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祁连山西水林区典型土壤类型发生特性及系统分类研究

姜林  
【摘要】:针对土壤发生特性和分类的研究是明确土壤特性以及进行土壤资源调查、评价和制图的前提。定量化的土壤系统分类是未来土壤分类的总体趋势,我国的土壤系统分类始于20世纪80年代,经过近30年的发展,分类系统日趋完善,应用范围逐渐拓宽。祁连山是我国西部地区的主要山脉之一,对河西及整个西北地区生态系统的稳定和经济、文化的发展均具有不可替代的作用。一直以来,针对祁连山土壤特性的研究缺乏系统性,分类研究尤其是系统分类研究也相对较少。 本研究以祁连山中段北麓西水林区分布的4种典型土壤类型为对象,通过野外成土环境及剖面调查,结合室内土壤样品分析,总结了林区内各土壤类型的发生特性;依据中国土壤系统分类的方法和要求,明确了四种土壤类型所具有的诊断层、诊断特性及诊断现象;按照《中国土壤系统分类检索》(第三版)对四种土壤类型在系统分类中的归属进行了检索,并对林区土壤类型在发生分类和系统分类中的分类地位进行了对比。以期为祁连山林区的生态环境建设,尤其是山地水源涵养林的保护提供基础资料;并为该地区的林、牧业发展,以及山地资源的开发利用和调查评价提供定量化、标准化的依据。研究结果表表明: 1、林区土壤受分布区地形影响,剖面深度较浅,母质层上缘除栗钙土剖面外多不足1m;成土母质以坡积、残积状母岩碎屑物为主,母质层石砾(≥2mm)含量较高,表现为粗骨性;其中剖面0410的粗骨性表现最明显,其母质层容重明显减小,孔隙度和通气孔隙度明显增大。 2、林区土壤有机质累积作用明显。受该过程的影响,剖面颜色总体为棕色(YR),且上深下浅;结构从淋溶层至母质层由粒状向核、块状转变;持水能力较强(饱和含水量介于30.67~81.85%,毛管含水量介于26.78~62.79%);有机碳、全氮、速效磷、速效钾含量,阳离子交换量以及活性、络合态Fe_2O_3含量和活化度、络合度均随剖面加深逐渐减小,淋溶层、淀积层交换性盐基离子总量高于母质层。林区不同土壤类型的有机质累积以高山草甸土剖面最强,其他依次为灰褐土、栗钙土,和棕钙土。 3、林区四种土壤类型具有一定的淋溶作用,灰褐土及栗钙土剖面的淀积层具有显著的黏粒、碳酸盐、交换性盐基总量的淋移淀积,灰褐土、棕钙土剖面的水溶性盐分总量有随剖面加深逐渐降低的趋势。但相对于湿润地区土壤,林区土壤淋溶作用强度相对较弱。受其影响,林区土壤淋溶层和淀积层交换性盐基离子含量显著高于母质层,且绝大多数属于盐基饱和(>50%);剖面中基本不含交换性H+和Al3+;pH值较高(>7.50),属碱性,且盐基饱和度与pH值均随剖面深度加深而降低;除高山草甸土剖面,碳酸盐的累积深度普遍较浅;栗钙土及高山草甸土铺面中的水溶性盐分总量随剖面加深逐渐降低。林区土壤的淋溶作用基本呈现:高山草甸土>灰褐土≈栗钙土>棕钙土。 4、林区四种土壤类型的物理风化和化学风化程度相对较弱。相比于湿润地区风化强烈的土壤类型,林区土壤的黏粒含量(介于107.81-273.75g kg~(-1))偏低,粉黏比偏大(介于0.72-3.27),游离氧化铁含量及游离度(分别介于7.82~17.50g kg~(-1),20.55~36.99%)均偏低,硅铝率(介于4.13-6.29)、硅铁率(介于31.13-40.35)和硅铝铁率(介于3.67-5.38)均偏高。林区不同土壤类型间的风化程度差异不大。 5、林区四种土壤类型具有2类诊断表层,包括暗沃表层和干旱表层;具有3类诊断表下层,包括黏化层、钙积层和钙磐;具有4类诊断特性,包括土壤水分状况(干旱、半干润、湿润)、土壤温度状况(冷性、寒冻)、均腐殖质特性及盐基饱和度。 6、林区四种土壤类型经检索分属于3个土纲、3个亚纲,4个土类,4个亚类。剖面0407、0408均属于淋溶土纲的冷凉淋溶土亚纲,前者属于暗沃冷凉淋溶土土类中的钙积暗沃冷凉淋溶土亚类,后者则属于简育冷凉淋溶土中的普通简育冷凉淋溶土亚类;剖面0409属于湿润均腐土土纲的湿润均腐土亚纲,分属于简育湿润均腐土土类的普通简育湿润均腐土亚类;剖面0410属于干旱土土纲的正常干旱土亚纲,分属于钙积正常干旱土土类中的磐状钙积正常干旱土亚类。林区4个土壤剖面中仅有0410的检索结果符合发生分类典型剖面的参比。 7、对本研究而言,参照现有成果,继续对林区内具有的其他土壤类型进行发生特性和系统分类研究,明确系统分类下各土壤类别的垂直分异界限,探讨林区乃至更大范围内的基层分类等工作都是未来很有必要的研究方向。在当前系统分类的应用过程中,某些测定方法在操作性上和准确性上仍然具有些许不足,这也限制了土壤系统分类的不断发展。随着基础科学的进步,某些指标的测定方法也在不断地改进,及时的对现有测定方法进行改进和标准化,将更加有利于土壤系统分类的进一步发展。


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