華寧縣土壤垂直帶譜特征及其影響因素分析

摘 要：土壤垂直帶譜的研究有助于認(rèn)識(shí)華寧縣以及其他中山河谷地貌的土壤垂直地帶性變化規(guī)律及特征，探究土壤與其他地理要素之間的關(guān)系，也為土地利用、土壤資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。本文通過實(shí)地調(diào)查采樣，對(duì)華寧縣土壤分布進(jìn)行了土壤類型和垂直分布規(guī)律的分析，分析了影響華寧縣土壤垂直帶譜的分布特征和影響因素。結(jié)果表明：1）紅壤、赤紅壤、棕壤和水稻土為華寧縣的主要土壤類型，其中紅壤分布最廣，面積為85428公頃（ha），占比68.4%，此外還有少量紫色土分布;2）因所處海拔和地形不同，華寧縣主要有兩種土壤垂直帶譜類型，一種為赤紅壤-紅壤紫色土（水稻土）-棕壤，另一種為紅壤（紫色土）-棕壤，耕作區(qū)為人為水耕熟化的水稻土和園地土壤，紫色土為非地帶性土壤;2）華寧縣土壤垂直帶譜受地貌和水文，氣候和植被，母巖和成土母質(zhì)以及人為作用的影響，土壤垂直地帶性顯著。

關(guān)鍵詞：華寧縣;土壤垂直帶譜;影響因素

土壤的垂直分布受地形地貌、氣候、植被和水文，海拔高度等多個(gè)因素的綜合影響，例如空氣溫度通常隨著海拔的升高而降低，溫蒂的降低導(dǎo)致了土壤溫度變化，從而引起相應(yīng)的植被類型變化。生物因素，如植物競(jìng)爭(zhēng)和生物共生寄生等復(fù)雜的關(guān)系也深刻影響垂直帶譜的變化[1]母巖和成土母質(zhì)對(duì)土壤性成分不的作用也很明顯，人為的生產(chǎn)生活對(duì)土壤的利用和改造也會(huì)在一定程度上改變土壤的分布情況。土壤分布的垂直地帶性，是指隨著山體海拔的升高，熱量遞減，降水在一定高度（最大降水高度）內(nèi)遞增而在超出該高程后遞減，并引起植被等成土因素隨高度發(fā)生有規(guī)律的變化，土壤類型相應(yīng)出現(xiàn)有規(guī)律更替，呈垂直分帶的特性。

目前，對(duì)于土壤空間分布的研究主要集中在選取土壤中某一特定要素，如土壤養(yǎng)分、重金屬、有機(jī)質(zhì)和水分等[2-5]，對(duì)其空間分布特征及其影響因素進(jìn)行研究分析;在土壤垂直帶譜方面，多針對(duì)于某一山體進(jìn)行土壤類型的具體剖析[6， 7];另外，陳作雄根據(jù)緯度帶的劃分，研究了廣西全境的基帶土壤的形成和特征，并分類對(duì)廣西各土壤垂直帶譜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在參考了各典型山坡的土壤垂直分布基礎(chǔ)上分析總結(jié)了廣西境內(nèi)的土壤帶譜的特點(diǎn)[8];雷梅等在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地貌、氣候和植被等因素的基礎(chǔ)上，分析了太白山北坡成土因素的垂直分異特點(diǎn)，并總結(jié)出其土壤垂直帶譜特點(diǎn)和土壤的分類及演變[9]。華寧縣地處低緯度高原，日照長(zhǎng)，光能充足，熱量資源豐富，當(dāng)?shù)馗涕俜N植業(yè)發(fā)展成熟。綜合文獻(xiàn)資料來看，已經(jīng)有充分的針對(duì)于土壤垂直帶譜的研究，并且給出了相關(guān)的分類模型，但是針對(duì)于具體華寧縣土壤的研究較少，針對(duì)土壤類型進(jìn)行具體的分析，并劃分垂直帶譜類型，總結(jié)其特征及其形成影響因素，有助于彌補(bǔ)華寧縣土壤研究領(lǐng)域的不足，為華寧縣未來的土壤利用規(guī)劃、農(nóng)業(yè)種植和資源的可持續(xù)開發(fā)利用提供參考。

一、研究區(qū)與研究方法

（一）研究區(qū)概況

華寧縣隸屬于云南省玉溪市，經(jīng)緯度位于23°59′-24°34′N，102°49′-103°9′E之間，總面積為1313km2，地處云南省滇中高原湖盆區(qū)的南緣，撫仙湖東岸，南盤江西濱（圖 1）。全境相對(duì)高差較大，華寧縣境內(nèi)最高海拔為磨豆山海拔2663.1m，最低海拔磨法沖江邊海拔1110m，海拔高差跨度大。華寧縣水系干流呈南北縱向分布，全縣河網(wǎng)密度較大。華寧縣處于低緯度高原地區(qū)且地域南北跨度大，日照時(shí)間長(zhǎng)，光能充足，熱量資源豐富。在復(fù)雜的氣候類型包含的降水和氣溫等因素的影響下，華寧縣各海拔分段區(qū)域處植被類型多樣，也是華寧縣土壤垂直帶譜復(fù)雜的重要形成原因。總體來看，華寧縣全境地層以海相沉積為主，水成巖及其變質(zhì)巖約占全縣母巖的94%，其中碳酸鹽巖類占主要優(yōu)勢(shì)，境內(nèi)大部分土以此為基巖形成，加之長(zhǎng)期的地表水和地下水溶蝕，全縣隨處可見巖溶地貌的各種形態(tài)。

（二）樣品采集與分析

本文選擇了不同的海拔高度和區(qū)域作為土壤采樣點(diǎn)，分別為華寧縣登樓山自然保護(hù)區(qū)的中西南北四個(gè)片區(qū)的各個(gè)林區(qū)，用GPS測(cè)量海拔高度和經(jīng)緯度，用羅盤測(cè)量采樣點(diǎn)坡度和坡向，用鋼卷尺測(cè)量采樣點(diǎn)剖面各個(gè)土壤發(fā)生層的厚度，對(duì)土壤的基本理化性質(zhì)如顏色、濕潤(rùn)度、松緊度和侵入體等進(jìn)行初步判斷和記錄，并記錄該地區(qū)的天氣狀況、主要植被類型和蓋度，然后按照土壤采樣標(biāo)準(zhǔn)，將土樣放入土袋中并做好標(biāo)簽標(biāo)記。在采樣過程中有陰雨天氣，為防止土樣受潮水分過多而發(fā)霉，對(duì)土壤及時(shí)進(jìn)行了通風(fēng)處理。

二、結(jié)果與分析

（一）各類土壤的分布及特征

1 赤紅壤。該土壤類型是南亞熱帶的代表性土壤，在華寧縣內(nèi)主要分布在海拔1300m以下的低熱河谷以及盤溪、華溪壩區(qū)。赤紅壤是在干濕季節(jié)分明，夏季高溫多雨，蒸發(fā)量大于降雨量，類似南亞熱帶的特定生物氣候條件下形成的。由于高溫，淋溶作用和脫硅富鋁化作用，典型土壤全剖面呈酸性反應(yīng)，土壤有明顯的發(fā)育層次;因母質(zhì)不同，土體呈紅色或紅黃色。因地處河谷地區(qū)，山高坡陡，土壤侵蝕很嚴(yán)重，除壩區(qū)低山或殘丘土層較深厚外，一般土層較淺薄，有母巖裸露現(xiàn)象，植被較為稀疏。在實(shí)地調(diào)查采樣中發(fā)現(xiàn)，是紅壤分布區(qū)氣溫普遍較高，充分的光照和熱量條件為當(dāng)?shù)氐母涕俚葻釒Ы?jīng)濟(jì)作物種植提供了優(yōu)勢(shì)自然生長(zhǎng)條件，使赤紅壤充分發(fā)揮了經(jīng)濟(jì)效益。

2 紅壤。紅壤是中北亞熱帶的地帶性土壤，也是低緯度、高溫多雨地區(qū)的代表性土壤，在華寧縣內(nèi)分布在海拔1300-2400m之間的溫暖或溫涼壩區(qū)和山區(qū)，是華寧縣的主要土壤類型。由于鹽基物質(zhì)的淋溶，土壤的脫硅富鋁化程度較深;紅壤部分地區(qū)的土體中有鐵和錳淀積，土層因發(fā)育部位和母質(zhì)不同，厚度深淺不一，顏色呈紅或淺紅色;心土層柱狀結(jié)構(gòu)發(fā)育明顯，表層有褐色膠膜，土質(zhì)黏重，心土緊實(shí)。

3 紫色土。紫色土是非地帶性巖性土，在華寧縣內(nèi)表現(xiàn)為區(qū)域性集中分布，夾雜在紅壤分布去，形成交錯(cuò)分布的特點(diǎn)。紫色土一般發(fā)育于紫色砂巖或紫色頁巖的坡殘積母質(zhì)上，因?yàn)樽仙珟r巖性松脆，易風(fēng)化且抗蝕力弱，一般土層薄。植被被人為破壞后，水土流失嚴(yán)重，常常有母巖出露。由于成土?xí)r間短，常常處于幼年階段，紫色土的全鉀含量較豐富，但氮、磷養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量很低。植被為疏林草地。

4 棕壤。棕壤是溫帶的地帶性土壤之一，由于華寧縣內(nèi)氣候類型的立體分異，主要分布在海拔2400m以上的山脊，分布區(qū)內(nèi)年均溫<12℃，降雨量>1100mm，原生植被被破壞，現(xiàn)為冷凉稀疏灌木草地。由于氣溫低，土壤有機(jī)質(zhì)富積，體呈棕-深棕色，陰坡面土壤有機(jī)質(zhì)含量比陽坡面含量高，土色也更深;由于多雨，棕壤有明顯的淋溶作用，上部土層中的粘粒向心土層聚積，土壤質(zhì)地上層較輕，心土層稍重，但過渡不明顯;由于鹽基淋失，土壤呈酸性反應(yīng)，棕壤土的礦質(zhì)養(yǎng)分比同類型母質(zhì)紅壤高。

5 水稻土。水稻土是在長(zhǎng)期水耕熟化下形成的土壤。受不同程度的水旱交替的耕作影響，有獨(dú)特的氧化還原成土過程和特有的剖面構(gòu)型。華寧縣水稻土具有分布廣、中性偏堿面積大、土壤養(yǎng)分含量變幅大和土壤類型多的特點(diǎn)，從1120m（盤溪三江口）的低熱河谷到2100m（新城市達(dá)畝）的冷涼山區(qū)，全縣76個(gè)鄉(xiāng)都有水稻土分布，但受地形和氣候條件影響，生產(chǎn)條件、生產(chǎn)水平和土種特性差別很大。

（二）土壤垂直帶譜分布規(guī)律和特征

華寧縣海拔從低到高形成了類似南亞熱帶氣候-中亞熱帶和北亞熱帶氣候-溫帶氣候三個(gè)氣候帶，赤紅壤-紅壤-棕壤的土壤分布（圖 2），其中，亞熱帶地帶性土壤-紅壤為華寧縣分布面積最大的土類，是區(qū)域內(nèi)的土壤垂直帶譜的基帶土壤類型。在1300-2400m之間的區(qū)域還形成了非地帶性土壤紫色土，在華寧縣內(nèi)表現(xiàn)為區(qū)域性集中分布，與紅壤形成交錯(cuò)分布的特點(diǎn);在坡度較緩、比較適宜耕作的地區(qū)發(fā)育成水稻土，經(jīng)人為水耕熟化后，土壤肥力較高，養(yǎng)分充足，糧食單產(chǎn)較高。

（1）赤紅壤-在海拔1300米以下的華溪、盤溪低熱河谷區(qū)，在類似南亞熱帶的氣候特點(diǎn)的影響下，降水季節(jié)變化較為顯著，天氣非周期性變化大。生長(zhǎng)有主要南亞熱帶樹種思松，木棉，天干果，黃連木;矮生灌叢有櫟類、厚皮香、南燭;以及菅草，扭黃茅、芒、白茅、芭茅、蓑草等禾本科草本植物。

（2）紅壤紫色土-海拔1300-2400m的廣大地區(qū)，具有中亞熱帶和北亞熱帶的氣候特點(diǎn)，氣溫較高，降水豐沛，雨熱同期。優(yōu)勢(shì)樹種是云南松、油杉，榿木和櫟類，而在2000m以上有較多的華山松分布，是亞熱帶地帶性土壤-紅壤的分布區(qū)。

（3）棕壤-海拔2400m以上高山區(qū)，屬南溫帶氣候類型，冬冷夏熱，四季分明。年均溫在12℃左右。大于和等于10℃積溫小于3900℃，年極端最低氣溫零下12℃，年降水量1100㎜左右。在此條件下，形成了冷涼灌木草地植被類型。優(yōu)勢(shì)喬木是榿木，矮灌有高山柳，高山櫟，和杜鵑，草本也以禾本科占優(yōu)勢(shì)，輪歇地上遍生菊科牡蒿。

（三）影響土壤垂直分異的主要因素

1 地貌和水文。華寧縣位于云南省滇中湖盆南緣，撫仙湖東岸，南盤江西濱，總體上屬于中山地貌，全境地勢(shì)西北高東南低，地形東西狹，南北長(zhǎng)，呈現(xiàn)“兩山兩谷南北縱列”的地貌特點(diǎn)，中山、盆地和河谷相間。由于山多壩少，斜坡陡峭;區(qū)內(nèi)地貌可劃分為中山峽谷區(qū)、低中山寬谷峽谷相間區(qū)及山間盆地三種類型。

華寧縣內(nèi)的壩區(qū)主要分布在東西兩支山脈斷裂帶河谷或地塹的開闊處，水分運(yùn)動(dòng)因土壤所處的位置而不同。山麓臺(tái)田，水分下滲淋溶，受水耕的影響，有淀積現(xiàn)象，但土體層段分化不明顯。壩心土壤多為河流沖擊而成，由于人類活動(dòng)的影響，土壤深厚肥沃，土壤的水分運(yùn)動(dòng)受河水滲透和灌溉水的雙重影響，土體干濕交替，有明顯的潴育層分化，是潴育型水稻土分布區(qū)，突然離河床漸遠(yuǎn)，質(zhì)地由砂漸黏。在水庫腳、低于河床的低洼地或引水渠下方的農(nóng)田，地下水位高，土體一般發(fā)育有潛育層段，是潛育型水稻土分布區(qū)。

2 氣候和植被。氣候直接影響土壤的水熱狀況，而水熱狀況又直接、間接地影響巖石的風(fēng)化，高等植物、低等植物和微生物的活動(dòng)。根據(jù)縣氣象站（海拔1608m）實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)資料顯示：華寧縣年日照2168h，年均溫為15.7℃，年降水量為918mm，年最大可能蒸發(fā)量為1034.7mm，年干燥度1.13。在山高谷深地形特點(diǎn)影響下，華寧縣年極端氣溫與鄰縣相比間距較大：最熱月（7月）平均氣溫21℃，極端最高為33.4℃，最冷月（1月）平均氣溫為8℃，極端最低為-6.3℃。

華寧縣全境相對(duì)高差大，造成光、熱和水的再分配，地區(qū)間垂直氣候差異明顯，氣候和植被的分布呈明顯的垂直變化，境內(nèi)的華溪、盤溪地區(qū)更有“天然溫室”之稱?？h域內(nèi)也有多種珍貴中藥材植物生長(zhǎng)，動(dòng)植物資源豐富，生物多樣性較為穩(wěn)定;森林資源對(duì)土壤的涵養(yǎng)作用巨大，對(duì)氣候和降水的調(diào)節(jié)作用明顯。時(shí)間上，華寧縣全年溫差較小，干濕季顯著，雨季高溫多雨，旱季寒冷干燥;空間上，不同地形地貌位置，溫差較大，立體氣候較為明顯。

氣候和植被對(duì)華寧縣土壤分布具體的影響情況如下：

（1）在海拔1300米以下的華溪、盤溪低熱河谷區(qū)，變化較為顯著的降水量變化和高積溫讓華寧縣境內(nèi)形成以禾本科草本植物為主的稀樹草地植被類型。區(qū)域內(nèi)氣溫高且蒸發(fā)量大，降水集中，土壤的礦化作用強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)分解快，積累少，自然土表層有機(jī)質(zhì)1.28-6.28%。由于高溫和淋溶作用，土壤脫硅富鋁化過程較強(qiáng)，鐵、鋁離子富積于表層，故土體色紅、偏酸，形成赤紅壤。因地處河谷地區(qū)，山高坡陡，土壤侵蝕很嚴(yán)重，除壩區(qū)低山或殘丘土層較深厚外，一般土層淺薄。

（2）海拔1300-2400m的廣大地區(qū)，具有中亞熱帶和北亞熱帶季風(fēng)氣候特點(diǎn)。由于植被保存較為完好，土層較深厚，有機(jī)質(zhì)比赤紅壤地區(qū)高，因植被保存狀況不同，自然土表層有機(jī)質(zhì)變幅較大，除少數(shù)赤裸部位外，一般在3.12-11.0%之間。

（3）海拔2400m以上高山區(qū)，屬南溫帶季風(fēng)氣候類型。自然植被是冷涼灌木草地植被類型。因山高水冷氣溫低，有機(jī)質(zhì)富積，自然土表層有機(jī)質(zhì)在4.5—14.47%之間。形成土體深棕色的棕壤土，除陡坡地區(qū)外，土層一般深厚。

3 母巖和成土母質(zhì)。華寧地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，由于歷次造山運(yùn)動(dòng)的變遷，新生界、中生界，古生界和元古界的地層都有出露，母巖的種類多，巖層重疊、交錯(cuò)，零亂，而成零散的區(qū)域性分布。但總的來看，華寧縣全境地層以海相沉積為主，水成巖及其變質(zhì)巖約占全縣母巖的94%。母巖及其風(fēng)化物主要有碳酸鹽巖類風(fēng)化物、泥質(zhì)巖類風(fēng)化物、砂巖類風(fēng)化物、紫色巖類風(fēng)化物和基性結(jié)晶鹽類風(fēng)化物五類，而以風(fēng)化較為徹底的碳酸鹽巖類占優(yōu)勢(shì)，分布大約為61962公頃（ha），占總面積的56.3%，主要巖種為石灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r，形成的土壤質(zhì)地屬重壤土至輕黏土。由于地表水和地下水的長(zhǎng)期溶蝕，全縣巖溶地貌的各種形態(tài)到處都可見到。

4 人為因素。在華寧縣發(fā)展早期，未解決當(dāng)?shù)厝斯ぷ骱蜕?jì)問題，對(duì)大量原生林進(jìn)行木材砍伐，隨意墾殖土地，加上暴雨的沖刷，水土流失較為嚴(yán)重，土層變淺，土壤肥力下降，有機(jī)質(zhì)含量減小。上世紀(jì)九十年代末期，華寧縣整頓林業(yè)工作，在1700-2400m的山區(qū)對(duì)早期砍伐后的區(qū)域進(jìn)行植樹造林，養(yǎng)成大面積華山松和云南松次生人工林，雖水土流失問題得到解決，但土壤肥力遠(yuǎn)遠(yuǎn)回不到以前，可見認(rèn)為影響在土壤形成與發(fā)育過程中有一定的影響。華寧的土壤分布，除具有明顯的垂直帶譜狀分布規(guī)律外，還有因母巖和母質(zhì)不同，或因人類活勞動(dòng)和物化勞動(dòng)投入量不同而形成的區(qū)域性分布規(guī)律，這些規(guī)律是因土種植，因土施肥，因土改良培肥的主要依據(jù)。

三、結(jié)論

華寧縣雖最高海拔和最低海拔之間差距大，但總體來說相對(duì)高差小于2000m，就土壤垂直帶譜完整性來說，帶譜結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，僅由5個(gè)土壤垂直帶構(gòu)成，大致在海拔上升方向上呈赤紅壤-紅壤紫色土（水稻土）-棕壤分布，其中，紅壤在分布區(qū)因地形氣候等條件較適宜，人為耕作形成較肥沃的水稻土，紫色土為非地帶性區(qū)域集中分布;華寧縣土壤分布呈現(xiàn)明顯的垂直地帶性特點(diǎn)，受自然環(huán)境因素影響較大。

在地貌水文、氣候與植被、母巖與成土母質(zhì)以及人為作用的影響下，隨著海拔高度的變化，華寧縣各自然要素均有明顯的垂直分布特征，其氣候地變規(guī)律為：南亞熱帶季風(fēng)氣候-中亞和北亞熱帶季風(fēng)氣候-南溫帶季風(fēng)氣候;植被遞變規(guī)律為：稀樹草地-針、闊葉林草地植被-冷涼灌木草地植被類型。

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作者簡(jiǎn)介：馮志娟（1995-），女，漢族，云南省曲靖市人，理學(xué)碩士，單位：云南師范大學(xué)地理學(xué)部自然地理學(xué)專業(yè)，研究方向：區(qū)域分析與土地規(guī)劃