云南森林土壤成土过程的探究

云南森林土壤成土过程的探究
土壤是诸多因素影响下变化的客体，它的形成主要由母质、生物、气候、地形、时间和人为因素等成土条件所决定。

云南境内地势高耸，呈西北高东南低倾斜。

西北部地处青藏高原边缘，高山深谷相间；东南部为低山和丘陵。

地貌以山地高原为主，谷坝镶嵌其中。

云南省所处纬度较低，其气候深受印度洋西南季风和西风环流季节交替影响，具有浓郁的南亚季风气候特点，干湿季分明，而年温差小。

云南四周连接着植被极不相同的区域，东面和北面是处于东亚季风影响下的广大亚热带常绿阔叶林区域，西面与南亚次大陆的季风热带相邻近，西北部已处于青藏高原的东南边缘，南面和东南面则与东南亚的季风热带雨林和季雨林区域相连接。

由于地形、气候的过渡性特征，地貌复杂，山高谷深，使得境内水、热、植被的空间差异十分突出，形成了云南土壤发育的复杂多样的自然环境。

一、母质
（一）成土母质在成土过程中的作用
成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物，是土壤形成的物质基础，可分为残积母质和运积母质。

母质已具备一定的分散性、透水通气性以及蓄水和吸附物质的能力，对土壤的矿物组成、化学组成和机械组成有深刻影响。

首先，成土母质的类型与土壤机械组成关系密切。

不同造岩矿物的抗风化能力差别显著，其由大到小的顺序大致为：石英→白云母→钾长石→黑云母→钠长石→角闪石→辉石→钙长石→橄榄石。

发育在容易风化的基性岩母质上的土壤质地一般较细，含粉
砂和黏粒较多，含砂粒较少；发育在石英含量较高、抗风化能力较强的酸性岩母质上的土壤质地一般较粗，即含砂粒较多而含粉砂和黏粒较少。

此外，发育在残积物和坡积物上的土壤含石块较多，而在洪积物和冲积物上发育的土壤具有明显的质地分层特征。

其次，土壤的矿物组成和化学组成深受成土母质的影响。

不同岩石的矿物组成有明显的差别，使其上发育的土壤的矿物组成也就不同。

发育在基性岩母质上的土壤，含角闪石、辉石、黑云母等深色矿物较多；发育在酸性岩母质上的土壤，含石英、正长石和白云母等浅色矿物较多；其他如冰碛物上发育的土壤，含水云母和绿泥石等黏土矿物较多，河流冲积物上发育的土壤亦富含水云母，湖积物上发育的土壤中多蒙脱石和水云母等黏土矿物。

从化学组成方面看，基性岩母质上的土壤一般铁、锰、镁、钙含量高于酸性岩母质上的土壤，而硅、钠、钾含量则低于酸性岩母质上的土壤，石灰岩母质上的土壤，钙的含量最高。

（二）土壤母质的主要类型
云南地层发育齐全，沉积类型多样；岩浆活动强烈，且往往在同一地带持续活动，构成较大规模的构造岩浆带；变质岩广布，各类变质作用兼具；地壳活动性普遍较强，地质构造复杂，使云南的地层和岩性分布趋于复杂。

根据《云南土壤》（1996），云南成土母质类型主要有：
1.酸性结晶岩类风化残积坡积物
滇西地区深成酸性花岗岩及其变质的片麻岩分布很广，主要岩石为中—粗粒黑云母花岗岩、斑状黑云母花岗岩、花岗闪长岩、白云母
花岗岩、二长石花岗岩以及片麻岩等。

岩石的风化作用强烈，风化层深厚，土体中往往含较多的石英、长石颗粒和云母碎片，质地偏粗偏砂，黏粒含量较少。

2.中性结晶岩类风化残积坡积物
常见岩石有安山岩、流纹岩、正长斑岩、闪长岩、黑云母粗面岩、粗面玄武岩等，小范围分布于楚雄、大理、临沧、保山、丽江、德宏、普洱等地区。

多系近代风化残积坡积物，富铝化程度较弱，土体呈深黄色或暗灰色，与母岩色调接近。

母质颗粒较细较均匀，风化成土后质地较为均一，大多数土壤物理性黏粒含量在35％～55％，质地为中壤或重壤，疏松、多孔。

3.基性结晶风化残积坡积物
包括基性超基性的玄武岩、辉长岩、辉绿岩、橄榄岩等。

玄武岩分布最普遍，其风化物大致以两种形态出现：一是古红色风化壳，通常发育有数米至十余米厚，显示古富铝风化特征，并具有完整的剖面发育，质地黏重；二是近代气候风化物，剖面发育不完整，可见基岩层、球状风化层。

在此母质上发育的土壤，物理性能好，土壤矿质养分丰富，自然肥力高。

4.泥质岩类风化残积坡积物
包括沉积岩的页岩、泥岩、细砂岩和砂页岩互层，变质岩类的板岩、千枚岩、片岩等。

由于地层岩性和所含矿物成分差异较大，本岩组发育的土壤性状存在较大的差异。

在此母质上发育的土壤，质地以
黏壤土或壤质黏土为主，容易遭受侵蚀，土层较薄，因淋溶作用比较强烈，钙、镁、钠、钾等盐基流失较多。

5.紫色岩类风化残积坡积物
包括紫色页岩、泥岩、砂岩和砾岩，且常夹杂杂色砂页岩以及少量的泥灰岩、灰岩、白云岩，通称红层或紫色地层。

紫色岩类作为一个特殊的母质类型，在云南复杂的地貌地质背景和立体气候条件下，成土过程具有两重性。

在地形坡度较平缓、植被好的地区，如果生物气候条件在成土过程中起主导作用时，它可以发育为地带性土壤；在滇中、滇东北、滇南的亚热带高原山地，由于水势条件较差，植被破坏较严重，侵蚀现象较严重的地区，紫色风化物以物理风化为主，化学风化微弱，土体粗松，剖面层次分异不明显，则形成紫色土。

6.碳酸盐岩类风化残积坡积物
包括钙质页岩、泥灰岩、灰岩、白云岩以及由灰岩变质的大理岩等，广泛分布于全省各地，以滇东、滇东南分布最为集中。

本岩类风化壳大致以两种形态出现：一类是古富铝风化壳，主要在滇东、滇中和滇东南的碳酸盐岩地区，大都覆盖了一层厚度不等的红色风化壳，呈鲜红色，质地黏重，比较均一，基本上无石灰反应，盐基不饱和，土体中Fe2O3、Al2O3等高度富集。

另一类是近代蚀余风化残积物，因属可溶性岩类，以溶蚀作用为主，土层浅薄，质地偏黏，多发育为石灰土。

弱可溶性基岩上常发育为石灰岩土；而在钙淋溶较强的地段，可以发育为相应的地带性土壤。

7.石英质岩类风化残积坡积物
包括石英岩、石英砂岩、石英质砾岩等含石英较多的岩石类型。

出露范围较窄，分布零星。

本岩组共同特点是SiO2含量在75％以上，因而质地粗松，矿质养分贫乏，土壤的自然肥力较低。

8.老冲积红色风化壳
广泛分布于高原剥蚀夷平面上，以滇东、滇中较为集中，一般3～5m，最大厚度10～20m。

富铝化作用强烈，黏土矿物以高岭石、三水铝矿为主，土体中铁、铝高度富集，呈酸性反应，盐基饱和度在70％～75％，比江南丘陵地区红壤相比明显偏高，质地偏黏。

9.冲积、洪积、湖积物
主要分布于坡麓、阶地、河谷和盆地，土层深厚，水热条件好，多为耕地或园地，林地相对较少。

高原山地土壤基本上是各类母岩近代风化的残积坡积物和古富铝风化物，盆地边缘浅丘土壤以老冲积物为主，河谷和盆地土壤以冲洪积物和湖积物。

二、地形
（一）地形在土壤成土过程中的作用
在土壤发育形成过程中，地形对土壤形成的影响主要是通过引起物质、能量的再分配而间接地作用于土壤的，其作用主要体现在两个方面：一是引起母质在地表进行再分配，二是地形引起光、热、水在母质和土壤中的再分配。

在山区，由于温度、降水和湿度随着地势升高的垂直变化，形成不同的气候和植被带，导致土壤的组成成分和理化性质均发生显著的垂直地带分化。

此外，坡度和坡向也可改变水、
热条件和植被状况，从而影响土壤的发育。

在陡坡地带，由于重力作用和地表径流的侵蚀力往往加速疏松地表物质的迁移，所以很难发育成深厚的土壤；而在平缓的地形条件下，地表疏松物质的侵蚀速率较慢，使成土母质得以在较稳定的气候、生物条件下逐渐发育成深厚的土壤。

阳坡由于接受太阳辐射能多于阴坡，温度状况比阴坡好，但水分状况比阴坡差，从而导致土壤中物理、化学和生物过程的差异。

地形地貌的变化，深刻影响着土壤与环境之间进行物质和能量交换，所以它是决定土壤类型及其分布的基础条件。

（二）云南地貌主要特点及其对土壤成土的影响
云南地貌以高原面为主体，高耸于高原面上的山地，深嵌于高原面以下的河谷一同构成了云南地貌的基本形态，导致地貌类型多样，结构复杂。

云南属山地高原地形，以云岭、点苍山、哀牢山为界，分为东西两大地形区。

东部山原位于云贵高原的西部，是云贵高原的组成部分，又称滇东、滇中高原，地面波状起伏，山岭短小，走向多变，平均海拔2000m左右，地貌表现为起伏和缓的低山和浑圆丘陵地貌，其间分布滇东湖盆高原、滇东南岩溶高原和昆明以西的为红色高原。

西部为横断山脉纵谷区，以保山、大理为界分成南北两部分。

北部，属青藏高原的南延部分，高山、峡谷呈南北向紧密排列，地势险峻，以高山、极高山的深切割地貌为主。

南部为横断山余脉，地势从滇西北方向以山脉为骨架呈掌状分布，地势逐渐下降，至南部、西南部边境区域，地势渐趋和缓，宽谷盆地较多。

此外，云南地势自西北向东南三大阶梯递降，最高点为滇藏交界的德钦县怒山山脉梅里雪山的主
峰卡瓦格博峰，海拔6740m；最低点在与越南交界的河口县境内南溪河与红河汇合处，海拔仅76.4m。

两地直线距离约900km，纬度相差8°多，但相对海拔高差达6664m。

这种高差悬殊的地理条件和复杂多样的地貌特征，直接影响了地表光、热、水的再分配，导致了气候类型和植被类型的多样性，强烈影响着土壤类型的分布和地域组合。

（三）云南地形与土壤相互关系
地势与纬度复合形成土壤类型的多样性。

云南大部分地区属低纬高原，纬度位置大致与广东、广西、福建相当，但从南至北，依次发育着北热带地区的砖红壤，亚热带地区的赤红壤、红壤、黄壤，暖温带地区的黄棕壤、棕壤，寒温带地区的暗棕壤、棕色针叶林土，近似拥有我国地带性土壤类型的缩影。

山川的南北走向改变了土壤类型的分布格局。

这样的地势格局，局部改变了大气环流因子，造成水热条件的相应变化，从而造成土壤类型及其分布的差异。

在滇西地区，由于高黎贡山等横断山系的屏蔽效应，这些山坡的西坡和西南坡，降水丰富，形成龙陵、西盟为中心的黄壤区；而背风坡造成降水稀少的雨影区，形成以潞江坝为中心的怒江河谷和德钦为中心的澜沧江、金沙江上段河谷褐红土分布区。

由于乌蒙山、哀牢山的阻隔，形成以罗平、金平、江城为中心的多雨区，形成以元江河谷为中心的红河河谷少雨区，以元谋、宾川为中心的金沙江河谷少雨区。

三、气候
（一）气候在成土过程中的作用
气候条件决定着成土过程的水、热条件，而水分和热量不仅直接参与母质的风化过程和物质的地质淋溶过程，而更为重要的是它们很大程度上控制着植物和微生物的生命活动，影响土壤有机质的积累和分解，决定着营养物质的生物学小循环的速度和范围，是土壤形成和发展的重要因素。

其不仅影响土壤发育的过程，同时影响着土壤的地带性分布。

母岩和土壤中矿物质的风化速率直接受热量和水分所控制。

一般情况下，温度从0℃增长到50℃时，化合物的解离度增加7倍，从而随着温度的增高，硅酸盐类矿物的水解过程大大增强，母岩和土壤的风化作用亦大大增强。

在寒冷的气候条件下，一年中土壤冻结达几个月之久，微生物分解作用非常缓慢，使有机质积累起来；而在常年温暖湿润的气候条件下，微生物活动旺盛，全年都能分解有机质，使有机质含量趋于减少。

同时，大气湿度同土壤有机质及氮素含量的关系在其他成土因素相对稳定的条件下，表土有机质及氮素含量随大气湿度增加而增高。

（二）云南气候特点
云南属低纬高原山区，具有冬干夏湿、冬暖夏凉、四季温和的低纬高原季风气候。

根据热量条件的差异，全省有北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带、暖温带、中温带、寒温带、寒带、高山冰雪带等类型。

云南气候垂直变化显著，从山麓到山顶，往往出现山谷热带或亚热带，依次转变为山腰温带、山顶寒带的气候。

云南的气候与纬度和海拔相关。

从纬度看，其位置只相当于从雷州半岛到闽、赣、湘、黔一带的地理纬度，但由于地势北高南低，南
北之间高差悬殊达6664m，大大加剧了全省范围内因纬度因素而造成的温差。

这种高纬度与高海拔相结合、低纬度和低海拔相一致，即水平方向上的纬度增加与垂直方向上的海拔增高相吻合的状况。

使得各地的年平均温度，除金沙江河谷和元江河谷外，大致由北向南递增，平均温度在5～24℃左右，南北气温相差达19℃左右。

在垂直分布上，云南境内山高谷深，由河谷到山顶，都存在着因高度上升而产生的气候类型差异，一般高原每上升100m，温度即降低0.6℃左右。

（三）气候和土壤的关系
区域性的大的气候条件决定了土壤的水平地带分布。

从南到北随纬度增加，海拔逐步增加，温度、降水及其配合状况逐步发生变化，左右了云南土壤水平（纬度）地带的分布状况。

在水平分布上，从南到北，通常可以划分为热带砖红壤、南亚热带赤红壤、中亚热带红壤和黄壤、温带棕壤4个水平带。

在垂直分布上，以纬度地带的土壤为主体，随着山体海拔的升高，土壤随着气候的变化也发生了山地垂直上的变化，在金沙江、元江、澜沧江等干热、干暖河谷地带，由于河谷内热量高、降水量少、蒸发量大，发育了燥红土和褐土土壤类型。

四、植被
（一）植被在土壤成土过程中的作用
生物是土壤有机物质的来源和土壤形成过程中最活跃的因素，其中植物起着最为重要的作用。

植被和土壤是自然综合体各个组成成分中最活跃的因素，植被和土壤的分布特点、形成过程直接地反映了自
然综合体的特征。

植物是以土壤为依着进行生长，它直接从土壤中获取营养成分和水分，土壤理化性质的变化对植被的发育、发展起到深刻的影响；同时植物以枯枝落叶和残体的形式为土壤提供有机养分，对于土壤的成土过程及化学特征有着直接的影响，不同植被类型的养分归还量与归还形式的差异是导致土壤有机质含量高低的根本原因。

植被与土壤的发育、发展过程，其最重要的制约因素都是气候因素。

因此，各类土壤和植被在空间上的分布都表现出极大的一致性。

（二）云南植被
云南由于地处泛北极植物区系和古热带植物区系的交替地带，因此植物组成成分复杂，热、温、寒三带的植物均有分布，其植被分布的一般规律为从南到北随纬度的增加和海拔的升高，分布着热带雨林和季雨林、亚热带季风常绿阔叶林和暖热性针叶林（以思茅松林为主）、亚热带半湿润常绿阔叶林和暖温性针叶林（以云南松林为主）、亚热带湿润常绿阔叶林、中山湿性常绿阔叶林、中亚热带湿润常绿阔叶林、亚高山温凉性和寒温性针叶林、高山灌丛、草甸等。

土壤也随着纬度和海拔的变化，形成了砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤、棕色针叶土、亚高山草甸土、高山寒漠土。

（三）云南植被与土壤的关系
云南丰富的植被类型，对土壤的发生、发展都有深刻影响，这里仅就自然植被与主要土壤类型的性质和分布特点简述如下：季风热带北缘季节雨林、半湿润季雨林下发育的地带性土壤为砖红壤，因土壤强烈的脱硅富铝化作用和淋溶作用，铁铝相对富集，风
化壳深厚，全剖面为红棕色，呈酸性反应。

偏干性阔叶林下常发育为典型砖红壤；湿润雨林下发育为黄色砖红壤，表土灰棕色，心土呈棕红色。

高原亚热带南部季风常绿阔叶林下发育的地带性土壤为赤红壤，富铝化作用占绝对优势，有明显的网纹层和铁盘，土壤呈强酸性反应，腐殖质含量低。

哀牢山以东，植被为季风常绿阔叶林，土体黄红色，为黄色赤红壤亚类；哀牢山以西地区，植被以栲类、石栎属为主，其下常发育为典型赤红壤。

植被稀疏，表层流失殆尽，多发育为赤红壤性土。

高原亚热带北部常绿阔叶林地带下发育的地带性土壤为红壤，中度脱硅富铝化过程，淋溶作用强烈，呈酸性反应，有机质分解快，质地黏重。

因分布地区纬度跨度大（北纬23°30′～28°），土壤类型复杂。

从土壤亚类发育分布情况看，海拔稍高，森林植被较好地段发育棕红壤；植被破坏，表土流失，常发育为红壤性土；山地的迎风坡、阴湿的沟谷常绿阔叶林中樟科、山茶科喜湿的树种下常发育为黄红壤。

在土壤垂直分布带上，海拔较高地段的中山湿性常绿阔叶林下，发育的土壤为黄棕壤和棕壤。

中温带针阔叶混交林发育的暗棕壤，有一定的淋溶作用和黏化现象，凋落物盐基较多，土壤呈微酸性反应，表层有较多的腐殖质积累，肥力较高。

暖温带落叶阔叶林下发育的棕壤，具有明显的黏化、淋溶过程，盐基不饱和，土壤呈微酸性至中性反应，土层厚，自然肥力高。

东部中亚热带常绿阔叶林地带下发育的地带性土壤为黄壤，属四川盆地边缘山地的土壤类型，具有弱富铝化特征，黏土矿物处于脱钾与脱硅阶段，黏粒含量较高，盐基不饱和，呈酸性至微酸性反应，有机质含量较高，心土黄化现象严重。

该地带显域植被为栲类、木荷林，上层树种以峨眉栲占优势，以落叶树种居多。

主要土壤类型为黄壤、黄棕壤。

青藏高原东南缘寒温性针叶林和草甸地带下发育的棕色针叶土和高山草甸土，在长期湿冷的条件下，以酸性淋溶为主导过程，土壤中活性酸高，硅含量丰富而盐基较为贫乏，具灰白色土层，有机质含量高。

在此海拔带以上，高山流石滩植被下发育的高山寒漠土，土壤淋溶作用微弱，土壤呈微酸至中性反应，盐基饱和度高，有机质累积，土壤薄，层次不明显。

此外，西北角贡山境内的独龙江流域是东喜马拉雅南坡热带、亚热带森林延伸至云南的部分，分布有季风常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林，有赤红壤、红壤和黄壤分布。

五、森林在土壤形成过程中的作用
土壤和森林是相互依存、相互促进、相互制约的。

森林对土壤形成过程的影响主要表现在森林所造成的郁闭环境、森林小气候、乔灌木的根系、森林凋落物的积累和归还、枯枝落叶层的形成及其分解所产生的影响。

同时，森林的存在，因森林的地上部分和枯枝落叶削减雨滴能量，减缓了地表径流流速及改善土壤渗透性，根系固结土壤颗粒的机能，能有效减少土壤侵蚀和土壤养分的流失。

（一）森林小气候
森林小气候是指在大气侯背景下，由于森林以及林冠下灌木、草丛存在，而产生的近地层和土壤上层中的小范围气候特征。

森林小气候对植物的生长非常重要，当森林形成郁闭环境后，森林小气候的形成对组成森林的树木品种、林龄、结构、郁闭度以及灌木层和草本层将起着很大的影响作用，反之，如果森林遭到破坏后，不仅使组成森林的乔木树种被直接破坏，而且将改变了原森林内的幼树、灌木层和草本层的生长环境，长期如此，就会使一些物种在此地死亡消失，使得该地域的生物多样性变得单一。

森林的存在，在林内表现出太阳辐射减少、气温日变化缓和、空气湿度和水分增大以及风速减小等小气候特征。

1.林内空气的影响
当太阳照射森林时，由于林冠的遮盖，大部分阳光不能直射地面，使林内太阳辐射减少，林下空气温度比林外明显降低。

在夜间，林冠又能够阻碍近地层的热交换，晚间林内热损失较少，林内气温将明显高于林外。

因此，林内比林外的日温变幅要小。

对于常绿和落叶树种组成的森林，又存在生长季与非生长季的差别，主要是生长季与非生长季存在林冠叶面积大小不同，造成林冠在白天对太阳辐射量的遮盖及夜间对近地层热交换的阻碍变化，从而出现生长季日温变幅要小，而非生长季日温变幅相对要大一些。

2.森林对土壤温度的影响
不同深度土壤温度的变化规律与气温相似。

由于森林植被的遮盖作用使得林内地表和地表以下各深度处土壤温度与林外相比有所降低，温差小，温度变化不如林外剧烈。

土壤温度在夏季为上层高于下层，冬季与夏季正相反，春、秋两季白天上层温度高于下层，夜间与白天相反，而且具有在夏季降低林内土壤温度，冬、春季提高林内土壤温度的作用。

混交林对土壤温度的影响作用大于纯林，并且日较差和最高温均低于纯林。

从森林的生长周期对小气候的影响分析，森林从幼龄林、中龄林到成熟林对土壤温度的调控作用逐渐增强。

从一年四季变化的影响看，森林小气候具有在夏季降低林内土壤温度，冬、春季提高林内土壤温度的作用。

根据孙金伟、吴家兵、关德新等［生态学杂志，2011，30（12）］对长白山森林与空旷地空气温湿度及土壤温度的长期对比研究结果显示，森林与空旷地土壤温度全年均表现出明显差异，以0℃为界，气温在0℃以上时，林内土壤温度低于空旷地，气温在0℃以下时土壤温度高于空旷地。

3.森林对土壤水分的影响
由于林冠的遮盖，林内蒸发或蒸腾量都很小，其土壤中的水分含量高于无林地。

春季土壤含水率最高，夏秋两季最低，冬季土壤含水率也较高。

对于更新造林地而言，造林前林地清理时，保留现有的林木、灌丛的带状区域（称保留带），带状整地开垦的造林区域（称造林带），其保留带与造林带土壤湿度有着明显的差异，特别是在0～。