土壤地理学论文

浅析气候对土壤形成的影响——以武夷山为例学生：武登云学号:109092012098指导教师：陈志强福建师范大学地理科学学院2012级地理科学（教师教育）2班土壤地理学12地本2班1浅析气候对土壤形成的影响——以武夷山为例地理科学学院地理科学（教师教育）专业109092012098武登云指导教师陈志强【摘要】：对武夷山几个典型土壤剖面的观察和分析，初步揭示了气候对土壤成土的影响。气候因素在土壤形成过程中的影响至关重要，气候条件不同，土壤的形态、颜色、理化性质等均存在差异，呈现出一定的规律性。海拔高度不同，气候不同，实质上是水分和热量条件不同，影响着土壤形成。将土样带回实验室分析发现：气候影响岩石矿物风化，降水量不同，土壤黏粒含量不同，风化程度不同；气候因素影响土壤各层次的厚度；气候影响土壤有机质的积累和分解，海拔增高，有机质含量增加；土壤的形态、酸碱性也受气候的影响。关键词：土壤；气候；武夷山0引言土壤是地球表面特定的自然体，它与大气圈、水圈、岩石圈、生物圈之间不断进行物质迁移转化与能量交换，与周围环境紧密联系，受到各种外界因素的影响。[1]研究各种因素对土壤形成的影响，可为合理利用土壤提供参考意义，特定条件下也可根据人类意愿，改变外界条件，进而人为改变土壤。俄罗斯学者、土壤发生学派创始人道库恰耶夫首先阐明了土壤和成土条件之间的关系，即自然土壤的主要成土因素是气候、生物、地形、母岩和时间。迄今为止，已有大量学者对土壤成土因素进行了探讨。[2-4]但着重关注其中一个因素的研究较少，本文试从气候方面着重讨论气候对土壤形成的影响。各成土因素相互作用，不可分割，不可替代，本文旨在从气候方面入手，通过对武夷山不同海拔高度的典型土壤剖面观察和分析，突出气候的重要性，初步揭示气候对土壤的影响。1研究地点与方法1.1研究区概况实验区域位于武夷山国家自然保护区(27°33′—27°54′Ｎ，117°27′—117°51′Ｅ)，地处福建省西北部的武夷山脉脊部。武夷山属中亚热带季风气候，由于地势高低悬殊，气候的垂直变化颇为显著，土壤、植被垂直分异明显，较好的体现了垂直地带性分布规律。年平均气温13℃～19℃，年平均降水量1600mm～2200mm，年平均相对湿度在70%～85%以上，山体上部以火山岩为主，山体下部以粗粒花岗岩为主，成土母质多为坡积物或残积-坡积物。[5-7]野外实习地点土壤在土壤发生学分类中分别属于红壤、黄红壤、黄壤，其广泛分布于亚热带和热带地区。实验数据主要来自野外考察与实验室室内分析。本实验选取的土壤剖面地点分别是黄坑、庙湾、挂墩。各剖面所在位置除海拔外，其他成土因素差别不大，可作为研究对象。选取若干个典型剖面。采样点基本情况见表1。1.2试验方法在不同地点的选取典型土壤剖面，每个地点选取典型的土壤剖面按土壤层次分别采样带回室内分析，样品采集时间为2014年11月。土壤剖面基本性状见表2。土壤自然风干后除去石块、残根等杂物，研磨并分别过2mm、1mm筛。样品分析方法依据《武夷山土壤地理实验指导》：机械组成采用甲种比重计法；土重使用电子天平；PH值采用电位测定法；有机质含量使用丘林法测定。[8]土壤地理学12地本2班2表1土壤剖面采样地点基本情况Tab.1Soilprofilesamplingsites地点剖面号（海拔/m）土壤类型年均温/。C年平均降水量mm植被类型地形坡地及坡度母岩母质黄坑W1（361m）红壤17-191700-2000杉木坡地，30。粗粒花岗岩坡积物庙湾W2（950m）黄红壤13-182000杉木坡地，28。粗粒花岗岩坡积-残积物挂墩W3（1220m）黄壤11-132250杉木坡地，40。火山凝灰岩残积物表2典型土壤剖面基本性状Tab.2Thetypicalsoilprofilebasictraits地点剖面号土层颜色（干态）颜色（湿态）厚度/cm土壤结构黄坑W1A浊红橙10YR6/4暗红7.5YR3/623粒状B橙5YR7/6棕2.5YR4/4—庙湾W2A浊黄棕10YR7/4亮棕7.5YR5/610粒状AB暗灰黄2.5YR4/2黑棕5YR3/120B浊黄橙10YR6/4棕7.5YR4/320BC淡黄橙10YR8/4黄棕10YR5/6—挂墩W3A黄2.5YR8/8亮棕7.5YR5/64粒状B浅淡黄2.5YR8/8黄棕7.5YR5/6992结果分析2.1土层厚度土壤剖面中A层土壤已经脱离母质性状,其厚度能够反映土壤发育的程度,同时该土层是维系植物生长的基础，其厚度是土壤质量的重要表征指标[9]。该层也是受外界因素影响最直接的土层，因此以本文以A层为研究对象一定程度上可以直观反映气候因素对土壤的影响。根据表3可以发现，土壤A层的厚度随着海拔的逐渐降低而随之递减。一般来说,土壤有效厚度(主要指A、B层)大，反映了土壤发育程度高。土壤有效厚度大，其对水分、热量的储存、保持能力强。在热量方面，土层厚度大，白天土壤升温较为缓慢，夜间降温也相对缓慢，因此其温差小，而薄的有效土层温差则相对大些。对于水分储存、保持方面，在干旱季节，水分不容易蒸发，在多雨季节，对地表水分的吸收能力强，土层厚的土壤水分质量分数大，经常处于湿润状态。因此在武夷山山地地区，随着海拔的逐渐增加，土壤的湿润程度逐级递增。2.2土壤质地土壤质地是土壤的重要物理性质之一,对土壤肥力有着重要的影响[10]。按照苏联土壤质地分类，本研究所采集的土壤均属于壤土。按照中国制土壤粒级划分标准，土壤单粒直径小于0.02mm归为粉粒。武夷山土壤质地总体上属于壤土，但各地环境不一样，土壤质地存在差异，由表可以发现，随着海拔高度的增加，土类从红壤到黄红壤再到黄壤呈垂直分布，土壤粒径逐渐变粗，红壤土粒基本都小于2mm，土壤地理学12地本2班3石砾非常少见，而黄壤中未分化的石砾占10.4%，黄红壤介于二者之间；小于0.02mm的土粒比例按红壤、黄红壤、黄壤的顺序依次递减。这表明了高海拔地区土壤粒间空隙大，毛管作用比低海拔地区弱，通气透水性强，内部排水比较通畅，而低海拔地区土壤粒间空隙较小，毛管作用较高海拔地区强，内部排水通畅度不如高海拔地区。表3不同剖面土壤粒径比例Tab.3Differentplantingsoilparticleproportion剖面号土类土层厚度/cm大于2mm占土重比例小于0.02mm占粉粒的比例W1红壤A230.8%49.1%W2黄红壤A104.6%37.8%W3黄壤A410.4%34.9%图1不同剖面土壤粒径比例Fig.2Differentplantingsoilparticleproportion2.3土壤有机质含量土壤有机质含量是衡量土壤肥力高低的重要指标之一，它是土壤系统中固相部分的重要组成成分，是对植物生长的直接营养来源。有机质的主要来源是动植物的残体。气候对枯枝落叶分解的作用是十分明显的。张金屯在对国外研究的总结中发现有人用14C标定黑麦草进行枯草分解实验，实验在不同的气候条件下类似的土壤中进行，结果表明其分解曲线的形状是一致的，但同样的分解量(物质损失量)在尼日利亚(年均温26.1℃)分解速度是在英国(年均温8.9℃)的4倍，在南澳也是英国的2倍。类似的实验也在欧洲松(Pinussylvstris)林中做过，3a实验结果表明松针分解速率与年均温呈非常显著的正相关，与年蒸发量关系也十分密切。Dyer等(1990)在北方森林、温带森林做的研究，也证明年蒸发量与分解速率有密切联系。[2]根据表，可以发现随海拔高度的降低，O层厚度逐渐提高，可解释为土壤温度逐渐升高，微生物活性提高，有机质分解速度加快，因此不利于有机质的累积，从W1号剖面到W3号剖面，表层土壤的有质机(OM)含量有逐渐减少的趋势。表5典型剖面腐殖质层厚度表Tab.5Typicalprofilehumuslayerthicknesstable剖面号海拔/mO层厚度/cmW13603.5W29503W312201土壤地理学12地本2班42.4土壤酸碱性根据ph对土壤类型的划分（见表6）[6]，黄坑、庙湾和挂墩的土壤均属于酸性土壤。土壤表层受气候影响最大，以A层为对象讨论。根据结果得知，三地土壤酸性顺序为:黄坑庙湾挂墩，这与其海拔由低到高的顺序相一致。由此可初步得出结论，随着海拔升高，土壤酸性逐渐下降。原因是低海拔富铝土地区，温度较高，降水量大，土壤中硅酸盐类矿物强烈分解，硅酸和盐基流动性大而淋溶流失多，以致土壤呈酸性。还有一方面是因为土壤表面植被主要为杉木和茶，枯枝落叶分解形成大量有机酸，使土壤呈酸性。表6按pH划分的土壤类型AccordingtothepHofthesoiltypePH土壤类型4.5强酸性土4.6-6.5酸性土6.6-7.5中性土7.6-8.5碱性土8.5强碱性土资料来源：土壤地理学图2不同海拔高度的土壤pH变化趋势Fig.2Soilphchangetrendofdifferentelevation3结论与方法气候与土壤的关系是十分复杂的。根据对不同海拔典型土壤剖面的理化性质分析，揭示各土壤性质在垂直方向上的差异，初步得出几点气候对土壤形成的影响结论：1）气候影响土壤的发育程度。随着海拔升高，水分和热量逐渐降低，土壤发生层A层厚度逐渐减小，土壤发育程度降低。2）气候影响岩石矿物风化。海拔降低，降水量增加，土壤颗粒逐渐变细；温度增高，岩石及矿物的风化作用逐渐加大。3）气候影响有机质的积累和分解。温度越低，有利于有机质的积累，温度越高，有利于有机质的分解。4）气候影响土壤的酸碱性。随着海拔的升高，土壤酸性降低。5）气候对土壤的影响实质上是气候不同所造成的水热条件不同。参考文献[1]朱鹤健，陈键飞．土壤地理学[M]．北京：高等教育出版社，2010．[2]张金屯．全球气候变化对自然土壤碳、氮循环的影响[J]．地理科学．1998，(7)：463-471．[3]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，土壤地理学12地本2班520(5)：583-592．[4]郭建军，李惠卓，郝金宏，等.不同母岩母质上土壤特性的分析与研究[J].河北林业科技.2004，(6)：13-14．[5]薛丽佳，卢茜，高人．不同类型土壤有机碳含量比较研究[J]．安徽农业科学．2011，39(11)：6486-6487．[6]游秀花,蒋尔可.不同森林类型土壤化学性质的比较研究[J].江西农业大学学报．2005，27(3):357-360．[7]黄群山，叶源忠．浅析武夷山山地土壤理化性质的垂直分异[J]．太原师范学院学报．2008，(7)：128-131．[8]陈松林．武夷山土壤地理实习指导[M]．北京：科学出版社，2014．[9]赵量，赵玉国，李德成，等．基于模糊集理论提取土壤-地形定量关系及制图应用[J]．土壤学报．2007，44(6)：2．[10]沈其荣．土壤肥料学通论[M]．北京：高等教育出版社，2001.