贵州气候因素对土壤类型及分布的影响

2015-01-25何冠谛何腾兵cd

浙江农业科学 2015年4期

关键词：红壤石灰海拔

谢静，何冠谛，何腾兵cd*

（贵州大学 a农学院，b生命科学学院，c新农村发展研究院，d中国西部发展能力研究中心，贵州贵阳 550025）

贵州气候因素对土壤类型及分布的影响

谢静a，何冠谛b，何腾兵acd*

（贵州大学 a农学院，b生命科学学院，c新农村发展研究院，d中国西部发展能力研究中心，贵州贵阳 550025）

通过分析，指出贵州黔西北、黔中、黔北、黔东、黔南5个区域的气候特点，论述气候因素对贵州红壤、黄壤、石灰（岩）土、水稻土等主要土壤类型的形成及其分布的影响，提出进一步开展相关研究的主要方向。

气候因素；土壤类型；土壤分布；影响；贵州

为深入了解贵州省气候因素对贵州土壤类型及分布的影响，以便科学合理地开发利用土壤资源，更好地为农业生产服务，为此，通过收集、整理相关文献和资料，对其进行了分析。

1 气候特点

贵州省是一个多山的高原，整个地势由西北向东南呈梯级下降，在海洋性气候和大陆性气候的共同作用下，具有湿润亚热带气候特征［1］。海拔100～2 800 m，其中海拔＞1 000 m的地区占全省面积的56.1%。全省年平均气温11.0～19.0℃，年降水量1 100～1 300 mm。总体而言是纬度低，海拔落差大，平均海拔多数在1 000 m以上，南部距海较近，北部是辽阔的亚洲大陆，地面坡度大，山地特性显著。

贵州省具有4个气候区，其中黔西北海拔1 700～2 400 m，属暖温带气候区；黔中和黔北海拔在1 000 m左右，相对湿度较大，属温带气候区；黔东地区海拔多数在600～700 m，属亚热带气候区；黔西南海拔多数在700～900 m，属北亚热带气候区。

大部分地区气候比较湿润暖和，素有 “冬不冷、夏不凉、气候凉爽舒适”的气候特点，年日照时数1 200～1 400 h，日照率25%～30%，年太阳总辐射量381.208 k J·cm-2。贵州省降水量较充沛，但季节分配不均，光照与水量和温度变化基本一致。

2 土壤类型及分布

贵州省气候和地理的复杂性直接影响土壤的发育与分布，其中红壤、黄壤、黄棕壤等土壤类型是贵州省的地带性土壤，其面积约占土壤总面积的60.29%，受母岩特性制约的岩性土壤石灰土、紫色土占土壤总面积的23.14%，人工耕种熟化的水稻土等及其他约占16.57%［2］。

2.1 土壤类型

贵州山峦起伏，地形多变，成土因素极其复杂，致使土壤类型众多［3］。按水平分布，从南到北依次有红壤、红黄壤和黄壤；垂直分布从低到高有红壤、黄壤、黄棕壤和山地草甸土等多种类型，还有一些非地带性的岩性土，如石灰（岩）土、紫色土等［4］。其中，黄壤分布面积最多，遍及贵州高原的主体部分［5］。贵州省还有许多其他的土类，例如水稻土、棕壤、山地草甸土、红黏土、沼泽土、泥炭土、新积土等。

2.2 土壤分布

2.2.1 水平分布

水平分布是指土壤类型的分布、演替同地理位置变化一致的现象，因纬度和距海远近不同，引起热量和湿润度差异，形成不同的土壤带（或土被带）。大致沿纬线（东西）方向延伸，按纬度（南北）方向逐渐变化的为土壤纬度地带性分布；而沿经线（南北）方向延伸，按经度（东西）方向排列的属土壤经度地带性分布［6］。水平地带的形成与太阳辐射、地面热量条件、大气环流，以及海陆分布等因素有关［7］。贵州土壤的纬度地带性与经度地带性在大范围内与垂直地带相互复合［2］。从南到北，呈现出2个土壤带，其中在南部纬度比较低的红壤带，其海拔仅500～600 m；而中部及北部的黄壤带纬度则比较高，其海拔有800～1 200 m。自东向西出现3个土壤带，其中东部边缘地区的红壤海拔仅为500～600 m；中部和大部分东部地区的黄壤海拔为700～1 400 m；然而西部的黄棕壤，海拔则在1 900 m以上。

2.2.2 垂直分布

土壤垂直带谱，因基带生物、气候条件（或地理位置）、山体的大小、走向和高低、坡度的陡缓、坡向、形态的不同有很大差异，土壤垂直带的形成与山地的高度变化有关，垂直高度的不同导致水热状况的差异，从而形成不同的土壤与相应的植被类型［8］。贵州山地土壤的分布服从于垂直地带性规律，在不同的基带内，由山麓至山顶随着海拔高度的上升，生物气候条件的变化形成了一系列土壤垂直地带谱。例如，黔东北梵净山自下而上可划分出4个土壤带，分别有分布在海拔500 m以下地区的红壤带，红壤带也是垂直带谱的基带；分布在海拔500～1 400 m的黄壤带，这个区域适合常绿阔叶林的生长；还有分布在海拔1 400～2 200 m的黄棕壤带，其由上至下主要是常绿落叶阔叶混交林；以及分布在海拔2 200～2 300 m的山地草甸土带，山地草甸土带主要生长灌丛矮林和灌丛草甸。

2.2.3 区域性（河谷）分布

贵州拥有独特的喀斯特地貌，河谷的上游到下游通常呈现出峡谷、嶂谷和宽谷交错分布的地貌类型。河流走向不同和所处的地理经纬度的不同，使河谷生物气候条件往往有明显的变化，造成贵州各地河谷土壤区域分布差异明显［9］。例如贵州省北盘江区域，海拔由低到高的土壤分布有潮泥田、红砂泥田和红砂泥土；乌江河谷相应地貌分布有黑岩泥、大眼泥田、黄扁砂泥土和石质山地。

3 气候因素对土壤类型影响

3.1 不同区域

气候是直接或间接地影响土壤形成过程的方向和强度的基本因素［10］。气候对土壤形成的直接影响是指通过土壤与大气之间进行的水分和热量交换，对土壤水热状况和土壤中物理、化学过程的性质与强度的影响。通常来说，温度每增加10℃，化学反应速度平均增加1～2倍；温度从0℃增加到50℃，化合物的解离度增加7倍［11］。因此，气候因素影响土壤有机质的积累和分解过程，影响矿物质的分解和迁移转化过程。土壤有机质是土壤的重要组成部分，土壤有机质的组成、性质和有机碳氮的转化一直受到人们的重视［12］。一般来说，土壤有机质和全氮含量与海拔的升高呈正比例关系。有学者运用一元二次方程对H/F值（H/F值=胡敏酸/富里酸）与气候因素，包括年均温、≥10℃积温和年降水量进行了回归分析，证明土壤有机质组成与生物气候环境的关系之间呈明显的正相关关系，气候因素特别是温度的变化是影响土壤有机质组成的主要外部条件［12］。在贵州低海拔地区，由于气温较高，土壤有机质分解较快，因此存留在土壤中的有机质含量相对较少，而从中海拔到高海拔地区（＞1 900 m），由于人类活动减少，加之气温逐渐下降，降低了土壤动物和微生物的活动强度，而残留在土壤中的有机质也较多［13］。

3.1.1 黔西北气候区

黔西北气候区海拔多在1 700～2 400 m，属暖温带气候区，素有 “高寒山区”之称，气候冷湿，年平均温度13℃以下，≥10℃积温2 500～3 500℃，无霜期220 d左右，年降水量900～1 000 mm，多集中在夏秋两季，年平均相对湿度为80%左右；但是由于冬、夏两季季风的影响，冬春两季降水量很少，不足全年降水量的15%，湿润度为0.7～0.8，而日照时数较多，所以春温高于秋温，具有暖温带气候区夏湿冬干的气候特征。该气候区形成和分布的地带性土壤类型主要为黄棕壤。

3.1.2 黔中和黔北气候区

黔中和黔北气候区是贵州高原的主体，地势起伏不大，海拔多在1 000 m左右，年平均温度15～17℃，≥10℃积温4 000～4 500℃，仅个别河谷地区（如赤水河谷等）可超过5 000℃，无霜期240～280 d，年降水量1 000～1 200 mm，局部地区如梵净山地区、都柳江上游、乌江与北盘江上游分水岭地带，其中心降水量均在1 400 mm以上，夏秋降水量占全年降水量的78%。从降水量看有干湿季之分，但因高原上冷气团和暖湿气团的经常交绥，全年阴雨、雾日的天数较多，＞0.1 mm雨日为170～200 d，且各季分配较匀，日照率30% 左右，日照时数较少，相对湿度大，而年变化不明显，一般在80%左右，最冷月平均气温-5～-7℃，最热月平均气温23～25℃，夏季气温与春季气温比值为1.4，具有温带气候区温和湿润的气候特征。该气候区形成和分布的地带性土壤类型为黄壤，非地带性土壤类型有黄色石灰土和紫色土。

3.1.3 黔东气候区

黔东气候区海拔在600～700 m及以下，气候比较湿热，年平均温度16～18℃，≥10℃积温5 000～5 500℃，无霜期270～300 d，年降水量1 200～1 300 mm，日照率27%，夏温较高，但东北部易受寒潮侵袭，冬春温度较南部地区为低，夏季气温与春季气温差别大，比值可达1.61。秋季绵雨现象常有发生，湿润度1.15左右，个别的（如碧江区）可达1.38，也是贵州省水分充足、湿润度较高的地区，具有亚热带气候区夏热春凉湿润的气候特征。该气候区的地带性土壤类型以黄红壤为主，其次为红壤和黄壤。

3.1.4 黔南气候区

黔南气候区包括红水河、北盘江和南盘江河谷，海拔多在700～900 m及以下，热量资源丰富，年平均温度18～20℃，≥10℃积温5 500～6 500℃，无霜期350 d以上。年降水量1 100～1 200 mm，日照率达35%以上。南北盘江和红水河谷地区，热量条件优越，温度更高，如望谟全年年均温可达20.4℃。局部深切和东西走向的河谷地段雨量充沛，湿度较大，冷暖气流因受河谷两侧山体所阻，加之沟谷焚风增温作用的影响，干热季节较长而湿热季节短，具有北亚热带气候区冬温夏热的气候特征。该气候区形成和分布的地带性土壤为砖红壤化红壤、赤红壤性土。

3.2 主要土壤类型

3.2.1 红壤

红壤在中亚热带湿热气候常绿阔叶林植被条件下，发生脱硅富铁铝化过程和旺盛的生物小循环过程，发育成红色、铁铝聚集、酸性、盐基高度不饱和的铁铝土［14-15］。温暖湿润的亚热带气候因素影响贵州红壤的形成和分布，年平均气温16～21℃，≥10℃的积温4 800～6 500℃，无霜期在270 d以上，年降水量1 200～1 400 mm。由于所处地理位置不同，所受大气环流影响的程度不同，同为红壤地带的东部和南部，气候要素有一定差异。热量总的状态是南部地区高于东部地区，系因东部地势开阔，冬季冷气团可从东北长驱直入，因而温度较低；而南部地区因有较大的山脉如苗岭阻隔，冷气团至此如强弩之末，影响大为减弱。雨量则在东部和西南部地区高于南部地区，相对湿度亦然；日照时数则以西南部和南部地区为最高，东部地区较低。贵州红壤带内除西南地区干、湿季较明显外，南部和东部地区均不甚明显［2］。受气候因素的影响，红壤主要分布在贵州省的东部、南部与湖南和广西接壤的低山丘陵区，此外，在北盘江支流深入的六盘水市和安顺市低海拔河谷也有零星分布。

3.2.2 黄壤

黄壤呈酸性，土层湿润，心土层含有大量针铁矿而呈黄色，是贵州省面积最大的土壤类型［2］。温暖湿润的亚热带气候因素影响黄壤的形成和分布，这个地区年平均气温为14～16℃，最冷月（1月）月平均气温4～7℃，最热月（7月）月平均气温22～26℃，≥10℃的积温4 000～4 900℃。据地处黄壤带中部的贵阳多年气温观测结果，土层5 cm处温度17.2℃，10～20 cm处温度17.3℃，20 cm处温度全年稳定通过5℃，地表稳定通过0℃的天数平均达347 d；地表稳定通过10℃的天数平均达 253 d。该气候区雨量丰富，年降水量1 000～1 400 mm，雨量分配以5-8月为多，占全年降水量的60%左右；9月至次年4月雨量较少。具有全年降雨日多、日照少、太阳总辐射量低的特点，往往都以小雨形式降落，降雨天数最多的1929年，贵阳达259 d。贵阳多年干燥度为0.64，降雨量与蒸发量相近，平均相对湿度达77%以上。总辐射量平均为381.208 k J·cm-2，日照率29.7%，日照时数为1 354 h。黄壤有机质的积累和黏土矿物的组成受水湿条件的影响。

富铝化作用和氧化铁的水化作用是黄壤形成过程中必不可少的2个过程，均受气候因素的影响。其中富铝化作用是指铁、铝2个化学元素在地球风化壳或土壤中富集的过程，也是热带、亚热带土壤发育的共有过程。由于贵州土壤常年处于相对湿度较大、水热状况稳定的环境中，土层经常保持湿润状态，土壤含水量较高，从而致使土体中大量的氧化铁发生水化作用从而形成针铁矿，使心土层呈黄色。这一过程又称为黄化作用。

3.2.3 黄棕壤

黄棕壤发育于暖温带气候区。年均气温11～13.5℃，≥10℃的积温2 500～4 000℃，年降水量900～1 200 mm。受生物气候因素的影响，黄棕壤具有弱度的脱硅富铝化过程、较强的生物小循环过程和较强的黏化过程。相同母质上发育的黄棕壤的Ki值（Ki值=SiO2/Al2O3）较黄壤高，土壤渗滤水中硅的含量较黄壤低，钙的含量较黄壤高；因降雨量较多，黄棕壤淋溶作用较为强烈，使土壤盐基饱和度极低，黏粒淋移较为明显；因年均温较低，有机物质的矿质化作用较弱，所以表土有机质积累较强，其含量较黄壤高［14］。

3.2.4 棕壤

棕壤是贵州土壤垂直带谱中位于黄棕壤之上的一类地带性土壤是具有暖温带气候区落叶阔叶林和针阔混交林下形成的土壤。其气候特点是夏季温暖湿润，冬季寒冷偏干燥，年平均气温为8～10℃，10℃以上的积温低于3 000℃，年降水量950～1 200 mm。因降雨丰富，气温较低，使棕壤具有弱度的淋溶作用和黏化作用，使得易溶盐分和游离碳酸钙都被淋失，黏粒也沿剖面向下移动，并发生淀积。生物累积作用强，表层土壤有机质含量较高，可达100 g·kg-1以上［14］。

3.2.5 石灰（岩）土

石灰（岩）土是岩溶地区分布较为广泛的一种土壤类型［16］，是贵州岩溶地区碳酸盐岩风化物上发育的土壤［2］，是贵州的主要土壤类型之一。降水和日照对石灰岩的风化起着重要的作用，可以加速石灰土的形成［17］。石灰（岩）土的盐基饱和度＞50%，pH值均＞6.5，贵州石灰（岩）土具有碳酸盐岩性特征［2］。受气候因素的影响，贵州石灰（岩）土可分为黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土、红色石灰土4个亚类，其中黔中和黔北气候区多分布黄色石灰土和黑色石灰土，黔南和黔东气候区分布有红色石灰土，黔西北气候区出现棕色石灰土。

3.2.6 水稻土

水稻土是水耕熟化过程作用下形成的一类土壤［18-20］。在形成过程中发生了氧化还原、有机质的合成与分解、盐基淋溶与复盐基、铁锰的淋溶与淀积等作用。受年均温和积温的影响，贵州水稻土92.8%以上分布在海拔1 400 m以下的地区，最高分布在威宁县海拔1 600 m的地区；受气候因素的影响，贵州水稻土可分为红壤性水稻土、黄壤性水稻土等，其中黔中、黔北和黔西北气候区多分布黄壤性水稻土，黔南和黔东气候区分布有红壤性水稻土。

4 小结与讨论

归纳总结了影响贵州土壤形成和分异的气候特点，指出了贵州黔西北、黔中、黔北、黔东、黔南5个区域的气候特点，论述了各气候区对贵州红壤、黄壤、石灰（岩）土、水稻土等主要土壤类型的形成及其分布的影响。

今后需要进一步开展下列研究：在贵州不同气候条件下，土壤类型的形成和分布的研究；土壤发生分类和系统分类的对比研究，尤其是基层分类的研究；土壤侵蚀与防治技术的开发与应用的研究；土壤理化生性状特征与土壤肥力状况的研究；土壤污染与防治研究；不同气候条件下，中低产土壤的改良利用研究；土壤资源环境与特色农业发展研究。

研究结果对掌握贵州气候因素及其对土壤类型与分布的影响，科学合理开发利用土壤资源具有重要意义。

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