华宁县土壤垂直带谱特征及其影响因素分析

摘 要：土壤垂直带谱的研究有助于认识华宁县以及其他中山河谷地貌的土壤垂直地带性变化规律及特征，探究土壤与其他地理要素之间的关系，也为土地利用、土壤资源开发和生态环境保护提供参考。本文通过实地调查采样，对华宁县土壤分布进行了土壤类型和垂直分布规律的分析，分析了影响华宁县土壤垂直带谱的分布特征和影响因素。结果表明：1）红壤、赤红壤、棕壤和水稻土为华宁县的主要土壤类型，其中红壤分布最广，面积为85428公顷（ha），占比68.4%，此外还有少量紫色土分布;2）因所处海拔和地形不同，华宁县主要有两种土壤垂直带谱类型，一种为赤红壤-红壤紫色土（水稻土）-棕壤，另一种为红壤（紫色土）-棕壤，耕作区为人为水耕熟化的水稻土和园地土壤，紫色土为非地带性土壤;2）华宁县土壤垂直带谱受地貌和水文，气候和植被，母岩和成土母质以及人为作用的影响，土壤垂直地带性显著。

关键词：华宁县;土壤垂直带谱;影响因素

土壤的垂直分布受地形地貌、气候、植被和水文，海拔高度等多个因素的综合影响，例如空气温度通常随着海拔的升高而降低，温蒂的降低导致了土壤温度变化，从而引起相应的植被类型变化。生物因素，如植物竞争和生物共生寄生等复杂的关系也深刻影响垂直带谱的变化[1]母岩和成土母质对土壤性成分不的作用也很明显，人为的生产生活对土壤的利用和改造也会在一定程度上改变土壤的分布情况。土壤分布的垂直地带性，是指随着山体海拔的升高，热量递减，降水在一定高度（最大降水高度）内递增而在超出该高程后递减，并引起植被等成土因素随高度发生有规律的变化，土壤类型相应出现有规律更替，呈垂直分带的特性。

目前，对于土壤空间分布的研究主要集中在选取土壤中某一特定要素，如土壤养分、重金属、有机质和水分等[2-5]，对其空间分布特征及其影响因素进行研究分析;在土壤垂直带谱方面，多针对于某一山体进行土壤类型的具体剖析[6， 7];另外，陈作雄根据纬度带的划分，研究了广西全境的基带土壤的形成和特征，并分类对广西各土壤垂直带谱的结构进行分析，在参考了各典型山坡的土壤垂直分布基础上分析总结了广西境内的土壤带谱的特点[8];雷梅等在地质构造运动与地貌、气候和植被等因素的基础上，分析了太白山北坡成土因素的垂直分异特点，并总结出其土壤垂直带谱特点和土壤的分类及演变[9]。华宁县地处低纬度高原，日照长，光能充足，热量资源丰富，当地柑橘种植业发展成熟。综合文献资料来看，已经有充分的针对于土壤垂直带谱的研究，并且给出了相关的分类模型，但是针对于具体华宁县土壤的研究较少，针对土壤类型进行具体的分析，并划分垂直带谱类型，总结其特征及其形成影响因素，有助于弥补华宁县土壤研究领域的不足，为华宁县未来的土壤利用规划、农业种植和资源的可持续开发利用提供参考。

一、研究区与研究方法

（一）研究区概况

华宁县隶属于云南省玉溪市，经纬度位于23°59′-24°34′N，102°49′-103°9′E之间，总面积为1313km2，地处云南省滇中高原湖盆区的南缘，抚仙湖东岸，南盘江西滨（图 1）。全境相对高差较大，华宁县境内最高海拔为磨豆山海拔2663.1m，最低海拔磨法冲江边海拔1110m，海拔高差跨度大。华宁县水系干流呈南北纵向分布，全县河网密度较大。华宁县处于低纬度高原地区且地域南北跨度大，日照时间长，光能充足，热量资源丰富。在复杂的气候类型包含的降水和气温等因素的影响下，华宁县各海拔分段区域处植被类型多样，也是华宁县土壤垂直带谱复杂的重要形成原因。总体来看，华宁县全境地层以海相沉积为主，水成岩及其变质岩约占全县母岩的94%，其中碳酸盐岩类占主要优势，境内大部分土以此为基岩形成，加之长期的地表水和地下水溶蚀，全县随处可见岩溶地貌的各种形态。

（二）样品采集与分析

本文选择了不同的海拔高度和区域作为土壤采样点，分别为华宁县登楼山自然保护区的中西南北四个片区的各个林区，用GPS测量海拔高度和经纬度，用罗盘测量采样点坡度和坡向，用钢卷尺测量采样点剖面各个土壤发生层的厚度，对土壤的基本理化性质如颜色、湿润度、松紧度和侵入体等进行初步判断和记录，并记录该地区的天气状况、主要植被类型和盖度，然后按照土壤采样标准，将土样放入土袋中并做好标签标记。在采样过程中有阴雨天气，为防止土样受潮水分过多而发霉，对土壤及时进行了通风处理。

二、结果与分析

（一）各类土壤的分布及特征

1 赤红壤。该土壤类型是南亚热带的代表性土壤，在华宁县内主要分布在海拔1300m以下的低热河谷以及盘溪、华溪坝区。赤红壤是在干湿季节分明，夏季高温多雨，蒸发量大于降雨量，类似南亚热带的特定生物气候条件下形成的。由于高温，淋溶作用和脱硅富铝化作用，典型土壤全剖面呈酸性反应，土壤有明显的发育层次;因母质不同，土体呈红色或红黄色。因地处河谷地区，山高坡陡，土壤侵蚀很严重，除坝区低山或残丘土层较深厚外，一般土层较浅薄，有母岩裸露现象，植被较为稀疏。在实地调查采样中发现，是红壤分布区气温普遍较高，充分的光照和热量条件为当地的柑橘等热帶经济作物种植提供了优势自然生长条件，使赤红壤充分发挥了经济效益。

2 红壤。红壤是中北亚热带的地带性土壤，也是低纬度、高温多雨地区的代表性土壤，在华宁县内分布在海拔1300-2400m之间的温暖或温凉坝区和山区，是华宁县的主要土壤类型。由于盐基物质的淋溶，土壤的脱硅富铝化程度较深;红壤部分地区的土体中有铁和锰淀积，土层因发育部位和母质不同，厚度深浅不一，颜色呈红或浅红色;心土层柱状结构发育明显，表层有褐色胶膜，土质黏重，心土紧实。

3 紫色土。紫色土是非地带性岩性土，在华宁县内表现为区域性集中分布，夹杂在红壤分布去，形成交错分布的特点。紫色土一般发育于紫色砂岩或紫色页岩的坡残积母质上，因为紫色岩岩性松脆，易风化且抗蚀力弱，一般土层薄。植被被人为破坏后，水土流失严重，常常有母岩出露。由于成土时间短，常常处于幼年阶段，紫色土的全钾含量较丰富，但氮、磷养分和有机质含量很低。植被为疏林草地。

4 棕壤。棕壤是温带的地带性土壤之一，由于华宁县内气候类型的立体分异，主要分布在海拔2400m以上的山脊，分布区内年均温<12℃，降雨量>1100mm，原生植被被破坏，现为冷凉稀疏灌木草地。由于气温低，土壤有机质富积，体呈棕-深棕色，阴坡面土壤有机质含量比阳坡面含量高，土色也更深;由于多雨，棕壤有明显的淋溶作用，上部土层中的粘粒向心土层聚积，土壤质地上层较轻，心土层稍重，但过渡不明显;由于盐基淋失，土壤呈酸性反应，棕壤土的矿质养分比同类型母质红壤高。

5 水稻土。水稻土是在长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响，有独特的氧化还原成土过程和特有的剖面构型。华宁县水稻土具有分布广、中性偏碱面积大、土壤养分含量变幅大和土壤类型多的特点，从1120m（盘溪三江口）的低热河谷到2100m（新城市达亩）的冷凉山区，全县76个乡都有水稻土分布，但受地形和气候条件影响，生产条件、生产水平和土种特性差别很大。

（二）土壤垂直带谱分布规律和特征

华宁县海拔从低到高形成了类似南亚热带气候-中亚热带和北亚热带气候-温带气候三个气候带，赤红壤-红壤-棕壤的土壤分布（图 2），其中，亚热带地带性土壤-红壤为华宁县分布面积最大的土类，是区域内的土壤垂直带谱的基带土壤类型。在1300-2400m之间的区域还形成了非地带性土壤紫色土，在华宁县内表现为区域性集中分布，与红壤形成交错分布的特点;在坡度较缓、比较适宜耕作的地区发育成水稻土，经人为水耕熟化后，土壤肥力较高，养分充足，粮食单产较高。

（1）赤红壤-在海拔1300米以下的华溪、盘溪低热河谷区，在类似南亚热带的气候特点的影响下，降水季节变化较为显著，天气非周期性变化大。生长有主要南亚热带树种思松，木棉，天干果，黄连木;矮生灌丛有栎类、厚皮香、南烛;以及菅草，扭黄茅、芒、白茅、芭茅、蓑草等禾本科草本植物。

（2）红壤紫色土-海拔1300-2400m的广大地区，具有中亚热带和北亚热带的气候特点，气温较高，降水丰沛，雨热同期。优势树种是云南松、油杉，桤木和栎类，而在2000m以上有较多的华山松分布，是亚热带地带性土壤-红壤的分布区。

（3）棕壤-海拔2400m以上高山区，属南温带气候类型，冬冷夏热，四季分明。年均温在12℃左右。大于和等于10℃积温小于3900℃，年极端最低气温零下12℃，年降水量1100㎜左右。在此条件下，形成了冷凉灌木草地植被类型。优势乔木是桤木，矮灌有高山柳，高山栎，和杜鹃，草本也以禾本科占优势，轮歇地上遍生菊科牡蒿。

（三）影响土壤垂直分异的主要因素

1 地貌和水文。华宁县位于云南省滇中湖盆南缘，抚仙湖东岸，南盘江西滨，总体上属于中山地貌，全境地势西北高东南低，地形东西狭，南北长，呈现“两山两谷南北纵列”的地貌特点，中山、盆地和河谷相间。由于山多坝少，斜坡陡峭;区内地貌可划分为中山峡谷区、低中山宽谷峡谷相间区及山间盆地三种类型。

华宁县内的坝区主要分布在东西两支山脉断裂带河谷或地堑的开阔处，水分运动因土壤所處的位置而不同。山麓台田，水分下渗淋溶，受水耕的影响，有淀积现象，但土体层段分化不明显。坝心土壤多为河流冲击而成，由于人类活动的影响，土壤深厚肥沃，土壤的水分运动受河水渗透和灌溉水的双重影响，土体干湿交替，有明显的潴育层分化，是潴育型水稻土分布区，突然离河床渐远，质地由砂渐黏。在水库脚、低于河床的低洼地或引水渠下方的农田，地下水位高，土体一般发育有潜育层段，是潜育型水稻土分布区。

2 气候和植被。气候直接影响土壤的水热状况，而水热状况又直接、间接地影响岩石的风化，高等植物、低等植物和微生物的活动。根据县气象站（海拔1608m）实测统计资料显示：华宁县年日照2168h，年均温为15.7℃，年降水量为918mm，年最大可能蒸发量为1034.7mm，年干燥度1.13。在山高谷深地形特点影响下，华宁县年极端气温与邻县相比间距较大：最热月（7月）平均气温21℃，极端最高为33.4℃，最冷月（1月）平均气温为8℃，极端最低为-6.3℃。

华宁县全境相对高差大，造成光、热和水的再分配，地区间垂直气候差异明显，气候和植被的分布呈明显的垂直变化，境内的华溪、盘溪地区更有“天然温室”之称。县域内也有多种珍贵中药材植物生长，动植物资源丰富，生物多样性较为稳定;森林资源对土壤的涵养作用巨大，对气候和降水的调节作用明显。时间上，华宁县全年温差较小，干湿季显著，雨季高温多雨，旱季寒冷干燥;空间上，不同地形地貌位置，温差较大，立体气候较为明显。

气候和植被对华宁县土壤分布具体的影响情况如下：

（1）在海拔1300米以下的华溪、盘溪低热河谷区，变化较为显著的降水量变化和高积温让华宁县境内形成以禾本科草本植物为主的稀树草地植被类型。区域内气温高且蒸发量大，降水集中，土壤的矿化作用强，有机质分解快，积累少，自然土表层有机质1.28-6.28%。由于高温和淋溶作用，土壤脱硅富铝化过程较强，铁、铝离子富积于表层，故土体色红、偏酸，形成赤红壤。因地处河谷地区，山高坡陡，土壤侵蚀很严重，除坝区低山或残丘土层较深厚外，一般土层浅薄。

（2）海拔1300-2400m的广大地区，具有中亚热带和北亚热带季风气候特点。由于植被保存较为完好，土层较深厚，有机质比赤红壤地区高，因植被保存状况不同，自然土表层有机质变幅较大，除少数赤裸部位外，一般在3.12-11.0%之间。

（3）海拔2400m以上高山区，属南温带季风气候类型。自然植被是冷凉灌木草地植被类型。因山高水冷气温低，有机质富积，自然土表层有机质在4.5—14.47%之间。形成土体深棕色的棕壤土，除陡坡地区外，土层一般深厚。

3 母岩和成土母质。华宁地质构造极为复杂，由于历次造山运动的变迁，新生界、中生界，古生界和元古界的地层都有出露，母岩的种类多，岩层重叠、交错，零乱，而成零散的区域性分布。但总的来看，华宁县全境地层以海相沉积为主，水成岩及其变质岩约占全县母岩的94%。母岩及其风化物主要有碳酸盐岩类风化物、泥质岩类风化物、砂岩类风化物、紫色岩类风化物和基性结晶盐类风化物五类，而以风化较为彻底的碳酸盐岩类占优势，分布大约为61962公顷（ha），占总面积的56.3%，主要岩种为石灰岩、白云岩、泥质灰岩和白云质灰岩，形成的土壤质地属重壤土至轻黏土。由于地表水和地下水的长期溶蚀，全县岩溶地貌的各种形态到处都可见到。

4 人为因素。在华宁县发展早期，未解决当地人工作和生计问题，对大量原生林进行木材砍伐，随意垦殖土地，加上暴雨的冲刷，水土流失较为严重，土层变浅，土壤肥力下降，有机质含量减小。上世纪九十年代末期，华宁县整顿林业工作，在1700-2400m的山区对早期砍伐后的区域进行植树造林，养成大面积华山松和云南松次生人工林，虽水土流失问题得到解决，但土壤肥力远远回不到以前，可见认为影响在土壤形成与发育过程中有一定的影响。华宁的土壤分布，除具有明显的垂直带谱状分布规律外，还有因母岩和母质不同，或因人类活劳动和物化劳动投入量不同而形成的区域性分布规律，这些规律是因土种植，因土施肥，因土改良培肥的主要依据。

三、结论

华宁县虽最高海拔和最低海拔之间差距大，但总体来说相对高差小于2000m，就土壤垂直带谱完整性来说，带谱结构较为简单，仅由5个土壤垂直带构成，大致在海拔上升方向上呈赤红壤-红壤紫色土（水稻土）-棕壤分布，其中，红壤在分布区因地形气候等条件较适宜，人为耕作形成较肥沃的水稻土，紫色土为非地带性区域集中分布;华宁县土壤分布呈现明显的垂直地带性特点，受自然环境因素影响较大。

在地貌水文、气候与植被、母岩与成土母质以及人为作用的影响下，随着海拔高度的变化，华宁县各自然要素均有明显的垂直分布特征，其气候地变规律为：南亚热带季风气候-中亚和北亚热带季风气候-南温带季风气候;植被递变规律为：稀树草地-针、阔叶林草地植被-冷凉灌木草地植被类型。

参考文献

[1] 孙建，程根伟. 山地垂直帶谱研究评述[J]. 生态环境学报. 2014， 23（09）： 1544-1550.

[2] 赵越，罗志军，廖牧鑫，等. 泰和县耕地土壤养分空间分布及影响因素[J]. 水土保持学报. 2018， 32（05）： 296-303.

[3] 李锐，宗良纲，王延军，等. 典型污染区域土壤重金属空间分布特性及其影响因素[J]. 南京农业大学学报. 2009， 32（01）： 67-72.

[4] 王合玲，张辉国，秦璐，等. 新疆艾比湖流域土壤有机质的空间分布特征及其影响因素[J]. 生态学报. 2012， 32（16）： 4969-4980.

[5] 周宏民，于海燕. 西北旱区葡萄园土壤水分空间分布研究[J]. 灌溉排水学报. 2012， 31（01）： 58-61.

[6] 徐华君，韩宝平. 阿尔泰山南坡主要土壤类型及分布[J]. 土壤通报. 2008（03）： 465-470.

[7] 雷梅，陈同斌，冯立孝，等. 太白山北坡成土因素及不同土壤垂直带谱的比较[J]. 地理研究. 2001（05）： 583-592.

[8] 陈作雄. 论广西土壤的垂直地带性分布规律[J]. 广西师范学院学报（自然科学版）. 2003（01）： 66-72.

[9] 常庆瑞，雷梅，阎湘. 秦岭北坡垂直带谱土壤腐殖质特性研究[J]. 西北农业大学学报. 1997（04）： 46-51.

作者简介：冯志娟（1995-），女，汉族，云南省曲靖市人，理学硕士，单位：云南师范大学地理学部自然地理学专业，研究方向：区域分析与土地规划