土壤是陆地上孕育生命的温床,是所有陆生生物温暖的家。作为地球表层系统重要的组成部分之一,它有着一个庞大的家族体系,在地质、气候等环境的长期影响下,形成了不同的家族分支。在分布上,不同种的土壤也有着一定的分布规律,经纬度和高度成了约束它们家族分布的家规。
喀斯特土壤的家族成员
占全球陆地总面积的12%的喀斯特地貌,是喀斯特土壤的分布范围。而世界三个喀斯特连片分布区之一的中国,更是有1/3的国土面积是喀斯特的分布范围,并集中分布在以贵州省为中心的西南岩溶区。在我国的西南喀斯特分布区,主要的喀斯特土壤家族成员有黄壤、石灰土和水稻土三大家族。各大家族里也是子孙满堂,例如石灰土里面又包含了红色石灰土、棕色石灰土、黑色石灰土、黄色石灰土。水稻土又包含了淹育型水稻土、渗育型水稻土、潴育型水稻土、濳育型水稻土、脱潜型水稻土和漂洗型水稻土等。
喀斯特土壤的“身世之谜”
喀斯特土壤的成因一直以来成为许多研究者争议的话题。那么,喀斯特土壤到底有怎样的“身世之谜”呢?现在的科学界对此有以下几种观点:一种认为是喀斯特地区碳酸盐岩的酸不溶物的残余堆积;一种认为是风成沉积物或火山灰的风化残余物;一种认为是碳酸盐岩上覆盖或者附近的碎屑岩的风化残积物;还有一种认为是表层流体携带的外来成土物质对碳酸盐岩的溶蚀、交代、沉积和填充形成的。现在,大家普遍认为用一种成因解释喀斯特土壤的身世之谜是不严谨的,更多的学者认为喀斯特土壤的形成是多因素共同作用的结果。
喀斯特土壤的“家族属地”——分布特征
由于受到地形、地貌等地质条件和区域小气候条件的约束和影响,喀斯特地区的土壤呈现出交错分布的景象。有研究表明,由石灰岩发育形成的黄壤,多分布在坡脚或坡面的缓冲地带,和有利于土壤堆积的山丘台地区域,而石灰岩夹层区和白云岩分布区的黄壤的分布坡度略微高于石灰岩,但是也是分布在相对低缓的区域,总而言之,黄壤多分布在地势平缓的区域。石灰土的分布较为广泛,只要有碳酸盐岩分布的地方,就会有石灰土的存在。其中,黑色石灰土一般分布在石山上部植被较好的岩缝中。棕色石灰土主要分布在石灰土山麓或台地区。红色石灰土则主要是在棕色石灰土像红壤过渡的地段;水稻土,顾名思义,和人类水稻种植有着密切的关系,因此,水稻土的分布不仅受到地形地貌的约束,同时和人类活动的影响有着密切的关系。在石灰岩和白云岩分布区,水稻土多分布在坡度<15°的平缓地带。
喀斯特土壤的“脾气秉性”
就像每个人一样,不同类型的喀斯特土壤也有着各自的“脾气秉性”,成为其异于其它土类的“标签”,主要包括了土壤的厚度、土壤的理化性质、连续性和异质性等特征。由于喀斯特特殊的岩性条件,使得喀斯特土壤厚度普遍低于非喀斯特地区土壤。碳酸盐岩的差异性溶蚀风化,使得喀斯特土壤分布极不均匀,且土层厚度悬殊。相关研究资料表明,除红色黏土形成的黄壤的厚度大于1m外,石灰岩、白云岩、夹层石灰岩等其他岩类形成的黄壤厚度均低于1m,随着坡度的增加,土层厚度逐渐变薄;石灰土的土层浅薄,厚度同样随坡度的增大而变薄,且由于母岩的不同,石灰土厚度的变化范围较大,低洼的洼地、槽谷地带厚度最大;水稻土的厚度一般大于1m,在一些坡度较大的梯田,土层厚度相对较薄。
土壤的理化性质是土壤的另一种“个性”的彰显,不同类型的土壤有着明显區别的理化性质。黄壤具有较低的PH值,但由于处于温暖湿润的气候环境下,其有机质含量和全氮积累量较多,微量元素含量平均值较高。由于成土环境和母岩的差异,黄壤不同土属间的物理性状也存在很大的差异;石灰土多呈中性至碱性反应。石灰土中不同的亚类土壤的理化性质差异也很大,黑色石灰土是喀斯特地区土壤中有机质、全氮及碳酸钙含量最高的一类土壤,棕色石灰土和黄色石灰土类居中,红色石灰土类较低。水稻土是在水耕熟化和旱耕熟化交替影响下形成的。水稻土具有一个比较宽泛的PH值范围,从强酸到碱性均有,水稻土由于长期处于植稻水淹的状态,以及人类活动的影响,有机质、全氮含量均较高。
在大区域上,喀斯特土壤受到地貌类型和地貌部位的影响,呈现出集群式分布,在小范围内,又受到小生境类型的约束,成均匀分布或者随机分布。总之,在碳酸盐岩缓慢的成土速率、差异风化导致的复杂小生境以及土壤侵蚀丢失和再分配的共同作用下,使得喀斯特土壤呈现出高度的空间异质性。
喀斯特土壤家族的“本领”——生态功能
我们常说,土壤是母亲,孕育着生命。在中国西南喀斯特地区,本就稀缺的土壤更显得弥足珍贵,成了喀斯特地区动植物生长的乐园。黄壤,既是喀斯特农业发展的基础,生长着玉米、小麦、大麦、洋芋、红薯、烟草、花生、豆类、茶树等作物,同时也是林牧业发展的主要场地,适于松、杉、竹及多种阔叶林的生长,以及养殖畜牧业的发展;喀斯特分布区的石灰土,虽然土层厚度不如其他土壤,但仍然是耕种和林木种植的重要场所,玉米、小麦、油菜等旱作物以及油桐、杜仲、杨、槐、核桃等林木都是石灰土分布区的主要植被。水稻土,顾名思义就是种植水稻的土壤,在喀斯特分布区,水稻的种植形成了独特的水稻土,同时水稻土也成为了水稻种植的重要土壤资源。
喀斯特土壤除了是生命的乐土外,还有着其他的许多生态服务功能,例如土壤的空间组合结构形成了喀斯特小生境的多样性,为更多的植被生长提供了舒适的空间。同时,喀斯特土壤还是重要的养分库、水库和种子库,虽然喀斯特土壤有着“先天性”的资源不足,但其高肥力性和多样性仍是喀斯特生态系统演替的基础。喀斯特土壤水,在干旱缺水的喀斯特石山地区还充当了重要的水库资源。喀斯特森林的土壤种子库,具有类型丰富,数量充足的种子资源,是喀斯特森林植被世代演替的重要基础。(编辑/夏冬)