干旱区土壤资源研究综述，本文主要内容关键词为：干旱论文,土壤论文,资源论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
提要 本文综述了干旱区土壤资源在全球的分布和特征，回顾了土壤分类的研究历史和现状，展望了干旱土纲的发生和分类研究进展和趋势；评述了在土壤分类研究基础上发展起来的土壤资源评价方法和现状，指出了未来干旱区土壤资源评价研究趋势。
关键词 土壤资源 干旱区
当今世界干旱区的环境在人为不合理的掠夺式耕种和人口增长的压力下，正逐渐受到干旱、沙化、砾质化、盐渍化的威胁，使干旱区的土壤资源和脆弱的生态系统趋于恶化。人类的生存环境也已受到了严重的影响。1974年联合国环境规划署在肯尼亚首都内罗毕召开了世界荒漠化会议，号召世界各国的科学家向荒漠化宣战，拯救干旱区的环境。干旱区的土地资源研究已引起了各国政府和科学家们的关注。
1 干旱区在世界的分布
Shantz(1956)根据Meigs(1953)建立的干旱区气候分类系统，将干旱区分为半干旱、干旱和极干旱三种类型，它们集中分布于10°～50°N和15°～50°S的地理带，其中包括秘鲁的海岸高原、巴西东北部、肯尼亚、埃塞俄比亚和索马里，西起西非海岸向东穿过撒哈拉沙漠阿拉伯半岛的区域，中亚荒漠至蒙古西部的带状区域，澳大利亚中西部、美国西部以及南北两极的部分寒冷区域。Shantz(1956)对三种干旱区面积的统计为48,858,000km[2]，占陆地面积的33%，这一结果并不包括冷干旱荒漠区。Péwé(1974)对南北两极无冰荒漠陆地面积统计结果是4,900,000km[2]。Dregne(1976)指出，在占陆地面积三分之一的干旱区内分布着各种土纲类型，土壤的总面积为46,149,000km[2]（表1）。而各种土纲中分布面积最广，且其分布仅限于干旱区最有意义和特色的土壤是干旱土纲。Eswaran(1993)据最新的干旱土纲研究资料指出干旱土总面积为31,743,000km[2]。其中70%的干旱土分布于北半球温带地区，寒冷干旱土，不包括永冻土和季节冻土，约占9%，热带干旱土占11%。
中国的干旱区主要分布在暖温荒漠带、温带荒漠带和冷高原荒漠带。包括新疆、甘肃的河西走廊，青海的柴达木盆地和内蒙古与宁夏的一部分以及青藏高原的阿里地区。干旱区面积约为2,500,00km[2]，几乎占国土面积的四分之一，而干旱区土壤面积仅为1,160,000km[2]，约占国土面积的12.29%。
表1 干旱地区土壤在各大洲的分布
Tab.1 Distribution of soils in global arid zone
2 干旱区土壤的成土特征
2.1 自然条件
分布于暖温带、温带的干旱区，由于所处的地理位置或被地势隔离而远离水源，或被稳定的干气团控制而缺乏形成降水的大气系统，因而表现为年均降水量绝对数量少，年内月均变化大，蒸发量远远大于降水，干燥度大于3.5。土壤中没有足够的水分以维持中生植物的生长，水分以潜在水的形式存在，当水分连续为植物利用时，持续时期不超过90天，而在高山、高原地带，年均土温低于8℃，土壤受到融冻作用十分普遍，降雨少、大风多，水分蒸发也十分强盛。蒸发与降水的严重不平衡，使得土壤剖面中普遍积盐。干旱气候是影响干旱区土壤发育、生物分布、地貌形态和水系发育的主导因素。植被覆盖度低。植被种类在半干旱区以灌丛、荆棘林、矮草和旱生林为主，干旱地区为荒漠稀树干草原、荒漠草原和荒漠灌木。土中有机质累积弱。高大的山系是干旱区河流的水源地。但由于地理位置多处内陆封闭盆地，缺乏产生更多径流的水分来源，使得干旱区河流主要为内陆型水系。干旱地区的生态系统处于脆弱的平衡状态下，对于人和自然的侵扰尤为敏感，一经破坏，景观的恢复将十分困难。
干旱区主要成土母质类型，据龚子同(1980)研究，认为主要为碎屑状含盐风化壳，山区有硅铝质风化物，通过地表水和地下水进入盆地，含盐风化壳的地球化学分异特点由山区至盆地是：
。不同环境条件下，碳酸盐、石膏等盐分在剖面中移动和积聚，形成钙积层、石膏层、超石膏层、盐积层和超盐积层，甚至可形成石膏磐和盐磐。
中国干旱区主要位于欧亚大陆中部，高山与盆地相间，地形封闭，沙漠广布。干旱气候早在白垩纪至第三纪早期就已形成，至第三纪末，尤其在晚更新世至全新世，青藏高原的隆起，山地阻碍了海洋湿润气流的深入，更加重了我国西北地区持续性的干旱。河西走廊西部、新疆东部年降水量仅几毫米至几十毫米，年干燥度大于10，形成了大片寸草不生的荒漠戈壁。
3 土壤分类研究进展
3.1 世界各国土壤分类研究
土壤分类研究的现代创始人俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，认为土壤是多种成土因子：气候、地形、母质、植被和时间，相互作用而发生发展的。据此观点他提出了土壤发生分类系统。他的观点被他的学生N.M.Sibisev和V.D.Glinka等发展和继承，以说明某些土壤类型与某些气候一植被带的关系。俄国土壤发生学派至50年代发展到高潮，其中影响最大的为Cerasimov、Ivanova和Rozov等。这一学派以地带性学说为基础，突出生物—气候带作用。Ivanova(1976)总结了苏联20年来各地大中小比例尺土壤制图，及有关分类资料，经过广泛讨论、修改补充，于1976年发表了《苏联土壤的分类系统和命名原则》。共分土型、亚型、土属、亚属、土种、亚种、变种、土组和土相等分类单元，土型之上为生物气候组或省。将地处中亚荒漠区的土壤分类为：亚热带－暖温带荒漠省；Ⅰ自成型：灰棕漠土、似龟裂土、龟裂土、砂质漠土；Ⅱ水成和盐成型：草甸土、草甸荒漠土、自成盐土、水成盐土；Ⅲ冲积型：冲积草甸半荒漠及荒漠土、沙积湿草甸半荒漠及荒漠土、冲积草甸－沼泽半荒漠及荒漠土、冲积沼泽粉砂泥炭质上；Ⅳ灌溉上型：荒漠灌溉灰棕漠土、灌溉似龟裂土、灌溉草甸土、灌溉荒漠草甸上、灌溉沼泽荒漠土。中亚荒漠区其它一些非地带性土壤如分布于山地干草原地带、森林草原地带等地区的土壤也是按上述原则分类的。随着70年代定量诊断的系统分类的兴起，苏联的地理发生分类也发生了若干变化，其基本格局未作大的变动，仅在分类的指标量化方面稍加具体化，所有土壤按地带生态组进行归并，每一地带生态组有其特有的植被、20cm深土壤温度、20cm处冻结期持续日数和湿润系数。在土壤地带生态组内再按生物—物理—化学特征（腐殖质组成、土壤酸碱度、碳酸盐含量、碱化程度、盐渍化程度等以及土壤温润条件划分（章杨德，1988）。
干旱区面积占其一半以上的澳大利亚，由于其大陆环境未受古冰川的作用，因而地表物质年龄和过去湿润的气候对土壤的影响更突出。Stephens(1962)在发生学基础上制定了形态学土壤分类制。法国的土壤分类研究更多的是在法国海外殖民地—干旱的法语非洲进行的，条件、过程和属性是土壤分类的基本因素，其分类也为形态发生制(Aubrt,1968)。50年代以前的美国是以Marbut(1935)、美国农业部(1938)和J.Thorp以及Smith(1949)制定的反映土壤地带性学说来分类干旱区土壤（陈志诚，1988）。1960年，美国系统分类第七次土壤分类草案(Soil Survey Staff)正式公布，并于1975年出版了《土壤系统分类》一书。这一分类是以诊断层和诊断特性为基础，涉及土壤水分、温度、土壤厚度、有机质含量、矿物学特性、交换量、颜色和其它因子。根据诊断层和诊断特征将整个系统划分为土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系和土相。尽管与土壤发生相关的气候、植被等因素并不是土壤系统分类中诊断特征，但是从干旱土纲的定义—具有干旱的土壤水分状况以及相应的诊断层和诊断特征，可以看出。干旱地区的代表性土壤无疑仍是干旱土纲。
H.E.Dregne(1976)根据美国土壤系统分类对世界干旱区土壤类型的研究结果（表2）指出，新成土纲分布最广，其次是干旱土纲、软土纲、淋溶土纲和变性土纲。其中干旱土纲仅分布于干旱区，其它土纲可在干旱和湿润区分布。自从美国土壤系统分类问世以来，为了推广与验证它在世界各国的适用性，成立了一系列土纲专业委员会。1985年成立了一个专门从事于改进干旱土纲系统分类的干旱土委员会(ICOMD)。ICOMD通过应用美国土壤系统分类来调查干旱的阿拉伯地区的土壤以及世界上其它各国干旱区的土壤，对不同地貌系列上的上百个土壤剖面进行验证并经过与世界各国土壤专家多次讨论，提出了干旱土纲的新结构，这些建议均已收录入ICOMD的建议稿中。最初的一些建议于1987年在美国召开的第四次国际土壤协作会议，既干旱土分类、特征和利用专题会议期间，在美国的南部各州得到了印证(A.Osman,1987)。ICOMD的最新建议已被美国土壤系统分类所采纳。并于1993年8月在中国乌鲁木齐召开的干旱荒漠土壤分类和管理国际会议上正式公布。最新的干旱土纲分出如下土纲：冷冻干旱土、积盐干旱土、硬磐干旱土、石膏干旱土、粘淀干旱土和雏形干旱土。与其它土纲不同，可溶物质再分配和累积既是干旱土的主要成土过程，也是重要的限制因素。冷冻干旱土亚纲是根据土壤温度状况而单独分出，它主要分布在南北两极冷漠区以及高山冷冻区，具明显的冷暖交替变化。
表2 世界干旱区土纲和主要亚纲及其近似面积
Tab.2 Distribution of soil order and main suborder in arid zonc
3.2 中国干旱区土壤类型
中国土壤分类的研究经历了三个阶段，即早期引进Marbut分类体系阶段，1954-1984年中期土壤发生分类阶段和现阶段土壤系统分类阶段。本世纪30年代马溶之运用Marbut土壤分类的思想对甘肃省河西走廊的干旱区土壤进行了第一次描述。随后他在考察新疆的土壤后，将全新疆划分为16个土类，部分划到亚类。北疆平原的地带性土壤为灰漠钙土，南疆平原的地带性土壤为棕漠钙土。平原内的非地带性土壤为盐渍土、冲积土、湿土、沼泽土、水稻土和冲积性幼年土。并对天山的土壤垂直带谱分布作了分析，将天山3000m以上划分为高山草原土和高山石质土，森林带内划出灰壤、灰棕壤、森林粟钙土，阳坡为黑钙土，粟钙土。垂直带下部为棕钙土（马溶之，1945）。
50年代我国土壤学界开始了学习苏联地理发生分类理论并在全国开展了大规模的土壤普查，1956-1959年中科院新疆综合考察队对全疆进行了土壤调查与制图，与此同时，中科院青甘考察队对塔里木盆地的土壤也进行了普查，文振旺等(1965)在《新疆土壤地理》专著中运用苏联地理发生的思想，将全疆分出26个土类和71个亚类。在《中国土壤》(1987)书中将我国干旱区划分为如下土壤带：1)粟钙土、棕钙土和灰钙土带，分布在内蒙高原以及向南延伸至黄土高原西北部；2)灰棕漠土带，分布在腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠以及西部的准噶尔盆地。3)棕漠土带，分布在河西走廊及向西延伸至塔里木盆地。
中国土壤系统分类的研究始于1985年，经过吸收和引进美国土壤系统分类的思想。历经若干次修改与试验，《中国土壤系统分类》(1995)（修正方案）的分类思想也是建立在诊断层和诊断特性基础之上的。许多土纲直接引用美国系统分类，同时也具有鲜明的中国特色。干旱地区的地带性土壤干旱土纲是依据土壤中是否具有干旱的土壤水分状况和干旱表层以及是否具有盐积层、盐磐、石膏层、钙积层、钙磐、次生粘化层、淀积粘化层、超盐积层、超石膏层、超钙积层或雏形层之一或一个以上诊断层。这与美国土壤系统分类中的干旱干纲定义仍有差异。因为中国的干旱土纲和盐成土纲被单独分开，同时我国干旱区是由于地形等原因造成的持续性干旱，不具有明显干湿交替变化，因而也很少出现粘化干旱土，所以未将其列入亚纲中。中国干旱土纲的亚纲是高寒干旱土和正常干旱土。高寒干旱土亚纲中又划分出如下土类：粘化高寒干旱土、石膏高寒干旱土、钙积高寒干旱土和雏形高寒干旱土。正常干旱土亚纲中划分出的土类：粘化正常干旱土、盐积正常干旱土、石膏正常干旱土、钙积正常干旱土和雏形正常干旱土。正常干旱土亚纲主要分布在土温状况温暖、海拔较低的荒漠、半荒漠区。高寒干旱区亚纲主要集中分布在青藏高原（雷文进，1992）。
4 干旱区土壤资源评价研究进展
4.1 干旱区土壤资源评价研究的历史
土壤资源评价是根据土壤调查资料，评估土壤生产潜力和适宜性的过程。最初的土壤资源评价是随着资源调查而产生和发展起来的，其主要目的是为土地利用服务。1961年美国农业部土壤保持局颁布的土地潜力分类系统是以土壤分类为基础，依据土壤类型、坡度、侵蚀类型和侵蚀强度划分出土地潜力级、潜力亚级和潜力单位三级评价单元(Klingebiel et.1961)。它强调土壤的特性和限制因素，该系统得到学术界的公认并推广，如加拿大土地清查中的土地潜力分类系统的编制和应用，英国土壤调查局的土地利用潜力分类系统。苏联的土壤资源评价系统是按土壤带和行政界线，划分为若干区和亚区，再据土壤质量优劣分为5组，即质量好的、质量较好的、质量较差的、开垦困难的和不适宜耕种的。各组之下，又划分为若干种类（СоσЛев，1958）。
70年代土壤资源评价研究目地已从一般性的过渡到针对性的专门评价，即为土地利用规划服务。1976年联合国粮农组织颁布的土地评价纲要，明确指出评价结果不仅揭示土地生产力，更重要的是针对某种土地利用方式进行，并进行经济效益分析和比较，反映土地的最佳利用方式、适宜程度及改良可能性(FAO,1976)。随着FAO土地评价纲要的推广和应用，在联合国粮农组织等部门的帮助下，土壤资源评价工作已逐渐在干旱的非洲、西亚、墨西哥、巴西等国家和地区展开(Luning,1973)(Van der Kevie,1976)。
我国干旱区的土壤资源评价研究始于50年代对甘、青、新地区的大规模荒地资源综合考察。中国科学院新疆综合考察队在历时四年(1956-1959)的土壤调查基础上，从农垦的角度全面地进行了新疆平原地区的土壤资源评价。它确定的评价原则是：土壤改良条件，土壤发生类型和土壤特性以及由此决定的土壤改良技术的难易程度（文振旺等，1965）。中科院新疆荒地资源综合考察队从1975年至1978年对新疆重点荒区的土地资源进行了综合考察，逐步摆脱单独立足于土壤学，单纯以农垦利用方式进行评价的方法，转入从大农业角度出发，强调农、林、牧、渔各业协调发展，从土地的适宜性，限制性及生产性能方面，评价土地。30年来中科院和农垦部对西北荒地资源作了大量调查研究工作，不但对荒地的自然条件、分布特点、数量和质量等进行调查和评价，而且对荒区社会经济条件，荒地资源的开发利用方向、途径、开发程序、开垦方式、改造措施和开发规模等方面进行了较为系统的调查研究。其评价分类系统采用区、等、组三级制（赵存兴，1981）。七十年代末，八十年代初，在系统整理、综合、研究建国以来全国各省、市、自治区土壤资源调查的资料和成果的基础上，为因地制宜制定和发展大农业的农业区划，中科院等单位编制了《中国1∶100万土地资源图》。这是在全国统一的土地资源评价分类系统中，对西北干旱区的土壤资源进行全面系统的评估。粗略地概算了西北干旱区的各类土地资源数量和质量，阐明了资源利用状况和农林牧发展潜力，为干旱区土地开发利用、农业发展的长远规划提供了科学依据和基础资料。
目前随着GIS在资源调查与评价中的广泛应用，土壤资源评价不仅为土地利用规划服务，而且向着土地管理的综合化、精确化发展，不仅考虑土壤的物理、化学特性，而且还包括社会经济因素、综合人口、资源、环境等要素，进行持续的土地管理评价。
4.2 干旱区土壤资源研究趋势
世界人口逐年增长，各种自然和人为因素，已使得世界人均占有的耕地日益减少，干旱区将成为人们寻求发展的重要新区域。因此，对未来干旱区土壤资源的利用应考虑到对其脆弱的生态系统的影响，土壤退化机理及防治途径。推广土壤系统分类的成果，使土壤普查和资源调查建立在定量化的基础上。利用GIS技术，建立干旱区土壤资源信息系统，在自然土壤评价基础上，进行土地开发和利用的经济效益评价为土地规划和土地管理服务。综合开展干旱区土地人口承载力研究，为国家和当地政府对已开发的和后备的土地资源实施长远规划和持续发展与管理提供依据。