中文标题 中国青海—西藏高原东北部祁连山两条坡序列土壤形态与多样性

《Research in Cold and Arid Regions》：The Morphology and Diversity of Soil of Two Catenas in Qilian Mountains, North-Eastern Qinghai-Tibet Plateau, China

　　

摘要
土壤发生层（soil horizon）的形态识别与土壤剖面多样性的定量表征，可为地球系统模型参数化提供科学依据，尤其适用于观测资料稀缺的高山地区。然而，世界最大高原——青藏高原的土壤剖面形态及土壤多样性仍缺乏系统描述。研究人员对青藏高原东北部祁连山两条具有代表性的坡序列（catena）开展了土壤形态与多样性调查。结果表明，祁连山土壤发生层受地形地貌与母质共同控制。在高山草甸中，土壤以冻土土壤（Cryosols）为主，表层富集腐殖质有机层（histic materials），且分布于受强烈线性融冻蠕动（solifluction）影响的坡面。山脊坡面上以石质土（Lithosols）和始成土（Inceptisols）为主，剖面由超石质（hyperskeletic）物质组成。靠近冻融过渡带的高山地带，冻土土壤（Cryosols）和超石质冻变质土（Hyperskeletic Cryometamorphic soils）分布于多年冻土层位位于土体（solum）内部的区域；而在剖面中无冻结层发育的部位，则形成变成土（Cambisols）。此外，在近期重新植被化的冰碛物上还描述了初育土，包括石质土（Lithosols）和薄层土（Leptosols）。祁连山亚高山草甸土壤多样性主要受地形与母质控制。该区山地土壤带的垂直分异明显不同于高纬寒冷地区（如高加索和乌拉尔山脉），其原因在于本区气候相对温暖，使具有垂直分带特征的土壤带出现在更高海拔。总体而言，本研究揭示了祁连山土壤类型的垂直分布格局及其控制因素，为后续山地土壤学研究提供了重要数据库。

论文解读
本研究聚焦青藏高原东北部祁连山高山土壤。已有研究多集中于土壤化学、碳循环与水文过程，而对土壤剖面形态组织、发生层序列及其空间异质性的关注明显不足。对于高山冻土区而言，土壤形态是土壤分类与土壤发生研究的基础，但在高原地区，常见的固定深度采样容易丢失发生层信息，难以反映冻融扰动、坡面搬运、潜育化（gleying）及生物扰动等关键过程。因此，研究人员选择两条具有地形与母质对比意义的坡序列，系统描述完整剖面，旨在揭示祁连山高山土壤的垂向分异、类型组成及其控制因素，并为高山区域地球系统模型与山地土壤学研究提供形态学证据。
研究人员于2025年夏季在祁连山国家公园与八浪河21号冰川前缘各选取一条坡序列，共调查7个土壤剖面。方法上，以野外完整剖面挖掘与发生层识别为核心，依据世界土壤资源参考基础（WRB）进行诊断与分类，同时参考俄罗斯土壤分类体系（RST）和中国区域文献分类。野外观察重点包括颜色、结构、质地、孔隙、根系、黏膜/胶膜（coatings）、红氧特征及冻融或生物扰动痕迹，并据此划分土层界面。该研究属于以形态学为主的坡序列对比研究，未开展实验室理化扩展分析。
结果部分显示，两条坡序列均呈现显著的土壤—地貌耦合关系。第一条位于祁连山国家公园的坡序列，由Q1–Q3三个剖面组成。Q1位于受热融侵蚀（thermo-abrasion）影响的缓坡，母质为受多年冻土影响并经坡面重力过程再沉积的黄土壤土；Q2与Q3则位于更陡或更高部位，母质为含少量黄土质壤土的石质/超石质砂岩碎屑。结果表明，仅Q1剖面在1 m内存在多年冻土，且具有明显冻融扰动与物质交换特征，因此可归为冻土土壤（Cryosol）；Q2与Q3因多年冻土不进入上1 m土体，不满足WRB中Cryosol的类型判据。Q1中部剖面出现冻融导致的物质重分配和蓝灰色潜育特征，说明地下水位较高且受冻土界面滞水影响。Q3发育程度最低，Q1因地形洼地和热融地貌作用而剖面最发育。该坡序列还识别出明显的啮齿动物扰动（zooturbation），尤其是高原鼠兔（Ochotona curzoniae）活动造成的洞穴与结构破坏，被认为可加速土壤退化与冻土消融。
第二条位于八浪河21号冰川前缘的坡序列，由B1–B4四个剖面组成，实际上并非典型海拔坡序列，而是同一高山峡谷内不同坡位与阶地上的土壤序列。B1位于现代冰碛脊脚下，剖面中出现埋藏土层，反映坡面物质下移与再沉积作用；B2具有典型冻变质特征，在无明显多年冻土层的条件下仍表现出季节性冻融扰动与团粒结构，可视为具有冻变质性质的变成土（Cambisol）变体；B3为典型的山地变成土，剖面中部形成BM（或Bw）类变质层，反映矿物质强烈风化与次生结构形成；B4则为超石质薄层土（Leptosol），母质浅薄、基岩接近地表，土体发育受限，但对坡面稳定性具有重要生态意义，因为石质覆盖可减少坡体物质滑移。
两条坡序列对比表明，尽管剖面处于相近自然地带，土壤差异仍十分显著，主控因素包括母质性质、排水条件、冻土埋深、坡面重力过程以及热融、融冻蠕动和坡积再沉积等地貌过程。总体上，这些土壤共同具有较高腐殖质含量，且有机质分解程度偏低。与高纬寒冷山区相比，青藏高原同等海拔下的土壤带发育更高，这是由于本区气候相对温暖所致；因此，永久冻土参与土壤形成的高度阈值大约出现在4000 m左右，而非更低海拔。
讨论与结论部分强调，本研究的核心意义在于：一方面，完整剖面与发生层信息能够揭示高山土壤的真实垂向异质性，为地表过程模型提供基础约束；另一方面，冻土分布对微地形极为敏感，而鼠兔等生物扰动对冻土退化的反馈在现有模型中常被忽略。本研究基于7个精选剖面的形态学调查，属于基础性、描述性工作，但它清楚表明祁连山山地土壤具有显著的地质—冻土耦合特征。研究结论可概括为：山坡土壤形成受岩性、地形、冻融与生物扰动共同控制；青藏高原因纬度较低、气候更温暖，垂直土壤带整体上移；研究区退化冻土土壤是土壤多样性的重要组成部分，而随着未来冻土层下移，这些土壤的分类位置可能发生调整。因此，及时记录当前形态状态对于认识其时空演化具有重要价值。