2.1 西藏地区的土壤

2.1.1 土壤类型及其分布

西藏是青藏高原的主体,拥有众多的自然生态环境和复杂多样的成土母质及成土过程,因而形成各种土壤类型。既有我国绝大部分山地森林土壤类型,也有我国乃至世界分布最集中、面积最大、类型最多的高山土壤类型。科学地对土壤进行分类,将有助于更好地认识自然,认识西藏土壤,科学地利用与改良土壤,更好地为农牧林业生产服务。

据西藏自治区土地管理局组织的全自治区土地资源调查结果:西藏有宜农耕地680.57万亩,占全自治区总土地面积的0.42%;净耕地面积523.43万亩,占0.3%;牧草地96934.8万亩,约占56.7%;林地10716万亩,占6.27%;居民点及工矿用地50.45万亩,占0.303%,水域面积8291.96万亩,占4.85%,未利用土地54354.8万亩,占31.8%;园地1.76万亩(以上数据均为实控区内的数据)。

根据西藏第二次土壤普查资料,西藏土壤分为高山土纲、半淋溶土纲、淋溶土纲、铁铝土纲、半水成土纲、水成土纲、盐碱土纲、人为土纲、初育土纲等9个土纲。各土纲又细分为28个土类,67个亚类,362个土属,2236个土种。山地灌丛草原土面积最大,占自治区耕种土壤的33.81%;其次为潮土和亚高山草原土,分别占12.83%和12.38%;耕种草甸土占9.51%;亚高山草甸土占9.47%;褐土占8.1%;灰褐土占7.99%;棕壤土占2.83%。上述8类耕种土壤合计占全自治区耕种面积的96.95%。其余8个土类耕种面积较小,合计只占8%左右[9]

耕种土壤主要分布在冈底斯山-念青唐古拉山以南和三江流域河谷洪积扇、洪积台地、冲击阶地以及湖盆阶地。耕种土壤以海拔垂直高度来分:在海拔2500m以下的面积占5.6%;在海拔2500~3500m之间的面积占11.4%;在海拔3500~4100m之间的面积占60.8%;在海拔4100m以上的面积占22.2%。耕种土壤分布的海拔之高,垂直跨度之大(610~4795m)乃世界之最。

2.1.2 土壤的形成

西藏地质历史比较年轻,因而土壤的形成较为年轻。晚古生代之前,西藏地区曾是横贯欧亚大陆南部特提斯海的一部分,长期沉沦于古地中海之下。在二叠纪时期,特提斯海城自北向南退缩,西藏北部昆仑山和可可西里山开始露出海而成为陆地。中生代经过燕山早期和晚期两次强烈的地壳运动,整个藏北地区成为陆地,藏南地区也大部脱海成为陆地。始新世晚期的第一期喜马拉雅山造山运动,至第四纪第三期的喜马拉雅山造山运动,西藏高原发生了剧烈的地质变化,地壳由海拔几百米上升到四五千米。随着高原的抬升和地球上冷暖的变化,高原上发生了多次冰期和间断冰期,最早冰期的来临,喜马拉雅山少数高峰已伸入雪线以上,在喜马拉雅山北侧发育了小型冰川,雅鲁藏布江河谷谷底出现了冰水相的砾石层。第一间冰期的干热气候,形成了藏南山坡谷地普遍发育的绛红色土层和碎屑岩层。西藏高原冰川在第二次冰期普遍发育,中更新世后期,气候温暖,水流下蚀活跃,大河进一步深切石灰岩地区,形成了岩溶地貌。晚更新世中期末次间冰期在第四纪堆积物上发育了古土壤层。全新世时期,西藏高原不断加速抬升,气候变干变冷,寒冻风化和冰雪作用强烈,洪积物、坡积物、冰积物、湖积物和冰水沉积物是这一时期的主要沉积类型。在漫长的历史长河中,这些沉积物在气候、生物、物理、化学和人类活动的作用下不断演变,在不同的地形部位,形成多种类型的土壤,并具有鲜明的高原特色。

西藏地区土壤的形成包括了成土风化壳的形成过程以及成土过程两个阶段。

1.成土风化壳的形成过程

成土风化壳是岩石在环境因素的作用下,经过物理、化学风化过程,在岩石表面形成的疏松物质,有的经过自然搬运,有的残留原处。由于风化壳所处的地形部位、气候、水热条件、岩石的性质不同,风化壳的种类各异,西藏境内大体有以下6种情况:

(1)碎屑状风化壳。碎屑状风化壳是岩石风化的最初阶段,以物理风化为主,化学风化微弱,由粗大的碎屑物质所组成,保留着母岩的基本特征。这类风化壳多见于雪线附近、海拔5000m以上的冰缘地带,发育的土壤都非常原始,如高山寒漠土,其细土和有机质都极少。

(2)碳酸盐风化壳。这类风化壳易溶盐遭淋失,游离出来的钙、镁等元素多以碳酸盐的形式淀积于风化壳中,呈碱性反应。因气候不同,风化壳中的碳酸盐的淋溶状况不同,在半干旱气候条件下,碳酸盐从表面向下淋移,在一定深度形成淀积,在干旱的气候条件下,碳酸盐会聚积在风化壳的表面。这类风化壳广泛分布于藏北、藏南、阿里、雅鲁藏布江、“三江流域”的半干旱或半湿润谷地,其上发育着高山草原土,亚高山草原土、山地灌丛草原土、褐土、灰褐土等土壤。

(3)硅铝风化壳。由于强烈的风化过程和淋溶作用,不仅风化壳中易溶盐淋失,连游离碳酸盐也基本淋失,唯独铝、硅等化合物相对增多。风化壳呈中性至酸性反应。硅铝风化壳主要分布于西藏东部。但是,不同的硅铝风化壳的分布和其上发育的土壤的大致规律是:拉萨市、那曲东部、日喀则、山南、昌都北部分布着饱和硅铝风化壳,发育的土壤有高山草甸土和亚高山草甸土;昌都南部和林芝地区大部分地区不饱和硅铝风化壳占优势,其上发育的土壤为亚高山灌丛草甸土和暗棕壤等。

(4)富铝风化壳。由于岩石分解相当彻底,淋溶作用十分强烈,这类风化壳中的硅酸盐大量被破坏,淋失的不仅是盐基,还包括全部硅酸,残留着以铁、铝为主的氧化物。富铝风化壳呈酸性反应,发育的土壤为黄壤、红壤和砖红壤,主要分布在喜马拉雅山南侧气候湿润的热带、亚热带山地。

(5)含盐风化壳。这类风化壳中的盐分主要是硫酸盐,部分地区是碳酸盐或硼酸盐。形成土壤是盐碱土,地表常出现盐霜、盐结皮或盐壳。这类风化壳广泛分布于藏北内流区与阿里干旱区,在藏南一些退缩的湖盆也有零星分布。

(6)还原系列风化壳。前述5种都是氧化系列风化壳。还原系列风化壳是在嫌气还原条件下,风化壳中铁、锰变成活动性较大的低价状态,磷的活动性也相应增加,硫和氮被还原,在季节性的氧化和还原条件下,部分低价铁、锰被氧化固定,形成锈色斑纹。这种风化壳分布在地势比较低洼,易受到地表水和地下水的长期浸润,如河谷冲积平原河、湖漫滩及洪积扇缘地带。

2.成土过程

西藏境内成土条件的特殊和复杂多样,形成众多独特的成土过程,而每一种成土过程又不是单独孤立进行的,往往交织在一起,互相影响,互相作用,从而形成许多种土壤类型。按照土壤形成过程中的有机质积累、矿物分解及化学元素迁移与转化等特点,大致归纳为以下几种主要成土过程:

(1)原始土壤形成过程。这是土壤形成的初级阶段,物理风化起主导作用,母质特征明显,矿物分解微弱,无明显的有机质积累,石质土、粗骨土、新积土、风沙土都属此类土壤。

(2)有机质积累过程。在微生物的作用下,植物分解成有机质,在土壤中逐步聚集,这是土壤形成的必然过程,也是土壤肥力高低的主要标志。

(3)钙积过程。钙积过程是指碳酸钙在土壤中迁移和淀积的过程。由于季节性淋溶强度与区域差异的不同,土壤中钙积程度也不同,随着降水的增多和干旱程度的降低,依次表现为土壤表层碳酸钙聚积,剖面中下部碳酸钙相对聚积,以致出现明显的钙积层或碳酸盐新生体等不同情况。藏东河谷地区的褐土、灰褐土都不同程度地存在着钙化作用。

(4)盐碱化过程。因强烈的蒸发作用,使土壤中易溶盐类随水分上升,盐类积累于土壤表层,形成盐化层。该层内常混有白色粉粒状结晶盐体,表面结成壳,即为盐结皮。在藏北、藏南及阿里较干旱的洼地普遍存在着这种成土过程,在一些水成、半水成土壤形成过程中,常伴生一定的盐碱化过程,形成盐化沼泽土、盐化草甸土和碱化草甸土等。

(5)黏化过程。指土壤中的黏土矿物生成、淋移和聚积过程,通常包括两个方面:一是在较温暖气候条件下,土体内原生矿物分解形成次生黏土矿物;二是土壤表层黏粒随土壤水分向下淋移。由于两者的共同作用,结果是在土壤一定深度形成黏化层。藏东“三江流域”干旱谷地的褐土、灰褐土,雅鲁藏布江中游各地的灌丛草原土都有这种现象。棕壤、暗棕壤及黄棕壤等淋溶土则比较明显。

(6)漂灰化过程。西藏东南部的山地森林土壤,因土壤表层过度湿润,造成大量盐基淋失,在亚表层中被还原的铁、锰与有机酸(以富里酸为主)淋溶下移,二氧化硅残留于亚表层内,形成灰白色或淡白色的漂灰层,呈强酸性反应。这种漂灰化过程常见于暗棕壤、棕壤和亚高山灌丛草甸土的形成过程中。

(7)淋溶棕化过程。在盐基和游离态的碳酸钙被淋失的土壤中,亚铁化合物下移至心土被氧化淀积,形成棕色薄膜包于土粒表面,使土体呈棕色。这种酸性淋溶棕化过程是西藏东南山地棕壤、暗棕壤的主要成土特征。在亚高山灌丛草甸土的形成过程中,也存在着弱酸性淋溶棕化作用。

(8)富铝化过程。在喜马拉雅山南侧的湿热地区,土壤中的硅酸盐强烈水解,盐基和硅酸大量淋失,而铁、铝、锰等氧化物残留于土体,也使土体呈红黄色。西藏境内的黄壤、红壤及砖红壤普遍进行着富铝化过程。

(9)氧化还原过程。主要指水成、半水成土壤中,因地下水影响出现的还原或还原与氧化交替作用的过程。在地下水的长期淹没下,土层内因还原低价铁的存在,土壤形成青灰色的潜育层,随着水源季节性的升降,铁、锰不断地被还原氧化,形成锈斑层。一般在沼泽土中主要进行着还原潜育作用,在草甸土、潮土、水稻土中,氧化与还原两者都有不同程度的反映。

(10)耕种熟化过程。指自然土壤在人为耕作、施肥、灌溉等农业措施的影响下所发生的土壤熟化过程。可分为水耕熟化和早耕熟化两种。水耕熟化反映水稻土的形成过程,旱耕熟化反映河谷类旱作土壤的形成过程。土壤熟化程度的高低,反映土壤耕种的历史和技术水平的高低。

2.1.3 土壤特点

西藏境内,除雅鲁藏布江、拉萨河、年楚河(简称“一江二河”)和金沙江、澜沧江、怒江河谷流域(简称“三江流域”)的河谷地带和藏东南地区地势较低外,80%以上的地区海拔在4000m以上,年平均气温在1℃左右,最冷月平均气温低于-6℃,最热月平均气温不超过10℃。此外,半数以上的地区气候干旱或半干旱。在高寒干旱气候条件下,土壤的形成过程物理作用显著,生物和化学作用微弱;反映土壤质地轻,砾石含量高,粗屑性强,矿物的化学分解程度低,接近母质的组成;土壤有机质的腐殖质化程度不高等特性。如高山寒漠土、高山漠土、高山草原土等。

高寒低温的气候条件,决定了西藏各类土壤有机质积累明显而分解缓慢的特点。即使在降水较少、土壤干旱、植物生长季节短的高山草原土、高山漠土地区,植被稀疏,覆盖度不超过40%,牧草年生长量8.2~17.3kg/亩,微生物活动微弱,阻碍有机质的分解与转化,有一定数量的有机质积累,一般含量0.5%~3%。

至于降水较丰富的半湿润高山土壤(高山草甸土、亚高山草甸土)与湿润山地温带森林土壤(棕壤、暗棕壤),气温相对较高,生长茂密的草甸及森林植被,每年有大量的植物残体进入土壤,冬季的寒冻低温和潮湿嫌气抑制微生物活动,有机质分解缓慢,积累增多,一般土壤表层有机质达10%以上,最高可达40%,与我国东北大、小兴安岭森林土壤有机质积累相当或偏高。喜马拉雅山南侧的黄壤和黄棕壤地带,生物产量较高,有机质积累多在15%以上,与我国江苏,浙江诸省山地同类土壤基本相当。

西藏高原的急剧隆起,使西藏土壤形成过程具有相对幼年性的特征。首先是矿物分解程度低,黏土矿物中氧化钾含量只占2%左右,处于脱钾阶段。二氧化硅与三氧化二铝的比率大于2.5,铁的游离度较低。其次是土壤剖面发育微弱,层次不明显。土体内Ca2+、Mg2+、Na+等盐基离子移动较少,盐基饱和,有些土壤还保留着古土壤的残迹特征,如某些亚高山草原土、亚高山灌丛草甸土及漂灰化暗棕壤等土壤出现三水铝矿、埃洛石和蒙脱石等强风化作用产物。

2.1.4 农业耕地土壤

农业耕地是土壤资源的精华,是在自然土壤的基础上,经过长时期的人类耕作、灌溉、施肥等措施逐步演化而成的。由于各地气候、成土母质、成土条件、耕作方式、栽培历史等的不同,耕地的类型质量、肥力状况差异很大。

西藏地区耕种土壤包括耕种高山草原土、耕种亚高山草原土、耕种亚高山草甸土、耕种山地灌丛草原土、耕种暗棕壤、耕种灰褐土、耕种棕壤、耕种褐土、耕种新积土、耕种黄棕壤、耕种黄壤、耕种黄红壤、耕种草甸土、潮土、水稻土、灌淤土等16个土类(实控区),总面积680.57万亩。各类耕种土壤占宜农土壤的面积,以山地灌丛草原土比例为最大,占33.81%,其次是潮土、亚高山草原土、亚高山草甸土、褐土、灰褐土,分别占宜农土地面积的12.80%、12.38%、9.47%、8.11%和7.99%。水稻土、新积土、红壤、棕壤、灌淤土等5个土类耕种土壤较少,依次占宜农土地的比例为0.33%、0.32%、0.36%、0.25%和0.19%。

耕地主要分布在“一江二河”和“三江流域”,共有耕地478.2万亩,占全区耕地总面积的70.3%。拉萨、山南、日喀则河谷地带以耕种亚高山草原土、耕种山地灌丛草原土和耕种草甸土为最多。东南部地区及喜马拉雅山南侧,耕地土壤以棕壤、黄棕壤为最多,部分发育在亚高山草甸土上。日喀则、山南、昌都、那曲等地区以耕种草甸土和耕种灌丛草原土为最多,河谷地区有相当数量的潮土。

耕种亚高山草原土是西藏耕地土壤的主要类型之一,主要分布在日喀则、山南中西部,阿里西南部地区。潜在肥力和有效肥力均居中等水平,耕层养分中上水平,全磷和速效钾较丰富,但区域差异大,一般日喀则地区低于山南地区,相差1~2个等级。质地多为砂质壤土,通透性良好,持水能力较差,易受干旱、风沙危害。

耕种山地灌丛草原土是耕地土壤的又一主要类型,拉萨、山南、日喀则地区均有较大面积,“一江二河”地区更为集中。耕作层养分含量低,区域差异明显,西部比东部常低2~3个等级,机械组成类似亚高山草原土,易受风沙危害,但在耕地灌溉后耕作层熟化程度较高,保肥能力增强。

耕种亚高山草甸土主要分布在昌都地区北部,那曲东部,山南、日喀则的部分区域。潜在肥力上等,有效肥力偏低,是耕地土壤中保肥能力较强的类型之一,但土壤中砾石含量高,耕层中多达20%~40%。耕地海拔部位较高,热量条件较差,限制了种植业的发展。

潮土是草甸土长期耕作后形成的,全自治区河谷地区均有分布。土层厚,质地好,砾石少,土地利用率和熟化程度较高,但由于开发强度过大以及对养地重视不够,致使土壤有机质和有效养分含量比较低,亟待采取人工措施予以补充。

耕种棕壤、黄棕壤、黄壤和淋溶褐土分布在日喀则、山南、林芝、昌都等地区的南部,其中耕种棕壤、黄棕壤多在林芝、日喀则地区。耕种黄壤林芝最多,耕种淋溶褐土林芝、山南最多。其共同特点是肥力较高,比草原类、草甸类土壤上发育的耕种土壤肥力高2~3个等级,有效肥力高1~2个等级,保肥性能也较好。土层较薄,机械组成中等,砾石含量较高,分布部位地形复杂,坡度大,雨水多,易引起严重的水土流失,对发展种植业有较大的限制。

水稻土、灌淤土、耕种棕壤、红壤是耕种土壤中面积最少的类型。水稻土集中分布在察隅、墨脱县。灌淤土分布在普兰县、札达县。棕壤、红壤分布在喜马拉雅山南侧湿润地区。

各行政区中,日喀则地区的耕地面积最大,为203.3万亩,占全自治区耕地面积的38.84%。其余依次是昌都107.7万亩,占20.53%;拉萨83.3万亩,占15.91%;山南80.5万亩,占15.39%;林芝36.4万亩,占6.95%;那曲地区9.03万亩,占1.72%;阿里地区耕地最少,仅有3.4万亩,占全自治区耕地面积的0.66%。全自治区63个县(市、区)有耕地分布,占74个县(市、区)总数的85.14%。受各种条件的限制,各县耕地面积差异很大,少者数千亩,多者可达数十万亩。耕地面积在1万亩以下的有7个县,占有耕地县数的11.11%,拥有耕地36668.2亩,最少的改则县仅有5亩耕地。面积在1万~5万亩之间的有19个县,占30.1%,共有耕地646942.2亩。5万~10万亩之间的有20个县,占31.75%,拥有耕地1498884.8亩。10万~15万亩之间的有7个县,占11.11%,拥有耕地832800.6亩。15万~20万亩之间的有3个县,占4.76%,拥有耕地496958.1亩。20万~25万亩之间的有5个县,占7.94%,拥有耕地1075631.9亩。大于25万亩的有江孜县和日喀则市,占3.17%,拥有耕地646443.1亩,其中日喀则市375303.1亩,在全区有耕地县中名列第一[10]