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喜马拉雅北麓的寻觅:追寻寒冻雏形土的踪迹 精选

已有 2966 次阅读 2021-10-12 21:31 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

喜马拉雅北麓的寻觅:追寻寒冻雏形土的踪迹

杨顺华(中国科学院南京土壤研究所,中国土壤学会科普工作委员会),本文首发于“土壤时空”微信公众号

青藏高原是世界上面积最大、海拔最高、形成最新的高原,平均海拔在4000米以上,素有“世界屋脊”、“第三极”和“亚洲水塔”等称号。它在中国境内西起帕米尔高原,东至横断山脉,南自喜马拉雅山脉南缘,北迄昆仑山-祁连山北侧,横跨31个经度和13个纬度,面积250余万平方公里,占我国陆地总面积的26.8 %。由于其在地质、地理上的独特性,中国综合自然地理区划将其单独划作一个区域——青藏高寒区。该区海拔高、温度低、风力大、辐射强、空气稀薄、物理风化作用强烈,土壤颗粒粗大、养分贫瘠,成土作用十分缓慢,土壤相对年轻,是我国雏形土的集中分布区域。

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青藏高原上的生物风化(左图):橙色的地衣着生在岩石表面,进行着原始成土作用;青藏高原上的物理风化(右图):岩石在冻融交替的作用下崩解成更小的颗粒,为土壤的形成提供物质基础。(杨顺华 摄)

喜马拉雅山是青藏高原的南部界线,具有纬度低、海拔高、气候寒冷、对气候变化敏感和受季风气候影响显著等特征。作为青藏高原地区影响水汽循环和热量交换的气候大分界线,它对其南北两侧地域的气候造成了深刻的影响:水汽自印度洋南来,在南边迎风坡使劲爬坡的过程中,不断释放水汽、运输动力也几乎消耗殆尽,好不容易来到北坡,已经没啥水汽和动力了,因而在北坡形成了一个雨影区,气候干燥而少雨。以位于喜马拉雅山南北两侧的康马县和不丹国为例,北侧的康马属于高原温带半干旱季风气候区,年降水量仅为130~360毫米,年均气温3.1摄氏度。而与康马仅有一山之隔的不丹,则属亚热带季风气候,该国南部地区的降雨量可达5000~6000毫米。尽管北麓地区处于雨影地带,较之南坡更为干燥,但是其高海拔地区是否具有发育寒冻雏形土的可能呢?如果有,那么这条界线应该在哪里呢?

为考察青藏高原南部地区的土壤类型及其分布规律,2021年9月20日至22日,青藏高原土壤类型科考队西线分队一行6人,在赵玉国研究员的带领下,深入喜马拉雅山地区,路过边境小城康马,对广布于该区的雏形土进行了重点考察。

康马,藏语意为“红色的庙宇”,因该地历史上有一座规模较大的红色庙宇(拉康玛波)而得名。康马位于喜马拉雅山北麓,平均海拔4300米,是以牧业为主的半农半牧边境县。康马所在的区域气候干冷,成土条件弱。我们首先推断这里的土壤类型应以干润雏形土为主。雏形土是14大土纲之一,是一种发育程度较弱的土壤,判定这类土壤的主要依据是雏形层。它是风化-成土过程中形成的无或基本上无物质淀积,未发生明显黏化,带棕、红棕、红、黄或紫等颜色,且有土壤结构发育的B层。而干润则是指一种介于干旱和湿润之间的土壤水分状况,这与我们在康马实地考察的结果相吻合。除此之外,康马分布着大量的雪山冰川,气候寒冷,我们能找到心心念念的寒冻雏形土吗?

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干净整洁的康马县城(杨顺华 摄)

寒冻雏形土是一种发育于寒冷环境下的年轻土壤。它要求土壤温度至少满足寒性条件(土壤温度在0至8摄氏度之间),且具有冻融特征。这类土壤多见于常年低温的环境,如北极和青藏高原北部的高寒地区(可可西里等)。与上述区域不同,康马位于喜马拉雅山北麓,纬度低、海拔高,海洋性冰川发育。我们推断,在高海拔地区存在寒性土壤温度的可能,关键是寻找冻融特征。土壤的冻融特征主要是指土壤由冻融交替作用在地表或土层中形成的形态特征,表现为地表有石环、冻胀丘等冷冻扰动形态,或者表层和表下层具有鳞片状结构,等等。相对于土壤鳞片状结构,冻胀丘更易于观察,因此,它成为了我们此行寻找寒冻雏形土的主要线索之一。很快,我们就在海拔4200米左右的河谷中发现了一片冻胀丘景观。

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我们在河谷中观察到的冻胀丘景观(杨顺华 摄)

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车头往上约5米的位置,即是第一个寒冻雏形土的发现地(钱睿 摄)

车继续在海拔4200米左右的公路缓行,不远处的一个小山坡引起了队员们的注意。这是一个河谷与山体缓坡交接的过渡地带,坡脚农田里金黄色的青稞暗示着又一个丰收之年。这本该是一个排水顺畅的山坡,却因两个洼地的存在积满了水,预示着该地具有较好的土壤水分条件。凭借经验,赵老师在水坑不远处一个地形相对稳定的部位选定了一个观察位置,招呼我们过去挖掘剖面,观察这里的土壤是否具有鳞片状结构。一锹、两锹、三锹···高原的缺氧环境迫使我们只能在大口喘气的同时,有节奏地挥动铁锹干活。尽管这样,我们仍旧需要像皮肤科医生一样,细致观察,解剖土壤的结构。

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河谷中的雏形土上,长满了金黄色的青稞(杨顺华 摄)

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笔右边的土层中出现了大量类似鱼鳞一样的鳞片状土壤结构,说明这是一个寒冻雏形土(杨顺华 摄)

“哇!赵老师,这就是鳞片状结构吧?!”初次见到土壤冻融特征的队友钱睿大叫一声,兴奋地叫来赵老师确认。毕竟,这种土壤冻融特征,对于平常生活在平原地区的我们来说,很难见到。得到赵老师的轻声首肯后,钱睿更加激动不已,赶忙拍照做记录。

既然海拔4200米、局部土壤水分条件合适的位置可以发育寒冻雏形土,那么海拔更高的位置是否更有可能发育寒冻雏形土呢?带着这样的疑问,我们继续南下爬坡,来到喜马拉雅山脚下的冲巴雍错。15.jpg

美丽的冲巴雍错(杨顺华 摄)

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站在冲巴雍错旁眺望云海中的喜马拉雅山(杨顺华 摄)

冲巴雍错位于康马县萨玛达乡境内,海拔4560米,是一个高原冰川淡水湖,常年接受喜马拉雅山加桑康拉雪山的融水,流水汇入湖中,清澈透亮,远观就像一颗蓝色的宝石,当地人将之比喻为“天使的眼泪”。湖水继续向北流入康马河,后流入年楚河。在冲巴雍错与雪山之间,一条小溪在冰川融雪的补给下缓缓流淌。就在附近一个海拔约4500米的山坡上,我们再次发现了大量的冻胀丘。种种迹象表明,这里已经完全具备了发育寒冻雏形土的条件。很快,赵老师就带领我们选定了一个合适的位置,准备验证一下我们的猜测。

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冯文娟博士在冻胀丘景观上采集草毡土样本(杨顺华 摄)

       迎着嗖嗖的寒风,队员们在海拔4500米的喜马拉雅山脚下,顾不上高寒缺氧的侵袭,三下五除二地就刨开了一个土壤断面。正如我们所推测的那样,该土壤剖面的表层(0~20厘米)积累了较多的有机质,表层以下土体含有大量坡积搬运来的砾石,80厘米以下位置出现了鳞片状土壤结构,且通体具有石灰反应,表明这就是一个寒冻雏形土。经过进一步诊断,我们暂且将其定义为钙积暗沃寒冻雏形土。

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寒冻雏形土上发展高寒牧业的景观:羊群渴饮雪山融水、饥食土润鲜草(杨顺华 摄)

综合两个寒冻雏形土剖面的形态特征以及途中所观察到的冻胀丘景观,关于该地寒冻雏形土的两条界线在我们脑海中勾勒了出来:我们有理由断定,在康马地区海拔约4200米的位置,如果局部水分条件充分,完全可以发育寒冻雏形土,而在局部水分条件相对较弱的区域,则需要将海拔上升至4500米才有可能发育寒冻雏形土。

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冲巴雍错旁的寒冻雏形土景观与剖面照,80厘米以下可见“鱼鳞”结构(杨顺华 摄)

土壤是各种成土要素组合的产物,而土壤地理最大的魅力就在于分析这些组合背后的土壤分布规律,并在野外加以验证。有什么样的成土环境,就可能有什么样的土壤特征和类型。带着假设被证实的满足感,我们奔向了下一个研究区,思考着那里将会有什么新的特征和规律。相信随着我们土壤调查工作的深入,更多的关于土壤物质来源、形成过程、表现特征、分布规律、分类归属、成图方法和利用措施的奥秘将会被我们逐一揭开。

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在喜马拉雅山北麓冲巴雍错附近留影,从左至右依次为钱睿、冯文娟、赵玉国和杨顺华(李东财 摄)


参考文献:

1. 陈鸿昭, 高以信, 王浩清, 杨苑璋, 张甘霖, 龚子同.青藏高原综合科学考察给土壤研究的启示——祝贺中国科学院南京土壤研究所成立60周年.土壤, 2013, 45(05):774-779.

2. 龚子同主编, 中国土壤地理, 北京: 科学出版社, 2014.

3. 张甘霖主编: 赵玉国, 李德成著,中国土系志·西藏卷, 北京: 龙门书局, 科学出版社, 2020.

4. 张镱锂, 李炳元, 郑度.论青藏高原范围与面积.地理研究, 2002(01):1-8.

5. 赵松乔.中国综合自然地理区划的一个新方案.地理学报, 1983(01):1-10.

6. 中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组, 中国土壤系统分类课题研究协作组,中国土壤系统分类检索(第三版). 合肥: 中国科学技术大学出版, 2001.

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