)高寒土
高寒土
高寒土高山草原土和亚高山草原土相当于美国土壤分类中软土纲内的冷冻性冷凉软土（Cryuborolls）和钙积的冷冻性冷凉软土（Calciccryoboroll），联合国土壤分类中黑钙土（Che－rnozems）内的钙质黑钙土（Calcicchernozems）或淋溶黑钙土（Luvicchernozems）、钙质土中的淋溶钙质土（Luviccalcisols）和栗钙土（Kastanozems）中的淋溶栗钙土（Luvickastanozems）和钙质栗钙土（Calcickastanozens）等某些土壤类型。
高寒土分布在高山垂直带上部森林郁闭线以上或无林的高山、高原地区，如亚洲的高加索和中亚的山原，西欧的阿尔卑斯山、巴尔干山、罗多彼山，北美的科迪勒拉山、落基山，南美的安第斯山等，在中国主要分布在青藏高原和北部的高山带上部。高寒土的面积全球未有详细统计，中国高寒土约占中国总土地面积的四分之一弱。
（一）气候
高寒土分布区的气候特点是：太阳辐射强，日照充足，热量低，气温年较差小，日较差大；冷暖干湿季节变化分明，高温同雨季一致；干冷季节长（10月至翌年5月），暖湿季短（6月至9月），风大，雷暴和冰雹多，积雪薄，保持时间短，土壤冻结期长，由于高寒土分布地域辽阔，地形复杂，与海洋的距离相差悬殊，因此，高寒土分布区的气候状况是极不相同的，总的来着，高寒土分布区在气候上属冬寒冷夏温凉型，年平均温度为-6.0～2.7℃，最热月平均温度在0～13℃之间，最冷月平均温度在－5℃～－22℃，年降水量在100～700毫米之间，降水多集中在6～9月份，高寒土区的蒸发量，变幅在1600～2300毫米之间（表4－10－1）。因此，气候上又可分为寒冷半湿润型和寒冷干旱型。亚高山草甸土和高山草甸土年蒸发量较小，降水量较丰，干燥度为1.0～1.5，属寒冷半湿润型。亚高山草原土和高山草原土，年蒸发量较大，降水较少，干燥度为1.5～5.0，属寒冷干旱型。高寒土有明显的冻期和冻层出现。
高寒土受气候条件限制，高寒土的植被为耐低温和耐干旱的高寒草甸或湿润杂草高山草甸和高寒灌丛植被，由于海拔高度及其气候差异，高寒土各类型土壤植被也有差异。亚高山草甸土气候条件比高山草甸土暖和，土壤冻结期仅90-120天，植被由蒿草属为主的多种草类组成，草本植被的组成比较复杂，不仅有一年生植物，双子叶植物较多，而且植被结构上有明显的层次分化，呈现华丽的外观，种类不下30～50种，且随所在地区和地形部位的不同优势种有所改变，在高原南缘山地或古冰碛平台上以中生草甸群落为主，由扁芒草和矮生蒿草等所组成，而在高原内部则以蒿草草甸群落占优势，主要植物有多种蒿草、圆穗蓼以及多种苔草和杂类草等，覆盖度高达70～90%，定居动物除数量较多的旱獭和啼兔外，还可见蚯蚓活动的痕迹。在与森林带上限接壤的阴坡，常有高寒灌丛出现，主要是常绿革叶灌丛、常绿针叶灌丛和高寒落叶阔叶灌丛。
高山草甸土分布区的气候较亚高山草甸土分布区寒冷，除沿河谷和湖泊有部分融区外，属于岛状和连续多年冻土区，植被类型与亚高山草甸土上的高寒草甸相似，但种类组成稍有不同，植被为高山矮草草甸或与灌丛混生，主要植物有矮蒿草和线叶蒿草、矮轴蒿草和杂草等组成一年生植物和灌木减少，垫状植物增加，草层低矮，结构简单，层次分化不明显，覆盖度也较小，为50%左右，有少数啮齿类动物穴居，蚯蚓少见。亚高山草原土的气候具有温凉半干旱、大陆性强的特点，植被为高寒草原，以羽茅、针茅、孤茅为主，覆盖度30—50%。在气候比较湿润的地方，植被中草甸成分大大增加，形成草甸草原群落，覆盖度达30～60%。栖居土中的啮齿类动物数量很多，洞穴密集。
高山草原土分布区的气候以干旱、风大、土壤冻结期长、大陆性强烈为特征，植被亦属高寒草原植被，但组成与亚高山草原有所不同，植被以针茅为主的稀矮草丛，覆盖度30—80%，地表有大量的小石砾和碎石，局部为浮沙覆盖。在气候较湿润的地方，植被中草甸成分明显增多，除大量蒿草外，还有多种苔草、高山早熟禾、葱和垫状植物，与高山草原植物组成草甸草原群落。土中啮齿类动物数量颇多，洞穴密集。
（三）地形
高寒土主要分布于高原面和高山带：亚高山草甸土所在地形为比较平缓的分水岭，古冰碛平台或地形开阔的山原面；而高山草甸土则多分布在高原面上平缓山坡、宽谷以及高山带上部起伏不大的古冰碛平台和侧碛堤；亚高山草原土多分布在宽谷湖盆区和高原宽谷周围的山地、低丘、古冰碛平台、山麓洪积扇、河、湖高阶地和冰水冲积平原等；而高山草原土分布在剥蚀高原面上较缓的丘陵、宽广的湖盆、宽谷中的洪积扇和阶地及山前古冰碛平台等。
（四）母质
高寒土的成土母质主要是由花岗岩、片麻岩、砂岩、板岩、千枚岩、灰岩等组成的残积物、坡积物、冰碛物、洪积物、冰水沉积物。在天山北坡的亚高山草甸土和高山草甸土亦有黄土母质分布，亚高山草原土和高山草原土的成土母质尚有湖积物、风积物等。
在高寒气候和高山植被以及高山效应等综合因素作用下，高寒土的形成表现出如下特点：
（一）缓慢的生物物质循环
高山植物生长的特点，许多是生长期短促，草丛低矮，生物量低，每年每公顷干草产量：亚高山草甸土600～1000公斤，高山草甸土400公斤，亚高山草原土200公斤，高山草原土300～600公斤，因此，每年遗留于土壤中的有机物质不多，但因温度低，干冷季漫长，土壤冻结，微生物活动微弱，以致死亡的根系难以分解而以有机残体或腐殖质形态积累于土壤中，土壤有机质含量，一般是亚高山草甸土＞高山草甸土＞亚高山草原土＞高山草原土。由于全年土温低，腐殖化作用弱，不利于胡敏酸的形成及芳构化程度的增大，因此其分子量较小，富里酸占优势，胡敏酸与富里酸的比值多在1.0以下。其中，高山草甸土和亚高山草甸土胡敏酸含量和芳构化程度相对较高，胡敏酸与富里酸比值为0.6～1.0，而高山草原土和亚高山草原土胡敏酸的绝对含量和相对含量以及芳构化程度均较低，胡敏酸和富里酸比值为0.4～0.5。因此，高寒土的腐殖质稳定性低，活性较大，不能与土壤矿物质紧密结合，不易形成良好结构，表层发育的多是不稳固的粒状结构。
（二）矿物化学分解程度低、淋溶作用弱
高寒土成土年龄轻，生物和化学风化作用微弱，一般土壤厚度只有50～90厘米，土壤质地较轻，矿物化学分解程度低，原生矿物以较易风化的黑云母占优势，角闪石、绿帘石含量也较高，粘土矿物只发展到水化、脱钾阶段，以水云母和绿泥石为主，稍有蛭石、蒙脱石、高岭石伴存，一般每千克粘粒含K2O45克以上，在剖面中变化较小。土壤微量元素除含硼丰富外，镓、钒、铬、钼、锰、铜、锌、钴、镍等均低于世界土壤平均含量。为了说明高寒土中元素的淋失和积累状况，假定成土过程中钛几乎不被淋失，以母质层C或BC层中元素的含量为基础进行计算，结果表明亚高山草甸土和高山草甸土中，CaO，MgO，K2O，Na2O有某些淋失趋势；亚高山草原土和高山草原土因寒冷干旱，大陆性强烈，Na2O、K2O、CaO有相当程度的积累。在剖面中，下部有不同形式的碳酸钙聚积，土壤薄片观察也表明，高寒土剖面中含铁氧化物的再分配与碳酸钙的转移均较微弱，作为土壤成熟性标志的土壤形成物多半为比较原始的类型，如高山草甸草原土的剖面中，只见有物理性粘粒胶膜和混合胶膜两种形态，在亚高山草甸土的结构面上也只见有灰色具光泽的腐殖质胶膜，反映土壤内部元素的移动积聚不大活跃。
（三）融冻形态的形成
高山高原地区每年从10月底或11月初日平均气温就降至0℃以下，土壤开始自表层向下和由多年冻土层顶向上两个方向进行冻结，但以前一方式为主。到冬季最冷时期的1月份，达到最大的冻土深度为1.5～4.0米，直到3月底或4月上旬才大部或全部融化。冻结作用对土壤的影响是，一方面由于冻结作用，产生冻结力使土壤颗粒牢固地粘结在一起，在冻结层里的胶结冰和分凝冰与土壤颗粒相互排列形成各种冻土构造，如整体状、粒状和层状结构等；另一方面，由于冻结作用产生冻胀力，在冻结过程中，由于水分转移和冰体聚集，往往具有很大的膨胀性，形成多边形土、石环、石带、石条、石网等成型的地面形态。
土壤融化与气温的季节变化大体相一致，每年从四月上旬起，地表土壤逐渐融化，5月底融深为最大融深的14%，6月底为48%，7月底为66%，至9月底10月初达到最大融深。土壤最大季节融化深度的年变化不大，如在青海西南部风火山的观测，年变幅约为5厘米，土壤的融化是由地面向下单一方向进行的。冻土层融化时，土壤液态水增加，当其下渗受阻，土体水分达到饱和或过饱和时，受自身重力的影响，容易顺坡缓慢蠕动，产生泥流、石流、滑坡以及草皮脱落等现象。
高山高原区土壤夜冻昼融频繁，当日均温在5～0℃时，夜间温度常至0℃以下，使土壤出现不稳定的夜冻昼融现象，土壤昼夜融冻层的厚度一般在3～5厘米以下，有时可达10～15厘米。高山高原区土壤的融冻作用，既受海拔高度的控制，又受到地区性自然条件的影响。在垂直方向上，高山带平缓的山坡和山间低地不仅有大面积连续的或岛状的多年冻土，而且土壤夜冻昼融频繁，融冻微形态类型多样；而亚高山带一般只有季节性冻土，七、八两个月可以不出现正负温交替，因而季节融化层厚度较大，融冻微形态发育较差。在水平方向上，高山草甸土和亚高山草甸土分布区内，土壤融冻现象较普遍而显著，发生层次分化明显，而在高山草原土和亚高山草原土分布区，一般只形成不含冰的“寒土”，缺乏明显的融冻形态特征。
此外，构造运动对高寒土形成亦有一定的影响，在中国，自上新世末期以来，随着青藏高原隆起和多次冰川作用，作为成土因素的气候、植物、地形、水文和母质等都发生过巨大的变化，土壤发育也经历了从暖湿成土周期到相对干冷成土周期的更替。因此，高山土壤中广泛地显示有相互叠置的组合剖面，表现在土壤剖面中有黄棕或棕带红的、与其上下土层无发生联系的、在暖湿气候条件下形成的土层，或者在某些现代陆成土壤剖面中存在有水成土的残遗特征等。
（一）诊断层和诊断特征
高寒土一般具有寒性土壤温度状况和胡敏酸与富里酸比值小于1.0的暗色表层，相当于把美国土壤分类系统中软土纲和始成土纲中所具有的冷冻或永冻土壤温度状况作为高寒土诊断层和诊断特性的依据。
（二）形态特征
高寒土的剖面分化比较明显，一般具有3—5厘米厚的呈灰棕或褐棕色的草皮层（O）；灰棕色或淡黄色的腐殖质层，厚约10—30厘米，具粉屑粒状、粒状或团块状结构，腐殖质层以下草根骤减，土色逐渐变淡；B层变化大；底层一般有碳酸钙聚积。土体构型为O-Ah-B－C型。
（三）理化性质
高寒土的质地均较粗，多含砾石，粘粒含量低，三、二氧化物在土体中移动不明显，粘土矿物以水云母为主。有机质含量和阳离子交换量变化大，腐殖质组成中以富里酸为主，胡敏酸与富里酸比值多低于1.0，腐殖酸中与钙结合的居多，呈酸性至碱性反应。
高寒土分为亚高山草甸土、高山草甸土、亚高山草原土、高山草原土四个土类：
高寒土亦名寒毡土，曾名黑毡土，分布于林线以上和高山草甸土之下的带辐内，如中国青藏高原东部和南部、阿尔泰山、准噶尔盆地以西山地和天山高山带下部，但海拔高度不同，低的如阿尔泰山东南部1800～2500米，高的如横断山脉中部4300～4600米，中国境内喜马拉雅山4200～4500米也有分布。亚高山草甸土是高寒土中，具有接近湿润水分状况、寒冷土壤温度状况和粗暗色表层、B层有淀积腐殖质胶膜，但缺暗色AB过渡层的土壤。亚高山草甸土剖面分化明显，具有草毡层，厚10～15厘米；棕灰色腐殖质层，厚15～30厘米；B层土色变淡。层次间过渡明显，砾石含量显著增多，有明显锈纹斑，土体中有蚯蚓活动，有蚯蚓粪迹，剖面构型为O-Ah-B－C型。
亚高山草甸土有机质含量为150—200克每千克土，腐殖质组成以富里酸为主，胡敏酸与富里酸比值0.5左右，pH5～7，CaCO3有一定淋洗，阳离子交换量较高，为24—27厘摩尔（＋）每千克土，盐基饱和度为50%左右，粘粒含量低于10%，粘土矿物以水云母、夹层水云母为主，伴有绿泥石或蛭石、高岭石。
亚高山草甸土分为三个亚类：
1.亚高山草甸土（Typicsubalpinemeadowsoil）具有亚高山草甸土类的特征。
2.亚高山灌丛草甸土（Subalpineshrubby－meadowsoil）曾名棕毡土，其上限为亚高山草甸土，下限至山地暗棕壤，为两者之间过渡类型，湿度略偏高，连群植被以灌丛为主。性态特征同于亚高山草甸土，表层阳离子交换量为20厘摩尔（＋）每千克土。
3.亚高山草原草甸土（Subalpinesteppe－meadowsoil）湿度偏低，植被变稀，草甸层变薄，腐殖质组成中胡敏酸居多，胡敏酸与富里酸比值提高，砾石腹面有少量CaCO3膜状聚积。
（二）高山草甸土（Alpinemeadowsoil）
亦名寒冻毡土，曾名草毡土，主要分布于青藏高原山地寒带标线以上4000～4500米之间，也见于川西3700～4800米的丘状高原。高山草甸土是高寒土中，具有接近半干润土壤水分状况和寒冻土壤温度状况、具有粗暗色表层、其上覆有厚度＞5厘米未分解或半分解草毡状有机物质、铁和碳弱淀积、并有呈片状结构的暗色AB过渡层的土壤。高山草甸土剖面上部有草皮层，其下为鳞片状结构，具有毡状腐殖质层，厚3—10厘米，其下为10—20厘米的细腐殖质层，淡灰棕色或棕褐色，粒状或扁核状结构，向下颜色变暗，由暗色土层向下迅速过渡为淡色母质层，剖面总厚度不超过50厘米，砾石较多，为0-Ah-AhB－C型。高山草甸土表层有机质含量100克每千克土左右，高的可达200—300克每千克土，胡敏酸与富里酸比值约1.0，pH6—7，通体无石灰反应，阳离子交换量为12—22厘摩尔（＋）每千克土，盐基饱和度50%左右，粘土矿物以水云母为主，伴有少量高岭石、蛭石。
高山草甸土分为两个亚类：
1.高山草甸土（Typicalpinemeadowsoil）具有高山草甸土类的典型特征。
2.高山灌丛草甸土（Alpineshrubbymeadowsoil）土壤湿度略偏高，连群植被杂有＞30%的灌丛植物，其余特征同于高山草甸土。
（三）亚高山草原土（Subalpinesteppesoil）
又名寒钙土，曾名巴嘎土。主要分布在喜马拉雅山、帕米尔高原、昆仑山、阿尔金山、天山和阿尔泰山等3000～4500米左右的高原宽谷湖盆区和高原宽谷周围山地。亚高山草原土是高寒土中具有半干润水分状况和寒冷土壤温度状况，在125厘米内有钙积层、或钙积特性、或石灰性的土壤。亚高山草原土剖面分化清晰，生草层厚约3—5厘米，但不形成草皮；腐殖质层厚约10—25厘米，淡黄棕色，具弱粒状结构，有明显的钙积层，石灰多以白色假菌丝，斑点状或脉纹状存在。剖面构型为O－Ah－Bk－C型。亚高山草原土有机质含量20克每千克土左右，pH7.5～8.5，通体呈石灰反应，剖面中。下部CaCO3含量100～300克每千克土，阳离子交换量为7—12厘摩尔（+）每千克土，粘土矿物以水云母、夹层水云母为主，伴有高岭石、褐铁矿、蛭石、绿泥石，剖面上下基本一致，BC层有少量长石，叶蜡石。
亚高山草原土分为两个亚类：
1.亚高山草原土（Typicsubalpinesteppesoil）具有亚高山草原土类的典型特征。
2.亚高山草甸草原土（Alpinemeadow－steppesoil）曾名山地黑钙土状草甸土、斑毡巴嘎土，形成于高山草原土和高山草甸土之间的过渡地带，湿度略高，植被中杂有草甸成分，地表有斑块状薄而松的草皮层，表层有机质含量70克每千克土以上，钙积层不明显。
（四）高山草原土（Alpinesteppesoil）
亦称寒冻钙土，曾名莎嘎土，主要分布于藏北高原南半部，海拔4500～5200米的高原面上。高山草原土是高寒土中具有半干旱土壤水分状况和寒冻土壤温度状况，具有细暗色表层，在125厘米内有钙积层或钙积特征、或石灰性的土壤。高山草原土地表无草皮层，常为碎石、浮沙覆盖，偶见黑色地衣结壳，其下为暗棕或灰棕色土层，常多石灰新生体，剖面构型J－O-Ah－Bck-C型。高山草原土表层有机质含量10—40克每千克土，全剖面呈强石灰反应。CaCO3为100—150克每千克土，pH8—9，阳离子交换量较低，为4—11厘摩尔（+）每千克土，粘粒含量下层高于上层，粘土矿物以水云母为主，伴有绿泥石、少量蒙脱石。
高山草原土分为三个亚类：
1.高山草原土（Typicalpinesteppesoil）具有高山草原土类的典型特征。
2.高山草甸草原土（Alpinemeadow－steppesoil）曾名斑毡莎嘎土，湿度略偏高，有斑状松薄草皮层，有机质30克每千克土左右，CaCO3明显下移，亦可形成新生体，pH8—8.5。
3.高山荒漠化草原土（Alpinedesert－steppesoil）气候偏干，地表多砾石和浮沙，土体薄，植被稀少，有机质＜10克每千克土，石灰反应强烈，有CaCO3新生体，偶有石膏结晶。
高寒土分布在亚高山草甸土和亚高山草原土的某些山谷局部地区，引水方便，背风向阳的山麓洪积扇或滨湖平原有一些农地，但存在的问题是土层薄，石砾多，地力贫瘠，砂性较重，风蚀强，易干旱，土性冷，霜害重等，故发展牧业仍是主要方向。
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[1] 中学地理网 http://www.mdv.com.cn/res/seniorgeo/expand/e_book/028/0000011._029.htm
[2] 土壤学网 http://jwc.bjfu.edu.cn/jpkch/tr/trkj/pages/index.htm
