廬山土壤垂直地帶性及其養(yǎng)分分布規(guī)律研究

土壤是一個(gè)不斷運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)體系，也是一個(gè)獨(dú)特的生命歷史自然現(xiàn)象。它的形態(tài)、特征和性質(zhì)記錄了它們的發(fā)生和發(fā)展過程。廬山由于第四紀(jì)以來的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng),其使廬山地塊斷裂上升至目前海拔高度達(dá)1474m(最高峰:漢陽峰)的獨(dú)立山體,形成了較為完整的土壤垂直帶譜,從而為教學(xué)和科研提供了良好的天然場所。廬山在氣候上處于中亞熱帶的北緣,地貌和水文等因素對土壤的形成和發(fā)育起著一定的作用,影響到局部地區(qū)土壤發(fā)育的方向,這就決定了廬山地區(qū)植被、土壤垂直帶譜的性質(zhì),也形成了某些特殊非地帶性的土壤。由于廬山獨(dú)特的地理位置、長期形成的結(jié)果以及特殊的氣候特征,產(chǎn)生了廬山土壤與植被明顯的垂直分布特點(diǎn),為我們觀察和研究廬山土壤提供了良好的條件。關(guān)于土壤垂直分布特征的研究已見過報(bào)道,而針對廬山土壤垂直分布規(guī)律研究的報(bào)道卻很少。本文研究了廬山土壤類型特點(diǎn)及其垂直分布規(guī)律,旨在為合理開發(fā)利用廬山景區(qū)土壤資源和維護(hù)廬山自然生態(tài)景區(qū)提供理論依據(jù)。1車間生物資源豐富調(diào)查研究區(qū)域?yàn)閺]山,該區(qū)位于江西省北部,九江市南部,西北瀕臨長江,東南瀕臨鄱陽湖,北緯29°28′～29°45′,東經(jīng)115°50′～116°10′,面積302km2。廬山是由于地殼運(yùn)動(dòng)所形成的地壘式斷塊山,其周圍是低矮的丘陵和湖泊,地處中國亞熱帶東部季風(fēng)區(qū)域,面江臨湖,山高谷深,具有鮮明的山地氣候特征。年平均降水1917mm,年平均霧日191d,年平均相對濕度78%,每年7—9月平均溫度16.9℃,夏季極端最高溫度32℃。最高漢陽峰海拔1474m比周圍的平原高出大約1440m,屬于中山類型。另外廬山生物資源豐富,森林覆蓋率達(dá)76.6%,高等植物近3000種,昆蟲2000余種,鳥類170余種,獸類37種。調(diào)查研究按一定路線(廬山南山腳至山上、廬山牯嶺街—漢陽峰—大月山簡易公路、廬山老酒廠—仙人洞、蘆林飯店—植物園—含鄱口、黃龍?zhí)丁獮觚執(zhí)丁龑殬?對廬山幾個(gè)主要土壤類型垂直分布規(guī)律及其養(yǎng)分進(jìn)行調(diào)查研究,土壤養(yǎng)分采用常規(guī)分析方法測定。2研究結(jié)果2.1土壤類型的垂直分布特性廬山土壤因其獨(dú)特的形成過程和地理位置,具有明顯的地帶性。依據(jù)廬山所處地理位置和常綠闊葉林植被分布特點(diǎn),廬山地區(qū)水平地帶土壤分布主要為紅壤。但是隨著海拔高度的上升,生物、氣候依次變化,土壤類型呈現(xiàn)出明顯垂直地帶性的分布特征。由上而下土壤類型依次為山地紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地棕壤、山地草甸土。2.2廬山垂直土壤類型特征2.2.1山地土壤剖面形態(tài)組成廬山山地紅壤與我國亞熱帶地區(qū)紅壤一樣分布于海拔500m以下的低山丘陵地帶,植被為天然常綠針闊混交林,馬尾松以及灌叢草本。成土母質(zhì)主要為石英砂巖、花崗巖、片麻巖等風(fēng)化的殘積物和坡積物。從土壤診斷剖面來看,具有明顯的富鋁化成土過程,說明成土過程中有紅壤化的性質(zhì)。現(xiàn)以通遠(yuǎn)公路,海拔155m處山地紅壤為例,從剖面形態(tài)組成來看,各層次間質(zhì)地較均勻,土層厚度達(dá)1m以上,屬于坡積物。剖面構(gòu)型為A-B1-B2-BC,其形態(tài)特征見表1。2.2.2土壤理化性質(zhì)的分布廬山的黃壤分布在海拔500～900m的地帶,局部地區(qū)也可達(dá)1000m左右。由于地處山地,日照少、云霧多、濕度大,導(dǎo)致土體經(jīng)常處于濕潤狀態(tài),富鋁化強(qiáng)度相對紅壤為弱,鹽基淋溶強(qiáng)度也較紅壤弱,土體發(fā)生黃化,有機(jī)質(zhì)累積作用明顯。植被為亞熱帶常綠針闊混交林,部分為落葉闊葉林。成土母質(zhì)也都主要為石英砂巖等風(fēng)化的殘積物和坡積物?，F(xiàn)以蘆林飯店,海拔1030m為例,母質(zhì)為砂巖風(fēng)化的坡積物,土壤質(zhì)地以上壤質(zhì)下輕粘為主,土層較厚,從上至下分為3層;剖面構(gòu)型分別為AO-Ah-A-AB-B1-B2,其形態(tài)特征見表2。2.2.3山地一般植被特點(diǎn)山地黃棕壤分布于海拔900～1200m地帶的各種母質(zhì)上,局部地區(qū)海拔可達(dá)1300m左右。成土過程中具有坡積作用明顯、土體較松、厚薄不一等山地土壤的一般特點(diǎn),該類土壤均分布于山體上部,溫涼濕潤,林被茂密,有機(jī)質(zhì)累積速度較黃壤大,淀積粘化與富鋁化的成土作用特征明顯。植被以常綠針闊混交為主,伴有落葉闊葉混交林,郁閉度高?，F(xiàn)以漢陽峰,海拔1310m處土壤剖面為例,母質(zhì)也為砂巖風(fēng)化的坡積物,土壤質(zhì)地以上壤質(zhì)下輕粘為主,土層較厚分為上、中、下3層,剖面構(gòu)型為A0-Ah-AB-B-BC-C,其形態(tài)特征見表3。2.2.4風(fēng)積物、開發(fā)山地棕壤分布于海拔1200m以上的山地,植被為柳杉、黃山松和灌叢草類。母質(zhì)主要為砂巖風(fēng)化的坡積物,局部地區(qū)還有風(fēng)積物。有機(jī)質(zhì)含量較高,粘粒下移現(xiàn)象不甚明顯。由于山地降水較多,物質(zhì)有一定的淋溶,其它性質(zhì)與山地黃棕壤相似?，F(xiàn)以大月山路旁的土壤剖面為例,母質(zhì)為砂巖風(fēng)化的殘積物,土壤質(zhì)地以上壤質(zhì)下輕粘為主,土層較厚,分為上、中、下3層,從土壤診斷剖面來看剖面構(gòu)型為Ah-A-B-C,其形態(tài)特征見表4。2.2.5大月頂天臺階段山地草甸土分布于山頂比較平緩地段,面積較小,是山地垂直帶譜中分布最高的土壤類型。植被為山地草甸群落。在大月山頂、漢陽峰頂部一帶可見這類土壤,但由于人類建筑利用,大月山頂?shù)拇祟愅寥酪阎饾u減小。草本植被生長旺盛,不論地表或地下,都積累了大量的有機(jī)質(zhì),因此,土壤形成的生物過程旺盛,但由于暖濕的生長季節(jié)不長,土壤經(jīng)常保持濕潤,氣溫低、濕度大、多云霧,有機(jī)質(zhì)分解緩慢,較淺的土層,積聚了大量的有機(jī)質(zhì),形成暗黑色或棕褐色的腐殖質(zhì)層,剖面構(gòu)型為A0-Ah,土壤質(zhì)地以壤質(zhì)為主,土層較薄分為上下2層,其形態(tài)特征見表5。2.3不同地形條件對土壤表層有機(jī)碳的影響由表6分析可知,廬山不同類型土壤,由于母質(zhì)大都為石英砂巖殘積物或坡積物,少部分為風(fēng)積物、第四紀(jì)冰磧物,所以質(zhì)地相似,介于重壤到輕粘之間。各土壤中有機(jī)碳、全N、速效N、速效P、速效K、代換性鹽基及鹽基飽和度均隨土層的加深呈現(xiàn)遞減的趨勢,這與其地面生長的植物類型及其凋落物密切相關(guān)。土壤pH值介于4.5～5.7,呈酸性或強(qiáng)酸性。各土壤速效磷含量較低,變幅較大而表層速效鉀含量除山地紅壤低于50mg/kg外,其它土壤表層速效鉀含量均高于90mg/kg。另外,地帶性土壤表層有機(jī)碳大體上隨著海拔的升高逐漸增大,隨土層的加深逐漸減少(圖1),其含量除取決于山地氣候外,很大程度上取決地上植被枯枝落葉的多少。其硅鋁率或硅鐵鋁率隨著海拔的升高逐漸增大(圖2),從大到小依次表現(xiàn)為:山地草甸土,山地棕壤,山地黃棕壤,山地黃壤,山地紅壤。這與海拔升高,濕度增大,土壤生物富集作用明顯,脫硅富鋁化作用依次減弱,土壤中的鐵、鋁水化作用增強(qiáng),土體中的SiO2流失相對減少,土壤脫硅富鋁化程度減弱相一致。3廬山垂直帶的特點(diǎn)是非地帶性土壤和母質(zhì)的剖面3.1地表紅土層結(jié)構(gòu)山地古紅土是一種埋藏土,在山體未抬升之前形成的紅土壤,后經(jīng)搬運(yùn)堆積而至。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)離大月山頂1000m左右的公路邊,海拔1250m一帶可見被雨水沖刷裸露出地表的紅土層,上部0～48cm是棕壤土,48cm以下土層里面夾雜大小不均的具有明顯棱角的石塊(砂巖碎塊)的紅土層,結(jié)構(gòu)為粒狀,有土壤凍融之痕跡,可見廬山存在濕熱地貌遺跡和部分寒凍與泥石流地貌特征,也是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對土壤侵蝕與堆積過程的作用。所挖剖面母質(zhì)為殘、坡積物,土壤質(zhì)地以上壤質(zhì)下輕粘為主,土層較厚,分為上、中、下3層,剖面構(gòu)型為A0-Ah-A-B-C,其形態(tài)特征見表7。3.2巖石礫土模型廬山土壤母質(zhì)類型較多,大都為石英砂巖風(fēng)化的殘積物或坡積物,也有頁巖風(fēng)化的殘積物或坡積物,少部分為風(fēng)積物。另外在海拔800m左右的地方發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)紋紅土母質(zhì),母質(zhì)間夾雜著大小不規(guī)則砂巖石礫,剖面構(gòu)型為A0-Ah-A-B(表7)。據(jù)研究,這種網(wǎng)紋紅土形成于更新世(Q2),而中更新世時(shí),我國東部的氣候,大都較現(xiàn)代濕熱,適合網(wǎng)紋紅土發(fā)育的中亞熱帶森林氣候區(qū)的北界可達(dá)北緯34℃左右,大致相當(dāng)于現(xiàn)在山地黃壤的上限。同時(shí),中更新世的廬山海拔較現(xiàn)在低,經(jīng)過“鄱陽—大姑—廬山冰期和間冰期”的濕熱氣候風(fēng)化、淋溶和淀積后形成網(wǎng)紋紅土。至中更新世以后的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使廬山發(fā)生強(qiáng)烈的斷塊上升,網(wǎng)紋紅土才抬升到目前這樣的高度,中更新世以后,廬山大約抬升了200～300m,因此,山上網(wǎng)紋紅土母質(zhì)是在廬山新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升之前的中更新世時(shí)形成的。4山地土壤類型的垂直分布土壤作為巖石風(fēng)化和生物共同作用的產(chǎn)物,是支持生命系統(tǒng)的重要組成部分之一,是農(nóng)林業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。氣候、生物、母質(zhì)、地形、時(shí)間、內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用以及人類活動(dòng)等因素都對土壤的發(fā)生發(fā)育產(chǎn)生影響,而且這些因素的不同組合,對土壤的綜合作用不同,從而產(chǎn)生不同的土壤類型。因此廬山由下而上依次形成山地紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地棕壤、山地草甸土等地帶性土壤。由于廬山特殊的地理位置和氣候條件,決定了該區(qū)土壤類型及其養(yǎng)分分布均具有明顯的垂直地帶性特點(diǎn),有機(jī)碳含量和硅鐵鋁率都是隨著海拔的升高而升高。又因新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使廬山發(fā)生強(qiáng)烈的斷塊上升,使其在高海拔處出現(xiàn)了古紅土及網(wǎng)紋紅土母質(zhì)。此外,廬山土壤的垂直地帶性分布還受坡向等因素的影響,同一地帶性土壤類型在南、北坡海拔高度略有差異(圖3)。由于地理位置和地形等因素不同,土壤垂直帶譜由南向北緯度的不斷升高,不同山地土壤類型垂直分布高度也依次下降,如江西省南部齊云山的山地草甸土分布在海拔1900m左右,中部武夷山的山地草甸土分布在海拔1800m左右