表聚作用,土壤水分运动以向下淋溶为主,因而碳酸钙含量下层大于上层。水稻土主要分布于陇南地区的河谷地带,主要特点无结构性或微结构,普遍具有犁底层,由于氧化还原交替进行,铁迁移频繁,有机铁络合物和亚铁一起淀积于耕层中下部,吸附于土块表面,形成红棕色胶膜。
1.灌漠土
灌漠土是荒漠绿洲地带自然土壤经长期灌耕种植利用、定向培肥而成。土壤剖面中具有文化遗物与生产活动等人为作用痕迹,分布于河西走廊、白银市北部等灌溉农业区。灌漠土的成土过程受灌溉历史所左右,水分因素起决定性作用,灌水适量则熟化,灌水过量则潮化、盐化,灌水过少则沙化(沙),板结化(粘)。
灌漠土因长期施用土粪、灌溉淤积、淋溶淡化、耕作培肥、生物积累,形成30-100cm的熟化层,有瓦片、炉渣、炭屑、黄斑等文化遗物和生产活动痕迹。颜色、质地、结构均一,形成土壤的可塑性、熟化性、多宜性、浸润性、板结性。虽呈灰或灰棕色,多为壤质、粒状或团粒状、团块状结构,结构面多细孔,土壤上层蚯蚓洞穴、舞便多,蚯蚓活动范围可达100cm处。
夏秋灌溉淋溶,碳酸钙、粘粒有下移现象,冬春蒸发强烈,碳酸钙与盐分有表聚现象。一般淋溶作用与表聚作用势均力敌,土壤上层和下层的碳酸钙含量差异微小。而漠境土壤剖面中,碳酸钙含量上小下大。
2.水稻土
水稻土长期连作水稻或稻旱轮作,每年留下大量根茬、农肥、灌耕淋失盐基、黏粒下移等深刻的人为作用,促成水稻土特有的形态剖面、理化性质和生产性能。由于水热条件优越、生物积累结果,丰富的有机物质经分解产生较多的有机酸,其中低分子量有机酸易于与铁络合形成稳定的有机铁络合物,在土壤溶液中与亚铁离子一同移动,水稻收获后田块落干,土壤溶液浓缩,有机铁络合物和亚铁一起淀积于耕层中下部,吸附于土块表面,为红棕色胶膜,或形成铁锰结核。由于长期水耕作用,黏粒下移,犁底层发育显著,呈扁平的块状结构。
甘肃省水稻土主要分布于陇南地区,天水市的河谷川坝河漫滩、洪积扇、水源充足的河岸阶地上。
水稻土层次明显,特征清楚,主要发生层次有耕作层、犁底层、母质层、渗育层、潴育层、潜育层等。耕作层受灌溉、耕作、施肥的影响,淹水时水分过饱和,水耕成泥糊,土肥相融;落干后土表龟裂、块状结构,土块表面有锈棕斑纹。犁底层厚10cm左右,紧实,沿裂隙根孔有黄棕锈斑,有保水保肥作用。渗育层淋洗强烈,根系已显著减少。淀积层密布锈斑,棱块结构,表面具灰色胶膜。潜育层呈暗灰色(10BG4/1),结构不明显,水分饱和,为还原状态。
3.灌淤土
灌淤土主要分布于兰州、白银、临夏、庆阳、平凉、天水等地、州、市的黄河或其支流的谷地、阶地和平原中。灌淤土全剖面发育层次较明显,上层可见清淤层,厚40-100cm,蚯蚓活动频繁,洞穴粪便多,有机质1%以上,因长期灌溉种植,土壤水分运动以向下淋溶为主,石灰、石膏、粘粒下移,但无明显淀积,全剖面颜色质地均一,呈石灰反应;1m土层内可见陶片、炉渣、粪斑等文化遗物和人类生产活动痕迹。
根据土壤性状,可分为灌淤土、潮灌淤土、盐化灌淤土三个亚类。
(十)、盐土纲
当土壤中的表土或心土积累的易溶性盐量达到作物不能生长时,土壤就跃变为盐土,其盐量标准因地而异。盐土是盐碱土纲中的一个土类,它具有独特的盐积过程和土壤性态,并反映出对植物影响和改良利用途径特殊的土壤。盐土性态复杂多变,但都有明显的积盐特征层。
盐土的形成与当地的气候、成土母质、水文地质条件、植被等成土因素,以及人为活动因素的相关性极为密切。简言之,干旱气候是发生盐土的主要动力,成土母质中的盐分是盐源,水是盐分的溶剂,三者是形成盐土的必要条件。水文地质、地形地貌和植被直接影响土壤水盐运动规律,是影响盐土形成的重要条件。正确的人为活动能使土壤脱盐,不正确的活动则会加速土壤积盐。甘肃省具有形成盐土条件的地区主要在河西走廊,尤其是西段,局部在走廊北山、白银和兰州等地。
甘肃省的盐土主要分布在河西走廊的干旱气候区,具有从东至西、从南至北盐土面积逐渐增多、盐分含量逐渐增高的规律性。
盐土的盐量,从河西走廊三大流域看,规律性很明显。东部石羊河流域,盐土0-30cm土层平均盐量一般在2-5.8%之间,下游高达6-8%。一米土层平均含盐2-4%。中部黑河流域盐土0-30cm土层平均含盐3-14.8%,南低向北逐渐增高,最高达30%。一米土层平均含盐3-5.3%,北部最高达11%。西部疏勒河流域盐土0-30cm土层平均含盐5.7-37.3%,最高可达45%。1m土层平均含盐3.3-14.7%,北部和西部最高达16%。
盐土的成土过程,主要是盐类在母质和土壤中重新分配的过程,是盐类直接参与土壤的形成过程。在甘肃省干旱荒漠的大陆性气候地区,尤其在内陆河流域,土壤盐分的聚积过程主要是通过地面水和地下水,将分散在土壤和母质中的盐类溶解、携带搬运到平原、洼地和湖泊,同时受强烈蒸发作用易溶性盐类随土壤水和地下水向土壤剖面表层聚积,在土壤中形成积盐层,发育成盐土。因此,积盐过程进行得越强盛的地区盐土越多,盐量越高,故在蒸降比值大的干旱地区、流域下游、地下水滞留地带盐土广泛发生。
在不同的水文地质和地貌条件的影响下,积盐过程还伴随有不同的附加成土过程。在扇缘和湖盆洼地潜水径流滞缓的高水位地段,喜湿植物生长茂盛,土壤附加有沼泽化成土过程。在地下水位较高、径流较畅,草甸植被生长良好地段,附加有草甸化过程。在扇缘潜水溢出带,富含镁盐的成土母质长期受HCO32--Mg2+型潜水升降交替的氧化还原作用,在积盐过程中伴有碱化过程。在地下水位深的冲积平原中、下游,历史上生成的盐土,现在附加有荒漠化过程,如盐土植被大量死亡,出现侵蚀、沙化等附加过程。
甘肃省盐土的积盐特点和形态特征表现为盐分表聚作用十分强烈,高度集中于土壤剖面表层,在10-30(50)cm内形成盐结皮(或盐结壳)和盐渍疏松层。其下盐分锐减。其次,地下水参与盐土的成土过程,地下水位的高低和地下水矿化度的大小与土壤的积盐力强弱和积盐量的多少呈正相关。
盐土的pH值在8.0-8.6之间,积盐层的pH值高于非积盐层。碱化盐土的pH值在8.7-9.2之间。
盐土的盐分类型,从离子组成看以硫酸盐和氯化物硫酸盐两种类型为主,各占盐土总面积的37.9%和35.3%。其次是硫酸盐氯化物类型,占22.2%。最少的是氯化物类型占2.2%、镁质碱化类型占1.4%、复区类型占1%。从阳离子看积盐层以钠离子为主,镁离子次之,钙离子最少;过渡层趋势一样,但差距缩小,底土层镁钙离子接近,多数钠离子略高。
盐土的盐量,从盐分剖面看,绝大多数盐土的表层为积盐层(含盐结皮和盐演层),平均厚22.4cm,平均含全盐17.36%,最低值2(0.5)%,最高值65.10%,其中盐结皮的盐量要比盐渍层高3-5倍。过渡层平均厚47.7cm,平均含全盐3.5%,底土层平均厚于60.4cm,平均含全盐2.49%,最低值小于0.02%,最高值2.69%。全省盐土0-30cm和0-100cm的土层中全盐平均值分别为11.29%和5.01%,最低值分别为2(1)%和1.5(0.5)%,最高值分别为45.19%和15.56%。
(十一)高山土纲
高山土壤是指我国青藏高原和北方地区高山垂直带上部、森林郁闭线以上或无林高山带的土壤。在甘肃省主要分布于祁连山、西秦岭等高山带的上部和甘南高原高山带和高原面上,海拔3400m以上,是甘肃省牧业县的主要天然草场。
高山土壤的形成是与高山特殊的自然条件相适应的,其基本特点有:
第一,高山土壤发育程度低。高山地区多受第四纪以来冰川作用,大部分地面直到晚近才从冰雪掩蔽下解脱出来。土壤发育历史短,主要表现为图层较薄,土体分异不明显。剖面发育不完整。土壤中物理风化作用占优势,粗骨性强,细土物质少。矿物的化学风化作用进行不深,淋溶强度弱,新生体发育差。
第二,具有特殊的“生草”作用。高寒气候使土壤具有季节冻土层发育或具有永冻层,森林植物的生长常受到限制,只有耐寒的灌丛,而草本和垫状植物生长较繁茂,但在天气变化多端而又寒冷的气候条件下,微生物活动微弱,植物残体分解缓慢,土壤速效性养分低,有机质含量变幅大约0.3-10%。
第三,土壤随生物气候条件的差异而分化,总的趋势是随地势由低到高,热量逐渐减少,植被组成逐渐单调稀少,相应地土壤发育程度和分化渐趋低微。
第四,高山土壤的形成类型大体分为三类:
草甸型:发育在蒿草、薹草为主的草甸植被下,地表形成毡状草皮。主要包括高山草甸土和亚高山草甸土。
草原型:发育在干草原植被下,碳酸钙有不同程度的淋溶和淀积,如高山草原土和亚高山草原土。
荒漠型:包括具有一般漠境土壤特征的高山漠土和成土作用极微弱的高山寒漠土。
1.高山漠土
高山漠土是干旱寒冷地区的亚高山灰棕漠土向石质或裸岩高山过渡的土壤,基带土壤为灰棕漠土。仅分布于甘肃省极端干旱地区的阿克塞哈萨克族自治县境内的祁连山和阿尔金山的后塘子五个泉、南安坝、大小苏干湖北面阳山,海拔3500-4200m的个别地段,不连片,不成带,与高山草原土交错分布。
高山荒漠土分布地区气候寒冷,年均温1--3℃,最热7月平均气温6-11℃,最冷1月平均气温-16--21℃。气候干旱,年均降水量80-100mm,主要气象灾害有干旱、霜冻、寒潮和大风。牧草返青期在5月下旬至7月上旬,枯黄期8月中旬至9月下旬,青草期40-90天,从而影响了牧草的生长发育,致使土壤中的有机质含量均小于1%。地形为高山山麓洪积扇、高山盆地或坡度大的高山坡地等。母质依次为冲积洪积物、残积坡积物或冰碛物等。植被主要是超旱生及旱生植物,如合头草、红砂、珍珠猪毛菜、灌木亚菊、刺叶柄棘豆、紫花针茅、优若藜、短花针茅、驼绒藜、垫状驼绒藜、高寒棘豆、高山紫菀等,植被覆盖度5-10%,海拔愈高植被愈稀疏,海拔高度上升至4200m时,基本无植被生长。
由于气温低,干旱少雨,高山漠土的成土过程主要是碳酸钙、硫酸钠、氯化钠、硫酸钙等的聚集和表聚过程。如碳酸钙通层含量15-20%左右,多以假菌丝体、小白点、网纹状存在。而硫酸钠、氯化钠有时上升至地表,呈薄层粉末状,或以小白点及粉末状分布于剖面的上部或中部,而硫酸钙多以斑点或结晶状分布于剖面的中部或下部。
高山漠土的剖面发育不明显,有机质含量少于1%,土层薄,一般15-30cm。质地不一,多为砂壤、沙土,细土物质少。具有漠境土壤的剖面特点,表层0-1.5cm为灰白或淡棕色、多孔易碎的结皮,地表局部呈龟裂状,有的局部有薄层盐分,呈秃斑状分布。
有的亚表层呈棕色或棕红色的粘土片状土层,有的心土层含有少量石膏或盐分以及碳酸盐的假菌丝体、斑点等分布。通层土体干或润,有砾石侵入体,土壤呈碱性,石灰反应强。
2.高山寒漠土
高山寒漠土是由高山草甸土或高山草原土向高山冰川雪线过渡的寒冻期最长、脱离冰川最晚、土壤年龄最短的土壤。地表具棱角岩石、碎屑以及大块岩石,植物从石缝中长出。该土类分布于甘肃省祁连山、西秦岭、甘南高原海拔高度3900-4800m的高山地带。
高山寒漠土分布地区气候寒冷,年均温-5--10℃,最冷1月平均气温-19--14℃,昼夜温差悬殊,冬季严寒漫长,地面积雪每年长达10个月。最热的7月仍是夜冻昼融,风大,日照强烈。年降水量300-600mm,有的有融冰雪水湿润地面,一般地表潮湿。地形多为高山分水岭脊、古冰斗、冰碛台地,母质为冰碛物、冰水沉积物、坡积残积物等。植被靠近冰缘地带,光秃秃的冰碛石表面仅着生岩生植物及地衣的原始体。靠近高山草甸土地带,有高等植物生长,如水母雪莲、毛包雪莲、膜包雪莲、风毛菊、垫状蚤缀、高山唐松草、高山早熟禾、高山毛茛和红景天等,植被覆盖度1-10%,有的可达15%。
高山寒漠土的成土过程实际上属于高山冰缘地带所进行的原始土壤形成过程,主要特征是:
(1)物理风化作用强盛,由高寒的特殊气候致使裸岩在强烈的冻融物理风化作用下解体成岩块、碎石,再因重力作用滑塌堆积在峰岭斜坡或坡麓洼地,形成大片的流石滩,大小不等的砾石间的缝隙和石窝中常有发育的粗骨土和细砂土。
(2)原生矿物向次生矿物的转化以及次生矿物在土壤表层的积累,是一种化学过程,但又与机械物理的、化学物理的以及生物的因素有密切联系。物理的机械的因素主要指冰碛物、坡积物的运动,冰碛物、坡积物在运动过程中,岩石碎块及碎屑相互产生磨擦运动,结果使其不断向更小更细的方向发展,所产生的细粒物质不仅量多而且颗粒细。据分析,冰水分选物中小于0.01mm土粒的比例可达42.%,粘粒含量中达5-10%。有利于各种化学反应的进行以及低等生物的发展,为原生矿物向次生矿物的发展创造了有利条件。这种积累起来的次生矿物和其中大量的原生矿物一起构成了高山寒漠土的骨架,形成了最初土壤的原始体。
(3)有机质、氮素的积累,这种积累主要靠低等生物的残体,这里的气候有利于有机质的积累,从而填补了原始土壤的肥力,加剧了岩石矿物的生物风化作用,为高等植物的着生创造了条件。此外降雪也带来氮素,甘肃省祁连山中、西段沙暴天气所席卷的尘埃,也可以落在冰川的表面。这两点也是高寒地带原始土壤形成过程中不可忽视的因素。
高山寒漠土土壤剖面特征有:
(1)土层极薄,一般仅15-30cm,质地不一,粗骨性强,砾石含量40-60%,愈向下砾石含量愈多。表层一般为棕色,并随有机质含量的增加,土色加深。
(2)靠近高山草甸土的地带,剖面出现微弱腐殖质-母质层的分化。但土壤有机质积累过程未构成明显的剖面分化。在甘肃省祁连山西段,因气候干燥和冻融交替,土壤表层形成2-5cm的暂时性孔状结皮,并有冰雪擦痕。
(3)整个土体由于受冰雪融水侵蚀及季节性昼融夜冻作用的强烈影响,运动较为剧烈,无固定的剖面构型,土壤基本无结构,土体长期处于潮湿冻结状态,最热的7月,剖面的几厘米或十几厘米处多具永冰层。
(4)高山寒漠土其母岩为石灰岩时,则通层具石灰性反应,pH值呈碱性。而其母岩为非石灰性,则无石灰性反应,pH值呈中性至微酸性。
甘肃省高山寒漠土多与石质山地、裸岩成复区,在牧草生长季节,正值雨季(祁连山西段除外)、海拔过高且植被稀疏,一般不放牧或很少放牧。
祁连山西段降雨量很少,尤其在大雪山、陶勒南山、疏勒南山,海拔4300-4800m地带,地形较平坦,寒漠土连片面积较大。
3.高山草甸土(草毡土)
高山草甸土上接高山寒漠土,下连亚高山草甸土,主要分布于甘肃省祁连山(东、中段)、西秦岭海拔高度3500-4000m的高山地带,面积2130.33万亩。
高山草甸土分布地区年均温-3--0.6℃,最热7月平均气温5.0-7.1℃、最冷1月平均气温-11.7--19.5℃。>0℃的年积温1000-1200℃,植物生长期100天左右。年均降水量400-600mm,有冰雹、霜冻危害。地形多为山脊、坡地、台地及山前冲积洪积缓坡等。母质多为冰碛物、坡积物、洪积物和红土母质等。植被主要是耐寒喜湿性草甸植物,如莎草科蒿草属的高山蒿草、矮蒿草等,莎草科薹草属的异穗薹草、黑褐薹草等,条纹龙胆、鳞叶龙胆、毛莨状金莲花、迭裂银莲花、山地虎耳草、翻白委陵菜、胎生早熟禾、冷地早熟禾、黑药鹅冠草、青海鹅冠草、乳白香青、矮火绒草、掌裂毛茛、宽包棘豆、胶黄状棘豆、褐花风毛菊等,灌木主要是金露梅、鬼箭锦鸡儿、青海杜鹃、烈香杜鹃等,植被覆盖度70-90%,亩产鲜草25--200公斤。随着海拔的升高,气温降低,植株矮小,产草量递减,高山草甸土地带是牧区的夏季牧场。
由于气温低、土壤冻结期长、土壤潮湿,因而植物有性繁殖弱,而以密丛性无性繁殖为主,植物根系不易分解。久而久之形成了柔韧的草皮层,植物生长期虽短,但植被覆盖度较高。生长旺盛,每年遗留于土壤中的有机质较多,在土壤潮湿的情况下,有利于于腐殖质积累。
4.亚高山草甸土
亚高山草甸土主要分布于祁连山(东、中段)、西秦岭和其它高山、高原海拔3000-3500m的地带,上连高山草甸土,下接山地黑钙土,是牧区良好的春秋草场。面积共3100.39万亩。
亚高山草甸土分布地区气候较寒冷,年均温0-3℃,7月平均气温5.0-8.5℃,1月平均气温-4--17℃。>0℃年积温1000-1400℃,>10℃年积温200-400℃,年均降水量400-500mm,年均蒸发量800-1100mm。地形为亚高山山脊、坡地、台地,阶地、山麓洪积扇和山间盆地等。母质多为残积、坡积、冰碛、冰水沉积、洪积、冲积及红土母质等。植被灌木主要有金露梅、青海杜鹃、烈香杜鹃、鬼箭锦鸡儿、高山绣线菊、杯线柳、沙棘、窄叶鲜卑木等。草本植物主要有苔草属的黑穗苔草、无脉薹草,蒿草属的线叶蒿草、矮蒿草、甘肃蒿草、珠芽蓼、球花蓼、甘肃马先蒿、甘肃棘豆、二裂萎陵菜、三裂萎陵菜、多茎垂穗披碱草、乳白香青、火绒草、甘青老鹳草、异叶青兰、尖叶龙胆、条纹龙胆等。植被总覆盖度90%左右。
亚高山草甸土的成土过程与高山草甸土相类似,唯因气温较高,降水量较多,植物生长较好。该土类地表湿润或潮湿,质地多为壤土、粘壤土、壤粘土。粒状或团块状结构,土层达100cm左右或更厚。土体构型较完整,由草皮层、腐殖质层、钙积层和母质层构成。根据灌丛的有无和草场类型可分为亚高山草甸土、亚高山灌丛草甸土和亚高山草原草甸土三个亚类。
5.高山草原土
高山草原土主要分布于河西祁连山西段,阿尔金山东段,海拔高度3500-4100m的高山地带(张掖市肃南裕固族自治县的部分地区,肃北蒙古族自治县、阿克塞哈萨克族自治县)。该土类上承高山寒漠土,下连亚高山草原土,是该地区的主要夏季草场。基带土壤为灰棕漠土,干旱、多风沙,降水量少,蒸发量大。
高山草原土地区气候寒冷、干旱,年均温-2℃--5℃,7月平均气温4.0-7.5℃,1月平均气温-17--19.5℃,年降水量250-300mm,年蒸发量1100-1800mm。>0℃年积温950-1200℃,>10℃年积温小于200℃。地形为高山山脊、高山坡地、台地、阶地、宽待等。母质多为冰碛、残积、坡积、洪积冲积物、红黏土等,植被为耐低温的旱生草原植物,主要有扁穗冰草、紫花针茅、蒿类、刺叶柄棘豆、小花棘豆、冷蒿、细叶马蔺、驼绒蒿、垫状点地梅、早熟禾,个别地段有薹草、垂穗披碱草、藏异燕麦、异叶青兰、乳白香青和火绒草等,植被盖度15-70%。
高山草原土的成土过程主要有腐殖质化过程,因气温低、年降水量少,地表积水,地下水位较低,植物生长期短,约12天,植物长势差,每年动植物残体遗留于土壤中的有机质少。但气温低,冷季长达7个月,微生物活动微弱,有利于腐殖质的积累。碳酸钙、硫酸钙、氯化钠、硫酸钠、氧化钙等积累过程,因年降水量仅150-250mm,空气干燥,而年蒸发量却大于降水量的8倍左右,因而这些土壤中的盐类不能淋失,反而聚集于地表或土壤剖面。碳酸钙多呈假菌丝体状、小白点分布于整个土体,含量可达15-20%左右。硫酸钠、氧化钙等多呈粉末状或斑点出现在土体剖面20cm以下。含量少,一般不超过1%。有时以薄层粉末状出现于地表,不连片,呈秃斑状。在阿克塞当金山口、肃北自石包城至青海公路公岔大坂以上海拔3700-4100m地带,地形较平坦,这种局部盐渍化现象较普遍,而硫酸钙以小颗粒状有时出现在剖面当中,含量不高,一般不超过0.5%。
高山草原土剖面的主要特征表现为土体厚薄不一,土壤质地多为壤土,土体较干燥,多为润,弱粒状或弱块状结构,通层有小砾石侵入体,石灰反应通层强。地表较干,有稀疏砾石,但不成幕,地表具薄结皮1-2cm,或呈鳞片状,土壤剖面发育弱。腐殖质层有机质仅2%左右,愈向下含量愈少,全氮量、全磷量和土壤代换量都低,速效氮、速效钾尚可,唯速效磷过低,土壤通层石灰性反应强,土壤pH值为8.0-8.5。
6.亚高山草原土
亚高山草原土主要分布于河西祁连山西段、阿尔金山东段,海拔高度3000-3500m的地带(肃南县部分地区,肃北、阿克塞自治县大部),此外零星分布于祁连山(中东段)、秦岭海拔3000-3500米的阳坡较干旱的地带。该土类上连高山草原土,下接山地草原土或山地灰棕漠土,是该地区的主要冬春草场,其土壤肥力和产草量均优于高山草原土。
基带土壤为灰棕漠土,该地带干旱,多风沙土,蒸发量大,少雨,多风。面积共2237.47万亩。
亚高山草原土地带气候寒冷,但高于高山草原土地带,年均温1-2℃,7月平均气温8.5-11.5℃,1月平均气温-14-17℃。>0℃积温1000-1400℃,>10℃积温200-400℃。年降水量200-260mm左右,年蒸发量1400-1800mm。地形为山脊、山坡、宽谷、台地、阶地和湖盆边缘地带,母质为冰碛、残积、坡积、冲积、洪积以及黄土状母质等。植被为旱生干草原植物,主要有扁穗冰草、紫花针茅、短花针茅、细叶马蔺、矮蒿草、蒿类、小花棘豆、芨芨草、醉马草、蒙古韭、碱韭、阿尔泰狗哇花、马先蒿等,灌木有金露梅、银露梅,植被覆盖度15-60%,亩产鲜草20-245公斤。
亚高山草原土的腐殖质化过程与高山草原土基本类似,因气温微高,植物生长期稍长,植物生长较茂盛,每年遗留于土壤中的有机质稍多,腐殖质层较厚,有机质含量稍高。钙积过程也与高山草原土相类似,淋溶作用还是微弱,蒸发量为降水量的6-8倍,故各种盐分仍分布于土壤剖面,碳酸盐类的新生体多出现于20-40cm之间。个别剖面在50-70cm处有少量石膏结晶出现。
亚高山草原土的土壤剖面主要特征与高山草原土相类似,唯土体较厚,质地多为壤土,土体润,较干燥,弱粒状或块状结构,通层有小砾石侵入体,各层石灰性反应强。土壤腐殖质层的有机质、全氮、全磷、土壤代换量、速效性氮、磷较低,土壤保水保肥性差,土体缺少水分,土壤溶液呈微碱性至碱性,土壤肥力低。
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