高寒土

高寒土，指高山和亞高山草甸和草原植被下形成的、具有寒性土壤溫度狀況和胡敏酸與富里酸比值<1的暗色表層的土壤。相當於美國系統分類的軟土綱、始成土綱，聯合國分類的始成土、乾旱土、黑鈣土、栗鈣土。包括的土類有高山草甸土（草氈土、寒凍氈土）、亞高山草甸土（黑氈土、寒氈土）、高山草原土（莎嘎土、寒凍鈣土）、亞高山草原土（巴嘎土、寒鈣土）。

基本介紹

• 中文名：高寒土
• 性質：具有寒性土壤溫度狀況
• 富里酸比值： 
• 美國系統分類：軟土綱、始成土綱
• 聯合國分類：始成土、乾旱土、黑鈣土、栗鈣土

簡介

高山草甸土和亞高山草甸土相當於美國土壤分類中軟土綱的冷凍潮濕軟土（Cryaquoll）、典型冷凍潮濕軟土（Typic cryaquept）、始成土綱（Inceptisol）的冷凍潮濕始成土（Cryaquet）、冷凍暗色始成土（Cryumbrept）和典型冷凍暗色始成土（Typic cryumbrept），相當於聯合國土壤分類中始成土（Cambisols）內的腐殖質始成土（Humic cambisols）。

高山草原土和亞高山草原土相當於美國土壤分類中軟土綱內的冷凍性冷涼軟土（Cryuborolls）和鈣積的冷凍性冷涼軟土（Calcic cryoboroll），聯合國土壤分類中黑鈣土（Che－rnozems）內的鈣質黑鈣土（Calcic chernozems）或淋溶黑鈣土（Luvic chernozems）、鈣質土中的淋溶鈣質土（Luvic calcisols）和栗鈣土（Kastanozems）中的淋溶栗鈣土（Luvic kastanozems）和鈣質栗鈣土（Calcic kastanozens）等某些土壤類型。

地理分布

高寒土分布在高山垂直帶上部森林鬱閉線以上或無林的高山、高原地區，如亞洲的高加索和中亞的山原，西歐的阿爾卑斯山、巴爾幹山、羅多彼山，北美的科迪勒拉山、落基山，南美的安第斯山等，在中國主要分布在青藏高原和北部的高山帶上部。高寒土的面積全球未有詳細統計，中國高寒土約占全國總土地面積的四分之一弱。

亞高山草甸土氣候條件比高山草甸土暖和，土壤凍結期僅90-120天，植被由蒿草屬為主的多種草類組成，草本植被的組成比較複雜，不僅有一年生植物，雙子葉植物較多，而且植被結構上有明顯的層次分化，呈現華麗的外觀，種類不下30～50種，且隨所在地區和地形部位的不同優勢種有所改變，在高原南緣山地或古冰磧平台上以中生草甸群落為主，由扁芒草和矮生蒿草等所組成，而在高原內部則以蒿草草甸群落占優勢，主要植物有多種蒿草、圓穗蓼以及多種苔草和雜類草等，覆蓋度高達70～90%，定居動物除數量較多的旱獺和啼兔外，還可見蚯蚓活動的痕跡。在與森林帶上限接壤的陰坡，常有高寒灌叢出現，主要是常綠革葉灌叢、常綠針葉灌叢和高寒落葉闊葉灌叢。

高山草甸土分布區的氣候較亞高山草甸土分布區寒冷，除沿河谷和湖泊有部分融區外，屬於島狀和連續多年凍土區，植被類型與亞高山草甸土上的高寒草甸相似，但種類組成稍有不同，植被為高山矮草草甸或與灌叢混生，主要植物有矮蒿草和線葉蒿草、矮軸蒿草和雜草等組成一年生植物和灌木減少，墊狀植物增加，草層低矮，結構簡單，層次分化不明顯，覆蓋度也較小，為50%左右，有少數嚙齒類動物穴居，蚯蚓少見。

亞高山草原土的氣候具有溫涼半乾旱、大陸性強的特點，植被為高寒草原，以羽茅、針茅、孤茅為主，覆蓋度30—50%。在氣候比較濕潤的地方，植被中草甸成分大大增加，形成草甸草原群落，覆蓋度達30～60%。棲居土中的嚙齒類動物數量很多，洞穴密集。

成土條件

氣候

高寒土分布區的氣候特點是：太陽輻射強，日照充足，熱量低，氣溫年較差小，日較差大；冷暖乾濕季節變化分明，高溫同雨季一致；乾冷季節長（10月至翌年5月），暖濕季短（6月至9月），風大，雷暴和冰雹多，積雪薄，保持時間短，土壤凍結期長，由於高寒土分布地域遼闊，地形複雜，與海洋的距離相差懸殊，因此，高寒土分布區的氣候狀況是極不相同的，總的來著，高寒土分布區在氣候上屬冬寒冷夏溫涼型，年平均溫度為-6.0～2.7℃，最熱月平均溫度在0～13℃之間，最冷月平均溫度在－5℃～－22℃，年降水量在100～700毫米之間，降水多集中在6～9月份，高寒土區的蒸發量，變幅在1600～2300毫米之間（表4－10－1）。因此，氣候上又可分為寒冷半濕潤型和寒冷乾旱型。亞高山草甸土和高山草甸土年蒸發量較小，降水量較豐，乾燥度為1.0～1.5，屬寒冷半濕潤型。亞高山草原土和高山草原土，年蒸發量較大，降水較少，乾燥度為1.5～5.0，屬寒冷乾旱型。高寒土有明顯的凍期和凍層出現。

植被

受氣候條件限制，高寒土的植被為耐低溫和耐乾旱的高寒草甸或濕潤雜草高山草甸和高寒灌叢植被，由於海拔高度及其氣候差異，高寒土各類型土壤植被也有差異。

亞高山草甸土氣候條件比高山草甸土暖和，土壤凍結期僅90-120天，植被由蒿草屬為主的多種草類組成，草本植被的組成比較複雜，不僅有一年生植物，雙子葉植物較多，而且植被結構上有明顯的層次分化，呈現華麗的外觀，種類不下30～50種，且隨所在地區和地形部位的不同優勢種有所改變，在高原南緣山地或古冰磧平台上以中生草甸群落為主，由扁芒草和矮生蒿草等所組成，而在高原內部則以蒿草草甸群落占優勢，主要植物有多種蒿草、圓穗蓼以及多種苔草和雜類草等，覆蓋度高達70～90%，定居動物除數量較多的旱獺和啼兔外，還可見蚯蚓活動的痕跡。在與森林帶上限接壤的陰坡，常有高寒灌叢出現，主要是常綠革葉灌叢、常綠針葉灌叢和高寒落葉闊葉灌叢。

高山草甸土分布區的氣候較亞高山草甸土分布區寒冷，除沿河谷和湖泊有部分融區外，屬於島狀和連續多年凍土區，植被類型與亞高山草甸土上的高寒草甸相似，但種類組成稍有不同，植被為高山矮草草甸或與灌叢混生，主要植物有矮蒿草和線葉蒿草、矮軸蒿草和雜草等組成一年生植物和灌木減少，墊狀植物增加，草層低矮，結構簡單，層次分化不明顯，覆蓋度也較小，為50%左右，有少數嚙齒類動物穴居，蚯蚓少見。

亞高山草原土的氣候具有溫涼半乾旱、大陸性強的特點，植被為高寒草原，以羽茅、針茅、孤茅為主，覆蓋度30—50%。在氣候比較濕潤的地方，植被中草甸成分大大增加，形成草甸草原群落，覆蓋度達30～60%。棲居土中的嚙齒類動物數量很多，洞穴密集。

高山草原土分布區的氣候以乾旱、風大、土壤凍結期長、大陸性強烈為特徵，植被亦屬高寒草原植被，但組成與亞高山草原有所不同，植被以針茅為主的稀矮草叢，覆蓋度30—80%，地表有大量的小石礫和碎石，局部為浮沙覆蓋。在氣候較濕潤的地方，植被中草甸成分明顯增多，除大量蒿草外，還有多種苔草、高山早熟禾、蔥和墊狀植物，與高山草原植物組成草甸草原群落。土中嚙齒類動物數量頗多，洞穴密集。

地形

高寒土主要分布於高原面和高山帶：亞高山草甸土所在地形為比較平緩的分水嶺，古冰磧平台或地形開闊的山原面；而高山草甸土則多分布在高原面上平緩山坡、寬谷以及高山帶上部起伏不大的古冰磧平台和側磧堤；亞高山草原土多分布在寬谷湖盆區和高原寬谷周圍的山地、低丘、古冰磧平台、山麓洪積扇、河、湖高階地和冰水沖積平原等；而高山草原土分布在剝蝕高原面上較緩的丘陵、寬廣的湖盆、寬谷中的洪積扇和階地及山前古冰磧平台等。

母質

高寒土的成土母質主要是由花崗岩、片麻岩、砂岩、板岩、千枚岩、灰岩等組成的殘積物、坡積物、冰磧物、洪積物、冰水沉積物。在天山北坡的亞高山草甸土和高山草甸土亦有黃土母質分布，亞高山草原土和高山草原土的成土母質尚有湖積物、風積物等。

成土過程

在高寒氣候和高山植被以及高山效應等綜合因素作用下，高寒土的形成表現出如下特點：

緩慢的生物物質循環

高山植物生長的特點，許多是生長期短促，草叢低矮，生物量低，每年每公頃乾草產量：亞高山草甸土600～1000公斤，高山草甸土400公斤，亞高山草原土200公斤，高山草原土300～600公斤，因此，每年遺留於土壤中的有機物質不多，但因溫度低，乾冷季漫長，土壤凍結，微生物活動微弱，以致死亡的根系難以分解而以有機殘體或腐殖質形態積累於土壤中，土壤有機質含量，一般是亞高山草甸土>高山草甸土>亞高山草原土>高山草原土。

由於全年土溫低，腐殖化作用弱，不利於胡敏酸的形成及芳構化程度的增大，因此其分子量較小，富里酸占優勢，胡敏酸與富里酸的比值多在1.0以下。其中，高山草甸土和亞高山草甸土胡敏酸含量和芳構化程度相對較高，胡敏酸與富里酸比值為0.6～1.0，而高山草原土和亞高山草原土胡敏酸的絕對含量和相對含量以及芳構化程度均較低，胡敏酸和富里酸比值為0. 4～0.5。因此，高寒土的腐殖質穩定性低，活性較大，不能與土壤礦物質緊密結合，不易形成良好結構，表層發育的多是不穩固的粒狀結構。

礦物化學分解程度低、淋溶作用弱

高寒土成土年齡輕，生物和化學風化作用微弱，一般土壤厚度只有50～90厘米，土壤質地較輕，礦物化學分解程度低，原生礦物以較易風化的黑雲母占優勢，角閃石、綠簾石含量也較高，粘土礦物只發展到水化、脫鉀階段，以水雲母和綠泥石為主，稍有蛭石、蒙脫石、高嶺石伴存，一般每千克粘粒含K2O 45克以上，在剖面中變化較小。土壤微量元素除含硼豐富外，鎵、釩、鉻、鉬、錳、銅、鋅、鈷、鎳等均低於世界土壤平均含量。

為了說明高寒土中元素的淋失和積累狀況，假定成土過程中鈦幾乎不被淋失，以母質層C或BC層中元素的含量為基礎進行計算，結果表明亞高山草甸土和高山草甸土中，CaO，MgO，K2O，Na2O有某些淋失趨勢；亞高山草原土和高山草原土因寒冷乾旱，大陸性強烈，Na2O、K2O、CaO有相當程度的積累。在剖面中，下部有不同形式的碳酸鈣聚積，土壤薄片觀察也表明，高寒土剖面中含鐵氧化物的再分配與碳酸鈣的轉移均較微弱，作為土壤成熟性標誌的土壤形成物多半為比較原始的類型，如高山草甸草原土的剖面中，只見有物理性粘粒膠膜和混合膠膜兩種形態，在亞高山草甸土的結構面上也只見有灰色具光澤的腐殖質膠膜，反映土壤內部元素的移動積聚不大活躍。

融凍形態的形成

高山高原地區每年從10月底或11月初日平均氣溫就降至0℃以下，土壤開始自表層向下和由多年凍土層頂向上兩個方向進行凍結，但以前一方式為主。到冬季最冷時期的1月份，達到最大的凍土深度為1.5～ 4.0米，直到3月底或4月上旬才大部或全部融化。凍結作用對土壤的影響是，一方面由於凍結作用，產生凍結力使土壤顆粒牢固地粘結在一起，在凍結層里的膠結冰和分凝冰與土壤顆粒相互排列形成各種凍土構造，如整體狀、粒狀和層狀結構等；另一方面，由於凍結作用產生凍脹力，在凍結過程中，由於水分轉移和冰體聚集，往往具有很大的膨脹性，形成多邊形土、石環、石帶、石條、石網等成型的地面形態。

土壤融化與氣溫的季節變化大體相一致，每年從四月上旬起，地表土壤逐漸融化，5月底融深為最大融深的14%，6月底為48%，7月底為66%，至9月底10月初達到最大融深。土壤最大季節融化深度的年變化不大，如在青海西南部風火山的觀測，年變幅約為5厘米，土壤的融化是由地面向下單一方向進行的。凍土層融化時，土壤液態水增加，當其下滲受阻，土體水分達到飽和或過飽和時，受自身重力的影響，容易順坡緩慢蠕動，產生泥流、石流、滑坡以及草皮脫落等現象。

高山高原區土壤夜凍晝融頻繁，當日均溫在5～0℃時，夜間溫度常至0℃以下，使土壤出現不穩定的夜凍晝融現象，土壤晝夜融凍層的厚度一般在3～5厘米以下，有時可達10～15厘米。

高山高原區土壤的融凍作用，既受海拔高度的控制，又受到地區性自然條件的影響。在垂直方向上，高山帶平緩的山坡和山間低地不僅有大面積連續的或島狀的多年凍土，而且土壤夜凍晝融頻繁，融凍微形態類型多樣；而亞高山帶一般只有季節性凍土，七、八兩個月可以不出現正負溫交替，因而季節融化層厚度較大，融凍微形態發育較差。在水平方向上，高山草甸土和亞高山草甸土分布區內，土壤融凍現象較普遍而顯著，發生層次分化明顯，而在高山草原土和亞高山草原土分布區，一般只形成不含凍的“寒土”，缺乏明顯的融凍形態特徵。

此外，構造運動對高寒土形成亦有一定的影響，在我國，自上新世末期以來，隨著青藏高原隆起和多次冰川作用，作為成土因素的氣候、植物、地形、水文和母質等都發生過巨大的變化，土壤發育也經歷了從暖濕成土周期到相對乾冷成土周期的更替。因此，高山土壤中廣泛地顯示有相互疊置的組合剖面，表現在土壤剖面中有黃棕或棕帶紅的、與其上下土層無發生聯繫的、在暖濕氣候條件下形成的土層，或者在某些現代陸成土壤剖面中存在有水成土的殘遺特徵等。

主要性狀

診斷層和診斷特徵

高寒土一般具有寒性土壤溫度狀況和胡敏酸與富里酸比值小於1.0的暗色表層，相當於把美國土壤分類系統中軟土綱和始成土綱中所具有的冷凍或永凍土壤溫度狀況作為高寒土診斷層和診斷特性的依據。

形態特徵

高寒土的剖面分化比較明顯，一般具有3—5厘米厚的呈灰棕或褐棕色的草皮層（O）；灰棕色或淡黃色的腐殖質層，厚約10—30厘米，具粉屑粒狀、粒狀或團塊狀結構，腐殖質層以下草根驟減，土色逐漸變淡；B層變化大；底層一般有碳酸鈣聚積。土體構型為O-Ah- B－C型。

理化性質

高寒土的質地均較粗，多含礫石，粘粒含量低，三、二氧化物在土體中移動不明顯，粘土礦物以水雲母為主。有機質含量和陽離子交換量變化大，腐殖質組成中以富里酸為主，胡敏酸與富里酸比值多低於1.0，腐殖酸中與鈣結合的居多，呈酸性至鹼性反應。

分類

高寒土分為亞高山草甸土、高山草甸土、亞高山草原土、高山草原土四個土類：

亞高山草甸土

亦名寒氈土，曾名黑氈土，分布於林線以上和高山草甸土之下的帶輻內，如我國青藏高原東部和南部、阿爾泰山、準噶爾盆地以西山地和天山高山帶下部，但海拔高度不同，低的如阿爾泰山東南部1800～2500米，高的如橫斷山脈中部4300～4600米，我國境內喜馬拉雅山4200～4500米也有分布。

亞高山草甸土是高寒土中，具有接近濕潤水分狀況、寒冷土壤溫度狀況和粗暗色表層、B層有澱積腐殖質膠膜，但缺暗色AB過渡層的土壤。

亞高山草甸土剖面分化明顯，具有草氈層，厚10～15厘米；棕灰色腐殖質層，厚15～30厘米；B層土色變淡。層次間過渡明顯，礫石含量顯著增多，有明顯銹紋斑，土體中有蚯蚓活動，有蚯蚓糞跡，剖面構型為O-Ah-B－C型。

亞高山草甸土有機質含量為150—200克每千克土，腐殖質組成以富里酸為主，胡敏酸與富里酸比值0.5左右， pH5～7，CaCO3有一定淋洗，陽離子交換量較高，為24—27厘摩爾（+）每千克土，鹽基飽和度為50%左右，粘粒含量低於10%，粘土礦物以水雲母、夾層水雲母為主，伴有綠泥石或蛭石、高嶺石。

亞高山草甸土分為三個亞類：

1.亞高山草甸土（Typic subalpine meadow soil） 具有亞高山草甸土類的特徵。

2.亞高山灌叢草甸土（Subalpine shrubby－meadow soil） 曾名棕氈土，其上限為亞高山草甸土，下限至山地暗棕壤，為兩者之間過渡類型，濕度略偏高，連群植被以灌叢為主。性態特徵同於亞高山草甸土，表層陽離子交換量為20厘摩爾（+）每千克土。

3.亞高山草原草甸土（Subalpine steppe－meadow soil） 濕度偏低，植被變稀，草甸層變薄，腐殖質組成中胡敏酸居多，胡敏酸與富里酸比值提高，礫石腹面有少量CaCO3膜狀聚積。

高山草甸土

亦名寒凍氈土，曾名草氈土，主要分布於青藏高原山地寒帶標線以上 4000～4500米之間，也見於川西3700～4800米的丘狀高原。

高山草甸土是高寒土中，具有接近半乾潤土壤水分狀況和寒凍土壤溫度狀況、具有粗暗色表層、其上覆有厚度>5厘米未分解或半分解草氈狀有機物質、鐵和碳弱澱積、並有呈片狀結構的暗色AB過渡層的土壤。

高山草甸土剖面上部有草皮層，其下為鱗片狀結構，具有氈狀腐殖質層，厚3—10厘米，其下為10—20厘米的細腐殖質層，淡灰棕色或棕褐色，粒狀或扁核狀結構，向下顏色變暗，由暗色土層向下迅速過渡為淡色母質層，剖面總厚度不超過50厘米，礫石較多，為0-Ah-AhB－C型。

高山草甸土表層有機質含量100克每千克土左右，高的可達200—300克每千克土，胡敏酸與富里酸比值約1.0，pH 6—7，通體無石灰反應，陽離子交換量為12—22厘摩爾（+）每千克土，鹽基飽和度50%左右，粘土礦物以水雲母為主，伴有少量高嶺石、蛭石。

高山草甸土分為兩個亞類：

1.高山草甸土（Typic alpine meadow soil） 具有高山草甸土類的典型特徵。

2.高山灌叢草甸土（Alpine shrubby meadow soil） 土壤濕度略偏高，連群植被雜有>30%的灌叢植物，其餘特徵同於高山草甸土。

亞高山草原土

又名寒鈣土，曾名巴嘎土。主要分布在喜馬拉雅山、帕米爾高原、崑崙山、阿爾金山、天山和阿爾泰山等3000～4500米左右的高原寬谷湖盆區和高原寬谷周圍山地。

亞高山草原土是高寒土中具有半乾潤水分狀況和寒冷土壤溫度狀況，在125厘米內有鈣積層、或鈣積特性、或石灰性的土壤。

亞高山草原土剖面分化清晰，生草層厚約3—5厘米，但不形成草皮；腐殖質層厚約10—25厘米，淡黃棕色，具弱粒狀結構，有明顯的鈣積層，石灰多以白色假菌絲，斑點狀或脈紋狀存在。剖面構型為O－Ah－Bk－C型。

亞高山草原土有機質含量20克每千克土左右，pH7.5～8.5，通體呈石灰反應，剖面中。下部CaCO3含量100～300克每千克土，陽離子交換量為7—12厘摩爾（+）每千克土，粘土礦物以水雲母、夾層水雲母為主，伴有高嶺石、褐鐵礦、蛭石、綠泥石，剖面上下基本一致，BC層有少量長石，葉蠟石。

亞高山草原土分為兩個亞類：

1.亞高山草原土（Typic subalpine steppe soil） 具有亞高山草原土類的典型特徵。

2.亞高山草甸草原土（Alpine meadow－steppe soil） 曾名山地黑鈣土狀草甸土、斑氈巴嘎土，形成於高山草原土和高山草甸土之間的過渡地帶，濕度略高，植被中雜有草甸成分，地表有斑塊狀薄而松的草皮層，表層有機質含量70克每千克土以上，鈣積層不明顯。

高山草原土

亦稱寒凍鈣土，曾名莎嘎土，主要分布於藏北高原南半部，海拔4500～5200米的高原面上。

高山草原土是高寒土中具有半乾旱土壤水分狀況和寒凍土壤溫度狀況，具有細暗色表層，在125厘米內有鈣積層或鈣積特徵、或石灰性的土壤。

高山草原土地表無草皮層，常為碎石、浮沙覆蓋，偶見黑色地衣結殼，其下為暗棕或灰棕色土層，常多石灰新生體，剖面構型J－O- Ah－Bck-C型。

高山草原土表層有機質含量10—40克每千克土，全剖面呈強石灰反應。CaCO3為100—150克每千克土，pH8—9，陽離子交換量較低，為4—11厘摩爾（+）每千克土，粘粒含量下層高於上層，粘土礦物以水雲母為主，伴有綠泥石、少量蒙脫石。

高山草原土分為三個亞類：

1.高山草原土（Typic alpine steppe soil） 具有高山草原土類的典型特徵。

2.高山草甸草原土（Alpine meadow－steppe soil） 曾名斑氈莎嘎土，濕度略偏高，有斑狀松薄草皮層，有機質30克每千克土左右，CaCO3明顯下移，亦可形成新生體，pH8—8.5。

3.高山荒漠化草原土（Alpine desert－steppe soil） 氣候偏乾，地表多礫石和浮沙，土體薄，植被稀少，有機質<10克每千克土，石灰反應強烈，有CaCO3新生體，偶有石膏結晶。

利用與改良

高寒土分布地區歷來是純牧業用地，發展畜牧業仍是今後利用高寒土的重要途徑。高山草原土和高山草甸土的草場牧草雖較矮小，但牧草中有毒植物少，草質柔細，適口性強，營養成分高，所含粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物總量占牧草乾重的60～70%以上，牲畜吃了易上膘，形成優良的牧場。亞高山草甸土有毒物質較多，但建立人工飼料基地的條件優越。亞高山草原土主要問題是植被稀疏，作為牧場，不易滿足放牧需要，常放牧過度，引起草場退化，風蝕加劇，故需加強草場管理，建立人工飼料基地。

在亞高山草甸土和亞高山草原土的某些山谷局部地區，引水方便，背風向陽的山麓洪積扇或濱湖平原有一些農地，但存在的問題是土層薄，石礫多，地力貧瘠，砂性較重，風蝕強，易乾旱，土性冷，霜害重等，故發展牧業仍是今後的主要方向。