青藏高原东北部若尔盖盆地现代土壤的土壤类型、发育年龄及气候背景

《CATENA》：Soil types, developmental age, and climatic background of modern soils in the Zoige Basin, northeastern Tibetan Plateau

　　

•基于中国土壤分类体系，采用多指标方法对若尔盖盆地现代土壤进行了分类。
•系统地重建了若尔盖盆地现代土壤的成土过程及气候背景。

引言
位于青藏高原东北部的若尔盖盆地及其周边缓丘地带，以发育良好的亚高山草甸植被为特征，是中国最重要的高山牧区之一。该地区的土壤演化对当地土地资源的评估和利用有着强烈影响。近几十年来，草原退化和土地荒漠化等问题不仅降低了牧场质量并制约了畜牧业发展，而且盆地内湿地的快速萎缩也威胁了陆生和水生生态系统，以及黄河上游的供水。这些过程对生态环境和区域社会产生了广泛的负面影响 (You et al., 2014; Hu et al., 2017; Dong et al., 2020; Yang et al., 2024)。因此，彻底调查现代土壤特征、发育过程及驱动机制对于青藏高原东北部牧业经济的可持续发展至关重要。

土壤性质和分类长期以来一直是土壤学研究的核心议题，而土壤年龄仍是一个主要瓶颈和未解决的挑战。迄今为止，若尔盖盆地的整体土壤研究有限，对土壤发育过程的理解仍不足且存在争议。这些不确定性主要体现在两个方面。首先，该地区的现代土壤类型尚未得到明确鉴定或系统分类。土壤类型描述含糊不清，自土壤学调查开始以来，土壤分类方案已多次修订。20 世纪 40 和 50 年代，土壤被广泛称为高山草原土壤。20 世纪 50 年代末，它们被进一步细分为亚高山/高山草甸土、亚高山/高山草原土、高山荒漠土和高山寒漠土 (Xiong and Li, 1978)。在《中国土壤》第一版中，分类了暗毡土、草毡土、巴嘎土、沙嘎土、高山荒漠土和寒漠土等土壤 (Xiong and Li, 1978)。然而，在第二版中，这些土壤被重新分类为亚高山草甸土和亚高山草原土 (Xiong and Li, 1987)。在中国土壤分类中，尽管在“毡质寒沃布土”和“绵质寒沃布土”下有明确的定义和分类，且以“毡层”为诊断层，但仍然缺乏典型的野外剖面数据 (Gong, 1999)。不同时期和来源的土壤数据集缺乏统一标准，阻碍了可靠比较并导致持续的分歧。其次，关于现代成土过程及其持续时间的研究极其有限，在某些情况下甚至完全缺乏 (Wang et al., 2024; Pang et al., 2024)。尽管一些研究表明若尔盖地区的土壤形成相对较晚，但直接证据仍然稀缺。源自定量测年技术的年代数据特别有限，而一手经验证据——即对土壤发育启动时间的可靠年龄约束——在很大程度上是缺失的。这一缺陷严重限制了我们对该寒冷地区现代成土过程的理解，并模糊了土壤发育的气候背景。为充分解决这些问题，迫切需要系统调查代表性土壤剖面，以获得可靠的经验数据。

土壤是表层物质风化和成土过程的产物，是由各种成土因素协同作用形成的自然体。其发育方向和程度受表层环境条件制约 (Pang et al., 2015; Zhu et al., 2025)。本质上，土壤剖面是表层环境随时间变化驱动的土壤物质迁移和转化结果的可视化表现。在母质、生物学、地形和气候条件相同或相似的情况下，土壤性质的变化成为时间的函数 (Liu, 1985; Gargiulo et al., 2013; Chen et al., 2022; Pang et al., 2024)。毋庸置疑，土壤可以记录其自身历史和环境信息，但在重建成土过程时，构建土壤年代地层变得至关重要。然而，土壤发育非常复杂，因为多个环境因素的印记往往交织在一起，经常掩盖时间信号。这使得建立土壤年代地层异常困难，往往阻碍了土壤中所含古环境信息的充分提取。这不仅影响了成土过程的准确重建，还限制了对土壤发育气候背景的更深理解。

土壤年代学仍然是土壤科学中具有挑战性的问题，由于难以找到土壤年龄与发育之间关系既强又易于识别的土壤剖面，长期以来未得到解决。测年技术也制约了成土年龄信息的准确提取。在若尔盖盆地的野外调查期间，从地理过程角度对现代土壤发育的考察揭示了适合约束土壤发育年龄的客观物质的广泛存在。具体而言，在该地区识别出了许多具有明确土壤形成时间序列的土壤剖面。同时，近年来测年技术的进步和样品需求的减少使得准确确定土壤发育年龄成为可能。

传统土壤测年主要依赖放射性碳（14C）法，利用土壤有机质 (Cheng et al., 2013a; Kertész et al., 2025)。“毡层”在土壤学上被认为是若尔盖盆地现代土壤形成的产物。它具有高度发达的植被根系，且剖面内土壤有机质的分布表现出随时间显著持续输入和分解的模式。下层地层的有机质通常显示出明显的混合来源特征，通常是过去和现代植被衍生有机质的叠加。在这种情况下，14C 测年经常得出过于年轻的结果（来自玛曲地区的有限数据得出的年龄仅为 0.2 ka），这可能严重偏离真实年龄 (Cheng et al., 2016; Zhou et al., 2016)。近年来，光释光（OSL）测年已被证明在确定风成沉积物年龄方面非常有效，并已成功应用于第四纪研究。原因有两点：(1) 风成沉积物含有丰富的大颗粒（主要是石英和长石矿物）。石英颗粒在运输过程中容易漂白，沉积后几乎不受风化影响，确保了 OSL 测年的可靠性 (He et al., 2009; Galbraith and Roberts, 2012)。(2) 风成沉积物通常表现出明显的加积特征，导致年龄与沉积序列之间的关系简单直接。由于风成沉积物很好地满足了 OSL 测年所需的条件，它们已成为该方法理想的材料。

在若尔盖盆地内，现代土壤发育于多种母质（崩积、湖积、河积和风成沉积物）之上。这种复杂的母质组成对土壤年龄测定构成了挑战。然而，详细的区域调查显示，在盆地核心周围的隆起平缓区域（如河流阶地、古湖滨区和冰川河流冲积扇前缘），常常分布着连续的风成黄土 - 古土壤序列。发育良好的现代土壤（通常支持优质牧场）通常形成于这些风成沉积物之上。这些环境下的土壤发育模式以加积为特征，为土壤剖面提供了清晰的时间框架，并为 OSL 测年提供了有利条件。

基于上述认识，本研究旨在分析若尔盖盆地多个现代土壤剖面的特征（剖面形态、有机质含量、矿物学变化及显微形态）。在此基础上，将准确确定其在中国土壤分类中的分类。整合 OSL 测年数据，我们将构建这些现代土壤的发育过程和形成时间，并调查其发育的气候背景。这项工作将提供有用的数据，以支持对若尔盖盆地环境及其变化的更深理解。

研究区域
若尔盖盆地位于青藏高原东北部，大致位于北纬 32°17′～34°07′和东经 101°30′～103°22′之间。它是一个响应青藏高原隆起而形成的断裂下陷盆地，周围环绕着一系列高山山脉，西部是阿尼玛卿山，东部是岷山，北部是西倾山，南部是琼林山 (Fig. 1)。盆地核心区域的海拔在 3400 和...之间

材料
在青藏高原隆起期间，发生了多次冰进和冰退循环，导致气候、植被、地形、水文和母质等成土因素发生响应变化。因此，土壤发育表现出响应气候波动的周期性交替。若尔盖盆地广泛分布的现代土壤本质上是最后一个相对稳定气候和环境时期的产物。因此，发育的土壤...

剖面结构和物理化学性质
基于对土壤剖面的广泛野外观察，现代土壤通常表现出 Ah0–Ah1–BC/C 层次序列。Ah0 层代表典型的毡层或草皮层，厚度相对稳定，约为 10-20 厘米。其特征是细草根密集交织，土壤结构紧密 (Fig. 2a)。Ah1 层对应腐殖质富集层，厚 20-30 厘米，显示出粉砂质纹理的团粒结构。土壤相对疏松且...

中国土壤分类体系中若尔盖高寒地区现代土壤的分类
由于以往研究范围有限，若尔盖地区土壤的遗传分类和命名经历了几次修订。尽管中国土壤分类为不同类型的土壤提供了精确的定义，但若尔盖地区缺乏有详细记录和典型参考剖面阻碍了实证验证。基于多个代表性土壤剖面的数据，本研究探讨了中国土壤分类体系内若尔盖地区土壤的分类...

结论
(1) 若尔盖盆地现代土壤表现出典型的 Ah0–Ah1–BC–C 剖面构型，其中毡层作为诊断层。Ah0 和 Ah1 层的组合构成了主要土层。根据中国土壤分类，这些土壤被分类为典型的毡质寒沃布土。
(2) 若尔盖盆地现代土壤 Ah?–BC 边界附近风成沉积物的沉积年龄主要集中在大约 1.3 千年前（BP），表明...

CRediT 作者贡献声明
庞江利：撰写 - 原稿，资金获取。陈抖：正式分析，数据整理。周亚莉：软件，方法论。扎晓春：验证，资源。李雨勤：可视化。张玉珠：资金获取，数据整理。黄瑞琪：验证。张美辉：验证。范欣然：验证。

利益冲突声明
作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在的利益冲突：庞江利报告称，中国国家自然科学基金委员会提供了财政支持、文章出版费、设备、药品或物资以及差旅费。如果有其他作者，他们声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能影响本文报告的工作。

致谢
本研究由国家自然科学基金（42271046, 42277449）支持。

庞江利|陈抖|周亚莉|扎晓春|李雨勤|张玉珠|黄瑞琪|张美辉|范欣然