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新疆天山北坡雪岭云杉林下土壤的发生分类及其与林业的关系



全 文 :新疆天山北坡雪岭云杉林下土壤的发生
分类及其与林业的关系
庞 钝 寿
一 、 前言
新疆天山北坡的雪岭云杉是新疆用材林的主要树种 之一 。 雪岭云杉的生长除了受山
地气候和地形影响之外 , 土壤对其生产也有着极其密切的关系 。 雪岭云杉的生长发育 、
蓄积量 、 地位级以及抚育更新等等 , 往往因土壤不 同而有差异 。 雪岭云杉林下发育的土
壤不具有灰化现象 , 并有它独特的成土环境和过程 , 及其一系列的生物理化性状和改良
利用途径 , 所以很值得加以研究 。
二 、 留岭云杉的生长及林下土坡发生发育的条件
新疆天 山北坡的雪岭云杉主要生长在海拔 1 4 0 0一 2 8 0 0米之间的阴凹坡面上 , 坡度一
般在 1 5 “ 一 40 “ 之间 。 这里的年降水量 40 0一 8 50 毫水 , 降水的特点是以降雨为主 , 占全年
降水的 70 % 左右 , 并且多集中在五月至八月 , 降 雨频 率大 而强 度小 。 年蒸发 量 1 0 0 0
一 1 4 0 0毫米 , 每年 5一 9月份蒸发量较大 。年平均温度 2 “一 3 “ C , 各月平均气温的分异情况
如图 1 。 一月份极端最低气温 一 28 “一 一 37 “ C , 七月份极端最高气温 29 。 一 3 “ C , 无霜
期 60 一 90 多天 。 > 1 0 “ C积温 1 1 0 0一 1 31 7 。 。 冬季寒冷而较长 , 土壤封冻一般在 十一月中
下旬 , 翌 年四月下 旬 ( 五月上旬 ) 开冻 , 土壤冻结深度一般在 50 一 1 0 厘米之间 。
雪岭云杉 ( iP 。 e a 头 h r e n k i a n a ) 在新疆天山北坡一般呈纯林分布 , 还有雪岭云
杉与天山 桦 ( B e t u l a t i a n s e h a n i e a R u P r ) 、 天 山 花揪 ( S o r b u s t i a n s C h a n i。 a )
不「I山柳 ( S a l i x X e r o Ph i l a F l o P r e ) 等树种的混交林 。 在郁闭度较大 的雪岭云杉 纯林
中没有下木 , 林中有极少草类生长 , 林地显得干净 , 但 林 地 湿 润 , 所 以 拟 垂 枝 薄
( R h y t

i d i a d e IP h
u s t r i q u s t u s H e d w ) 和其他薛类生长较多 。 在混交林中下木 及 草
类生长较多 , 下木多为刺 毛 忍 冬 ( l。 n i e e r a h i s P i d o ) , 阿 氏 蔷 薇 ( R s a : l b e : t i
R g l ) 和黑果构子 ( C t o n e a s t e r m e l a n o C a r P a ) 等灌木。 草类主 要 有 山 芹 ( A e -
9 0卯 d i u 解 a l P e s t r e l o f b ) , 苔草 ( C a r e x s P P ) , 天 山 莺 尾 ( I r i s t i a o s e h a n i e a
( M a x i m ) V V e d )
, 红花鹿蹄草 ( P y r o l a i n c a r n a t a ) , 侧花鹿蹄 草 ( R a m i s C h i a
S e e o n d a )
, 唐 松 草 ( T h a l i e t r u m s P ) , 乳 菊 ( M u l g e d i n m a z u : e u m ) , 党 参
( C o d o n o P , i s a v a t a ) 和斑兰 ( G o o d y e r a r e P e n s ( l ) R . B r . ) 等 。
雪岭云杉林下的土壤主要发育在黄土状母质上 , 其次还有发育在砾岩 、 砂岩 、 石灰
岩 、 板岩 、 花岗岩等岩石的风化坡积物上 。
三 , 甘岭云杉林下的土城形成和发育
1 4 5
DOI : 10. 14100 /j . cnki . 65 -1039 /g4. 1980. 00. 022
在新疆天山北坡雪岭云杉林的特殊森林生物地理条件卞 , 母质与生物气候之间的相
互作用 , 进行物质和能量交换过程所产生的森林土壤 , 与其他地区针叶林下发育的土壤
的根本区别 , 主要在于它的腐殖质累积过程强 , 土壤义不具灰化现象 。
雪岭云杉和其他树种以及草类等植被不断地向地表补给植物的残体落叶 , 这些有机
物质在较湿润而低温 , 土壤酸碱度中性 、 近中性 , 以及通气条件适中的情况下 , 促进了
腐殖质化过程的进行 。 因此 , 土壤腐殖质层 ( A “ ) , 一般含腐殖质 10 %左右 。 土壤 腐
殖质化过程主要特点 , 是以胡敏酸类腐殖质累积为主 。
雪岭云杉林下的枯枝落叶层的粗灰分含量高达 1 5一 20 % , 其中C a O 和M g O的 含 量
占2 0一 21 % , 从而在生物循环过程中不断保持着土壤中有足够盐基物质 。 加之降雨频率
大而强度小 , 林冠对降水阻滞作用使土体的淋溶作用大大减低 , 因此 , 在含钙质丰富的
黄土状母质上使土壤不能进行灰化过程 。 这类土壤不发生灰化现象 , 在土壤剖面形态特
征方面有以下特点 。 土壤剖面构造没有灰化层 , 但是一般都具有下列形态特征 。
层 , 枯枝落叶及半分解物组成 ,
层 , 租腐殖质呈细锯沫状或乱发状 , 松软有弹性 , 黑褐 , 湿润一潮湿 , 土质 不
A
多 ,
A
“ , 细腐殖质与矿质土体 已充分混合 , 黑褐色 , 稍紧而有点松软之感 , 一般 为轻
壤 , 小粒状及团块状 ,
B层 , 腐殖质含量与上层相比则显著下降 , 所以土层一般呈淡褐或灰棕或灰黄 色 ,
机械组成较粘重 ,
C层 , 颜 色浅淡 。
现以 63 一 7 0 4 0号土壤剖面为例
土壤剖面位于新疆天 山北坡中段 , 喀拉乌成山 , 乌鲁木齐南山 , 中山带 , 海拔 2 2 0 8
米 , 东北坡向 , 坡度 20 “ , 母质为黄土坡积物。
林型属于中山厚层土壤云杉纯林 。 林分平均直径 17 厘米 , 林分平均高 16 米左右 , 林
分组成为 10 云 , 疏密度 0 . 8 , 蓄积量 1 15 立方米 /公顷 , 云杉 平均年令80 一 1 10 年 。
林下有山柳 、 水拘子等生长 , 草被有庸松草 、 粘草 、 党参 、 天山茸尾和山芹等 , 地
表还有解类生长 。
A
、 。 层 , O一 3厘米 , 暗褐色 , 湿润 , 有弹性 , 过渡明 ;
A’ 层 , 3一 8厘米 , 黑褐色 , 稍湿润 , 疏松 , 细锯沫状 , 有弹 性 , 根 多 , 过 渡 明
户“ 层 , 8一 15 厘米 , 黑褐色 , 稍湿润 , 稍紧实 , 轻壤 , 小粒状 , 根 多 , 过 渡 明 ,
B层 , 15 一 36 厘米 , 淡灰棕 , 稍湿润 , 紧实 , 粒状 , 团块 , 中一轻壤 , 泡沫反应 在
3 1厘米处出现弱 , 根多 , 过渡明 ,
B C 层 , 36 一 63 厘米 , 褐黄 , 稍湿润 , 紧实 , 粉沫状 , 轻壤 , 有白色点状新生 体 ,
抱沫反应强 , 根较多 , 过渡明 ,
C
: 层 , 63 一 89 厘米 , 黄带浅灰棕 , 湿润 , 紧实 , 轻壤 、 块状 、 泡沫反应强 , 有根 ,
过渡明 ,
C
: 层 , 89 一 1 61 匣米以 ’ 一下, 黄 , 湿 , 紧实 , 轻壤 , 泡沫反应强 , 有根 。
土壤交换性能更表明土壤不具有灰化现象 。 研究资料表明 , 这类土壤的吸收复合体
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近盐基饱和状态 (表 l ) 。
就土壤中碳酸钙的动态而论 “ 新疆天山北坡雪岭云杉林下土壤的水分条件 , 虽然不
象湿润地区的林下土壤那么丰硕 , 但是在雨季仍然有不同数量的水分向土体下部渗透 ,
土壤中碳酸钙也随之产生不 同程度的季节性淋溶和淀积作用 。 根据几个主要亚类的碳酸
盐剖面研究资料表明 , C a C O 3在山地淋溶黑褐色森林土剖面中有明显的淋溶淀积现象 ,
并且有钙积层 ( 表 4 ) 。 在普通和碳酸盐黑褐 色森林土剖面中则无明显的淀积现象 ( 表
1
,
5 )

在 C a O 含量方面 , 由于雪岭云杉及其他树种和草头的生物积钙作用 , 使土壤剖面上
部C a O含量增多 , 又因前述的淋溶作用 , 使土壤中 C a CO : 向下移动 , 引起剖面中部C a O
含量减低 , 下部 C 。 O 含量增高 ( 表 2 ) 。 这种积钙的特点无疑可以表明山地黑褐 色森林
上 , 在其成土条件的影响下 , 具有明显的生物积钙过程 , 在淋溶作用较强的 山地淋溶黑
褐色森林土剖面中 , 有一定程度的淋溶作用 ( 表 4 ) 。
M g O在剖面中分布是比较均匀的 ( 表 2 ) , 这可能与镁盐多呈难溶状 态 , 没 有 明
显移动和累积过程有关 。
由于前述的生物积钙和碳酸钙淋溶淀积作用的影响 , 使 C a O在剖面中的分布有上 、
下部增高特点 , 因而 51 0 : 和 A ! : O : 在剖面上 、 下部的 含量相对减少 ( 表 2 ) 。
生物小循环是土壤中植物营养元素不断向表层聚积的途径之一 , 土壤肥力的不断提
高也正是要依靠这一途径的继续 。 雪岭云杉林下发育的土壤的生物的小循环特别显著 ,
使土壤中植物营养要素— N 、 P 、 K 不断向表层累积 ( 表 1 、 2 、 4 、 5 ) 。土壤烧失量在表层高达 50 一 75 % , 这种现象与表层有机物质的含量高有关系 。 剖面
亚表层 、 中部及下部的烧失量较低 , 大约 7一 8% ( 表 2 ) , 这可能是由于母质和土壤的
化学风化度较低 , 二氧硅含量高 , 含水三氧化铝 、 铁的含量较富铁铝水化物的土壤 ( 如
红壤 ) 低所致 。
土壤具有粘化现象 , 反映在上壤机械组成中 , 粘粒部分相对含量较多。 同时土体受
到物理淋溶作用而产生粘粒移动 , 使 B层的机械组成中粘粒部分 (粒径小于 0 . 0 1毫米 )
相对含量增高 ( 表 3 ) 。 这个特征可以认为在一年中有明显的干湿气候 条 件 , 干 季 较
长 , 湿季出现在最热的夏季 。 由于最高温度和最大湿度同时发生 , 增强了土壤的风化作
用和次生粘土矿物的形成 , 在湿季土体中的物理淋溶作用不强的条件下 , 土壤中的粘土
矿物不受破坏 , 由剖面上部往下移动 , 在土壤剖面中层或下层粘粒有明显的增加 , 表现
了明显的粘化作用 。
四 、 留岭云杉林下土坡分类命名的商榷
新疆天山北坡雪岭云杉林下土壤的生成发育过程 , 处于温带荒漠山地的中山和亚高
山带 , 由于成土环境条件的作用和成土过程的结果 , 使雪岭云杉下发育的土壤具有黑钙
土和褐 色土的过渡性特征 。 但是 , 雪岭云杉等森林植物的显著影响 , .在上壤形成和发 育
过程中 , 出现独特的物质交换与能量转化的情况 , 形成森林土壤的特殊剖面构造和独 自
具备的理化生物性状 。 根据上述情况 , 发育在天山北坡雪岭云杉林下的土壤 , 命名为山
地黑褐色森林土或简称黑褐土 。 这是土类的名称 。
新疆天山是东西向的巨大 山系 , 由于所处的地理位置和垂直高度的不同 , 雪岭云杉
14 7
林的生长和土壤形成的其他条件 , 也发生了东西区域和上下垂直带的明显分异性 , 这种
生物地理因子的差别对成土过程也有极大的影响 , 这些影响的结果可以根据土壤碳酸盐
淋溶程度及其在剖面中积聚的特征 , 将山地黑褐 色森林土划分为山地淋溶黑 褐 色 森 林
土 、 山地普通黑褐色森林土和山地碳酸盐黑褐色森林土三个亚类 。 另外还有人为对雪岭
云杉林的经营管理方式的不同或因放牧 , 或因林木自然稀疏而草类侵入林地 , 影响了林
木的生长 , 引起林地生草化的发生 , 甚至还有其他原因 ( 雷电起火等 ) 破坏 了 整 片林
斑 , 引起土壤严重流夫 。 在这些情况 卜, 又可根据林地土壤的生草化过程的强弱 , 以及
土壤形成发 育时间的长短差异 , 再将该土壤划分出山地生草黑褐色森林土和山地原始黑
褐色森林土二个亚类 。 在上述五个亚类当中 , 前三个亚类具有山地黑褐 色森林土的典型
性状 , 后两种是同其他土类过渡的类型 。
根据亚类在成土过程中的分异性 , 土属需要依亚类不同而分别划定 。 在淋溶黑褐色
森林土中 , 可根据碳酸盐在音」面中淋溶强度划为弱度 ( 泡沫反应出现在 40 一 50 厘米 ) 、
中度 ( 泡沫反应出现在 50 一 70 厘术 ) 和强度 ( 泡沫反应出现在 7 0厘米以下 ) 三个土属 。
普通黑褐土的土属待定 。 碳酸盐黑褐土的土属根据土体中碳酸盐积聚的深度划分二个土
属 , 其一为表积碳酸盐上的泡沫反应出现在 5 座米以上 ; 亚表积碳酸盐土的泡沫反应出
现在 5一 25 厘米 。原始黑褐土的土属根据上壤的冲刷和埋藏特征划分二个土属 。 其一是 冲
刷型黑褐土 , 地表有冲刷痕迹 , 剖面发育较弱 , 腐殖质层一般薄于 10 厘米 ; 其二是具有埋
藏层的黑褐土 , 在土壤剖面的不同深度具有埋藏层 。 生草黑褐土可根据生草强度划分三
个土属 , 其一为 弱度生草土 , 在土壤表层没有形成生 草层 , 但表层有较多的草根盘结 ;
其二为中度生草土 , 其生草层薄于 5一 6厘米 ; 其三为强度生草土 , 生草层 6 厘米以上 。
土种划分的讨论 。 根据研究证明 , 土层厚度对云杉生长发育有密切关系 。 若土层薄
保水保肥力差 , 云杉易发生风倒现象 ; 土层厚者保水保肥力强 , 适宜云杉生长发 育 。 在
分类时我们认为应该将土层厚薄区分出 报 , 力体业生产提供土壤的指标 , 所以在分类系
统中土层厚度作为土种划分依据 。 土种划分三个 , 其一为薄层土 , 土层厚度 薄 于 50 厘
米 , 一般分布在 40 “ 以上的坡地 上 , 由于土层薄云杉 生长 易 发 生 风 倒 现 象 , 水分在
土壤 中易发生流失 , 保水保肥力差 , 因此云杉往往不能旺盛生长 ; 共二为中厚土 , 土层
50 一 1 5 0厘米 , 一般分布在 2扩一 4 0 “ 坡地上 , 土壤保水保肥性能较好 , 因此云杉发育中
等 ; 其三 , 厚层土的土层厚度大于 15 0厘米 , 一般分布在小于 25 。 坡地上 , 土壤肥力条件
较好 , 云杉生长旺盛而且材质优异 。
变种依土壤质地进一步划分为轻壤 、 中壤相玉壤… … 等 。
五 、 山地黑褐色森林土的亚类及其与雪岭云杉生产的关系 。
山地黑褐色森林土的不同亚类 , 不只是土壤形成条件和土壤性状有差别 , 就是共上
生长的雪岭云杉林也有差异 。 这些差异反应在雪岭云杉林的经营管理方面也有不同 , 下
面分别说明 :
( 一 ) 山地淋溶黑褐 色森林土
主要分布在巩留 、 特克斯 、 昭苏 、 玛纳斯和乌鲁木齐林区 , 山地森林一草甸带的雪
岭云杉林 _ 「发育着这种土壤 。
这种上壤的林 下地被物 , 主要是薛类或生 一民一些很稀疏的草类 , 形成薛类一云杉林
1 4 8
或薛类疏草一云杉林 。
土壤剖而性状可概括为下而数点 :
首先 , 腐殖质下淋作用咬强 , 被染色的 土层较厚 , 因此腐殖质过渡层一般有 30 一 4
厘米。
第二 , 碳酸盐淋溶现象明显 , 所以剖面上部没有泡沫反应 , 泡沫反应一般在 50 一70
厘米以下出现 , 剖面下部 90 一 1 0 厘米之间常有明显的钙积层 ;
第三 , 土壤结构在剖面土部一般为小粒状及闭块状 , 下部多为片状和乳渣状 , 土壤
湿度一般为湿润一湿 ,
第四 , 土壤 : PH值在 A , 层和 A “ 层为 6 . 5左右 , B层为 6 . 6一 7 . 0之间 , 钙积层 8 . 0左
右 。
土壤化学分析资料表明 : A “ 层和 B层土壤盐基饱和度较低 , 一般为 8 %左右 。 土壤
腐殖质在 lA/ 层为 8 %左右 。 C a C 0 3在 B C和 C “层有明显的聚积 。
林木生产力 , 在鸟鲁木齐 、 昌吉林区 , 由于这种土壤分布在较高的海拔地形上 ( 一
般海拔 2 3 0 0一 2 4 0 0米以上 ) , 土壤 5 0一 60 厘米深处常出现冻土层 , 使下渗水分不断变为
固态水 , 土温又低 , 则影响到云杉根系的生长活动 , 土壤微生物因土温低活 动 亦 不 旺
盛 , 以致影响到土壤养分状况 。 随海拔高度增加 , 山坡逐渐加陡 , 土层变薄 , 这些都成
为云杉生长缓慢 , 林冠稀疏 , 生产力低 ( V 、 W地位级 ) , 倒木较多和林木老衰较早的
原因 。 因而在森林经营管理方面 , 应该更新择伐 , 严禁皆伐作业 。 在伊犁谷地的巩留 、
特克斯 、 昭苏林区的水热条件对雪岭云杉生长发育有较好 影响 , 林木生产力也比较高 ,
但在海拔 2 5 0 0以上 , 由于山势的逐渐增高 , 立木生产力逐渐递减。
( 二 ) 山地普通黑褐色森林土
主要分布在新二台 、 乌苏 、 沙湾 、 玛纳斯 、 乌鲁木齐和阜康林区 , 山地森林一草甸
草原带的雪岭云杉林下发育着这种土壤 。
这种土壤上生长的林下地被物有草类及瀚类 , 形成草类一云杉林或草类一薛类一云
杉林 。
土壤剖面性状可概括为下面几点 :
首先 , 腐殖质过渡层厚度有 15 一 30 厘米 ,
第二 , 泡沫反应一般出现在 25 一 40 厘米。 C层有白色丝状碳酸盐新生体 ;
第三 , 土壤结构上部呈小粒状 , 下部为块状 ;
第四 , 土壤 P H值在 A层为 6 . 5一 7 . 0 , B层为 6 . 7一 7 . 5 , C层为 7 . 5一 7 . 7 。
化学分析资料表明 : A “ 和 B层土壤盐基饱和度 界于 90 一 94 % 。 土壤腐殖质在 A “ 层
为 9 %左右 , B层以下含量逐渐减少 , 约在 4 %左右 。 C a C O 3在 C层含量在 1 一 12 %之
间 。
林木生产力 , 雪岭云杉在这种土壤 上生长最好 , 因为坡度较缓 , 土层厚 , 土壤渗水
保水保肥性能较好 , 土壤温度和湿度适中的关系 , 林木生产力较高 。 因此这种土壤是新
疆天山地区雪岭云杉木材生产的主要基地 , 也是今后永续作业的地区 , 在条件具备的情
况下可引种 一些速生针叶树种— 落叶松 。 为了充分发挥这一带雪岭云杉生长的良好条件 , 在经营利用方面还应该注意合理采伐和及时抚育更新 。
下4 9
(兰 ) 山地碳酸盐黑褐色森林土
主要分布在木垒 、 阜康 、 乌鲁木齐 、 玛纳斯 、 沙湾和乌苏林区 , 山地森林一草原带
的雪岭云杉林下发育着这种土壤 。
这种土壤上生长的林下地被物有比较茂密的草类和灌木 , 而薄类生长较差 , `准低凹
遮阴处的薄类生长尚好 , 形成草类一云杉林或灌木草类一云杉林 。
土壤剖面性状可概括为下面几点 :
首先 , 腐殖质层一般有 15 一 25 厘米 ;
第二 , 土壤淋溶作用弱 , 因此全剖面有泡沫反应 , 或则 20 厘米左右处出现较多的碳
酸盐新生物 ,
第三 , 土壤结构在 A “ 和 B层呈小粒状 , C层为块状 ,
第四 , 土壤 P H 值在 A层为 6 . 7一 7 . 2 , B层为 7 . 1一 7 。 2 , C层为 7 . 4一 7 . 5 。
土壤化学分析资料表明 : 土壤盐基饱和度界于 98 一 10 0% 。 土 壤 腐 殖 质 在 A “ 为
9
.
0 %左右 。 C a C O 3含量在亚表层即达 1 % 以上 , 母质层含 C a C O : 12 %左右 。
林木生产力 , 因为气候干旱 , 雨量逐渐减少 , 土壤湿度小 , 常成为限制云杉生长的
主要因素 , 雪岭云杉林的林相极其稀疏 , 林分条件不如山地森林一草甸草原带中的雪岭
云杉林 。 今后采伐利用时要注意保持林地一定程度的郁闭条件 , 否则透光过度使土壤湿
度条件更加恶化 , 影响云杉的更新和生长 。 这类土壤上的林木应 当力求保护 , 进行更新
择伐 , 同时可考虑引种一些适当耐旱的针阔叶树种 。
( 四 ) 山地生草黑褐色森林土
一般分布在中低 山森林草原带 , 或森林采伐过渡而草甸草原植被侵入的林地 。
因林木稀疏 , 林下生长有很多的多年生莎草科和禾本科草类 , 生草过程形成的生草
层代替了枯枝落叶层 。
林木生产力 。 这种土壤由于生草层的存在 , 不论是天然或人工更新云杉幼苗都 难生
长发育 , 因为雪岭云杉小苗幼弱 , 吸收水分或养分都竟争不过草本植物 。 在生长季节 ,
雪岭云杉幼苗隐埋在茂密的草丛之中 , 长久之后不能健壮生长而逐渐死亡 ; 另外还有牛
羊畜群常常到这种林地放牧 , 畜群采食过程中幼树往往遭到损坏 。
鉴于上述情况 , 在 山地生草黑褐色森林土上 , 可采取斑状破除生 一草层 , 使自然落下
的雪岭云杉种子能与土壤直接接触 , 并给之一定营养面积 , 使幼苗健壮生长 , 以促进雪
岭云杉 自然更新 ; 当人工抚幼更新时也可采用斑状铲除生草层后栽植雪岭云杉幼苗 ; 每
年生长季还需除草抚幼 , 直至幼树长到一米高左右 , 幼树超过当地草类高度 。 自然或人
工更新的同时还需要配合封山育林措施 , 避免畜群进入林地损坏幼树 。
( 五 ) 山地原始黑褐色森林土
主要分布在幼年雪岭云杉林或火烧迹地上 , 或因冲刷露出底土 , 有时在山坡中部以
下地段的土壤中发生埋藏现象 。 在这些心土或新近坡积物上 , 经过较短暂的 ( 幼年林一
般只有20 一 30 年 ) 森林成土过程 。 土壤剖面分化较弱 , 腐殖质层薄 , 一般小于 10 厘米 ,
有较明显未被土壤吸收的粗腐殖质层 , 而没有明显的细腐殖质层 , 全剖面几乎都有泡沫
反应 。 在火烧迹地的林下土壤里往往存在有黑色炭屑。
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