山地草甸土是中国土壤分类系统(属地理发生分类)中的一个土类，属半水成土土纲、淡半水成土亚纲^[1]。其主要依据地表景观(生长有草甸植物的中低山地)来定名，所处纬度和海拔均未达到森林郁闭线以上的高度，地貌主要为山地平缓的山脊和局部凹陷地段，具有风大、生长稀疏树林或草本植物、植被覆盖度较高、气温较低、湿度较大、冬有积雪夏有浓雾等成土环境特点。在我国第二次土壤普查中，亚热带地区的许多省份都设有此土类，但各地的山地草甸土分布的海拔高度因山体高度不同存在较大的差异，在700 ~ 3 700 m^[2-7]。同时，各地的山地草甸土的成土母质、植被组成也有较大的差异。成土母质几乎覆盖了常见的基岩风化物^[3-7]。植被也因区域与海拔不同有所变化，例如安徽大别山地区的山地草甸土的植被主要由映山红、百氏柳、尖叶槲栎、枹、川楱等灌木组成^[8]，贵州雷公山、梵净山的山地草甸土的植被主要由高山杜鹃、山梅花、木姜子、箭竹、白牛旦等组成^[2]；浙江的山地草甸土的植被主要由杜鹃、箭竹、白茅、拟麦氏草等组成^[3]。由于在划分此类土壤时主要关注其分布区的景观特点、较多考虑表土有机质强积累特征，缺乏具体的定量分类标准，对剖面发育、矿物风化、物质垂直迁移等成土过程考虑较少，因此各地划定的山地草甸土在性态上有较大的差异^{[2, 3, 9-11]}。近年来，山地草甸土作为资源开发或生态环境保护的重要资源对象，其性态越来越受到人们的重视^[12-15]；同时，作为土壤资源类型，将这些分布区域较广泛的土壤全归并为一个土类是否合理也需要深入探讨。为此，本研究从福建、浙江、江西、安徽、湖南和贵州等省采集了20个山地草甸土剖面，从多个方面比较分析了亚热带山地草甸土性态的差异，并从诊断分类(定量分类)的角度对其类型划分进行了探讨。

1 材料与方法 1.1 采集剖面

根据各地第二次土壤普查获得的山地草甸土分布信息，本研究从福建、浙江、江西、安徽、湖南和贵州等省采集了20个代表性山地草甸土剖面，其在第二次土壤普查中均划分为山地草甸土土类、山地草甸土亚类。按中国土壤系统分类研究的相关要求进行野外调查、剖面观察与描述、分层土样的采集及土壤形态观察^[16]。采集剖面的地点、地形、海拔、成土母质等信息见表 1，部分采样点景观和土壤剖面分别见图 1和图 2。

1.2 分析方法

采集的分层土样经风干处理，充分混匀后磨细过2 mm土筛，部分土壤进一步研磨过0.125 mm土筛，按标准方法测定土壤颗粒组成、pH、CEC、有机质、全氮、全钾、全钠、全钙、全镁、全磷、氧化铁形态、黏粒硅铝率和黏土矿物类型等^[17-18]。其中，颗粒组成用比重计法测定；pH用电位法测定；CEC和交换性盐基用醋酸铵(pH 7.0)交换法测定；交换性铝用中性氯化钾交换法测定；有机质用重铬酸钾-硫酸氧化法测定；全氮用消化-蒸馏法测定；全钾、全钠、全钙、全镁、全磷和全铁采用XRF法(X射线荧光分析法)测定；游离氧化铁采用DCB法提取，邻啡罗啉比色法测定；土壤黏粒(< 2 µm)用沉降法提取，黏粒中硅、铝用碳酸钠碱熔法熔融，ICP法测定；黏土矿物类型采用镁甘油饱和定向片及钾饱和定向片–XRD法(X射线衍射法)鉴定。铝饱和度(%) =交换性铝×100/ECEC(式中ECEC为有效阳离子交换量)；盐基饱和度(%) =交换性阳离子总和×100/CEC。

2 结果与分析 2.1 土壤温度和土壤湿度状况

20个代表性山地草甸土因分布海拔较高(均在1 100 m以上)，其土壤温度状况均属温性(< 16℃)。但其水分状况因微地形差异有所不同，其中，浙2和黔3两个剖面点因地处低洼处，排水较差，土体存在明显的滞水(浙2全剖面滞水)，属于滞水水分状况；其他剖面点的水分均属于常湿水分状况。

2.2 土壤颜色、质地、土体厚度与剖面构型

20个代表性剖面的土壤颜色普遍较暗，其色调变化较小，主要为10YR，其次为7.5YR和2.5Y或10Y；表层土壤的明度主要在3以下，少数为4 ~ 7；彩度介于1 ~ 3，这显然与研究土壤有机质积累较高有关。多数剖面的腐殖质层(Ah)发育明显，呈暗棕色或暗黑色，团块状结构，疏松。除少数碳酸盐岩和玄武岩母质形成的土壤部分土层的质地为黏土外(黔5、黔7、黔9和黔10)，其他土壤的质地全属于壤土大类(包括黏壤土、壤土和砂质壤土)，说明研究的多数土壤的风化较弱。20个剖面的土体厚度(指母质层以上的土层)变化很大，介于10 ~ 125 cm，多数在80 cm以下。土体构型大致有Ah-C、Ah-Bw-C、Ah- Bt-C和Ah- G-C等4类，其中浙2剖面因受长期积水的影响，其剖面具有潜育特征(剖面构型为Ah-G-C)。田间观察表明，部分山地草甸土土体上部为草根层，少数存在厚2 ~ 3 cm未分解或半分解的凋落物层(闽1、闽2、浙2、赣1和黔1)。多数山地草甸土剖面上下层间质地较为接近，但闽2、黔4、黔5和黔7等剖面心土层黏粒含量明显高于表土，具黏化层。

2.3 土壤有机质积累

表 2中土壤剖面颜色和有机质分析数据都表明，山地草甸土有机质积累过程作用强烈，有机质积累非常明显，除少数剖面外，表层土壤的有机质含量在50 g/kg以上，部分达100 g/kg以上。该类土壤有机质积累不仅表现在表层，还有垂直向下发展的趋势，多数土体较厚的剖面其心土层也积累较高的有机质，在垂直方向上有机质没有出现突减的现象。这显然与山地草甸土植被良好、湿度大、根系生物量较大、温度较低、有机质不易分解等有关。因草类植被根系周年存在死亡-再生的循环变化，为土壤提供了大量的有机物质。

2.4 土壤酸化及铝质特性

表 3结果表明，山地草甸土酸化明显，多数土壤呈现强酸性，即使由碳酸盐岩母质发育的剖面黔2、黔4、黔7、黔8和黔10，也表现出明显的酸性。约有半数土壤的铝饱和度超过了60%。

2.5 土壤氧化铁组成

表 3表明，山地草甸土的氧化铁含量因母质不同有较大的差异，总体上，玄武岩、泥岩和碳酸盐岩母质发育的土壤游离氧化铁含量较高，花岗岩、凝灰岩、砂岩发育的土壤游离氧化铁含量较低，多数土壤的氧化铁游离度在40%以下，显示出从原生矿物中释放的氧化铁比例较低，其中黔2、黔3、黔5和黔10剖面的游离氧化铁含量超过了20 g/kg。无定形氧化铁含量表土普遍较高，向下逐渐下降，这与表土有机质积累量较高而影响氧化铁结晶有关。此外，受季节性渍水的影响，闽2、浙1、浙3和黔3剖面中还可见少量的铁锰斑纹。

2.6 土壤阳离子交换量、黏土矿物类型及黏粒硅铝率

因有机质的积累，各剖面土壤的CEC均呈现由表土向下呈下降的变化规律。但无论是表层还是心土层，土壤CEC都较高，换算为黏粒的CEC介于34.52 ~ 180.47 cmol/kg(包括表土)，都远高于24 cmol/kg。用XRD法对其中的9个剖面土壤的黏土矿物进行了鉴定，结果表明，不同地区的山地草甸土其黏土矿物存在较大的差异。其中，闽1、浙1、浙3剖面的黏土矿物主要为水云母、高岭石和蛭石，并含有少量的绿泥石和三水铝石；赣1和湘1剖面主要为水云母、高岭石，含有少量的蛭石1.4 nm过渡矿物和三水铝石，皖1和黔9剖面主要为水云母、蛭石，含少量高岭石和蒙脱石；而黔5和黔10剖面以水云母为主，其次为高岭石和蛭石，含少量蒙脱石。山地草甸土黏粒硅铝率(Sa值)普遍较高，在2.25 ~ 3.08，说明土壤的脱硅富铝化作用较弱。总体上，福建、浙江、湖南等地的山地草甸土Sa值较低，而贵州和安徽的山地草甸土Sa值较高，显示出前者的风化和脱硅富铝化作用高于后者。

2.7 土壤诊断层和诊断特性

本研究的20个山地草甸土脱硅富铝化作用较弱，土壤黏土矿物组成中1:1型矿物相对较少，土壤阳离子交换量较高，没有达到铁铝层和低活性富铁层的诊断要求；但其中有4个土壤剖面(闽2、黔4、黔5和黔7)其上下质地发生明显变化，具黏化层(表 4)。除闽3、黔1和黔11剖面缺乏B层(即无雏形层)外，其他剖面(除已出现黏化层的土壤外)均具有雏形层。本研究剖面中共有5个形成于碳酸盐岩母质上(黔2、黔4、黔7、黔8和黔10)，但只有黔2剖面具碳酸盐岩性特征，其他剖面土壤脱钙明显，已明显酸化。浙2剖面因分布地形低凹，长期积水，具潜育特征；另外，受季节性滞水的影响，闽2、浙1、浙3和黔3剖面中存在铁锰斑，具氧化还原特征。

山地草甸土有机质积累明显，土壤颜色较深，多数剖面具有暗沃或暗瘠表层(主要为暗瘠表层)。同时，土壤有机质积累向心土层发展，有14个剖面具均腐特性(表 4)。由于土壤酸化明显，交换性铝含量较高，20个剖面中有6个具铝质现象。另外，虽然本研究土壤风化较弱，氧化铁游离度基本上在40%以下，但对于玄武岩、泥岩和碳酸盐岩母质发育的土壤因母质铁含量较高，其游离氧化铁含量已超过了20 g/kg，满足铁质特性的要求。

2.8 土壤诊断分类

在地理发生分类(中国土壤分类系统)中，山地草甸土是半水成土土纲、淡半水成土亚纲的一个土类^[1]，但上述性态分析表明，无论是土体厚度、剖面构型，还是土壤黏粒迁移淀积、腐殖质剖面积累与淋淀及土壤酸化程度等都有较大的差异，远远超过一个土类的范畴。为此，本文根据中国土壤系统分类(属诊断分类)的检索要求，对20个剖面的土壤类别进行了鉴定。结果表明(表 5)，20个剖面可划分为均腐土、潜育土、淋溶土、雏形土和新成土等5个土纲，下续分为6个亚纲(岩性均腐土、湿润均腐土、滞水潜育土、常湿淋溶土、常湿雏形土、正常新成土)、10个土类(黑色岩性均腐土、滞水湿润均腐土、黏化湿润均腐土、简育湿润均腐土、简育滞水潜育土、铝质常湿淋溶土、滞水常湿雏形土、酸性常湿雏形土、简育常湿淋溶土、湿润正常新成土)、15个亚类(表 5)。

其中，闽3、黔1和黔11等3个剖面因土层浅薄，缺乏Bw层，土体构型为Ah-C，都属于新成土土纲、正常新成土亚纲、湿润正常新成土土类和石质湿润正常新成土亚类。浙2剖面在土表至50 cm范围内具潜育特征，剖面构型为Ah-G-C，属于潜育土土纲，为普通简育滞水潜育土亚类。黔2、黔3、黔4、黔5和黔6等5个剖面因同时具有暗沃表层和均腐殖质特性，土壤盐基饱和度大于50%，属均腐土土纲。其中黔2剖面具碳酸盐岩岩性特征，属普通黑色岩性均腐土亚类。黔3、黔4、黔5和黔6等4个剖面属湿润均腐土亚纲，黔3剖面中具氧化还原特征、部分土层具潜育现象，并具深厚的暗沃表层，属暗厚滞水湿润均腐土亚类；黔4和黔5剖面具黏化层，黔4剖面具深厚的暗沃表层，黔6剖面无黏化层、暗沃表层较薄，黔4、黔5和黔6剖面分别为暗厚黏化湿润均腐土、普通黏化湿润均腐土和普通简育湿润均腐土。闽2和黔7等2个剖面具黏化层，其剖面构型为Ah-Bt-C，其土壤水分状况均为常湿润，属于常湿淋溶土亚纲；其中闽2剖面土壤酸化明显、铝饱和度高，并有腐殖质淋淀现象，属于腐殖铝质常湿淋溶土；而黔7酸化较弱，无腐殖质淋淀现象，属于普通简育常湿淋溶土亚类。研究的20个剖面中，有9个(闽1、浙1、浙3、皖1、赣1、湘1、黔8、黔9和黔10)属于雏形土，其土体构型为A-Bw-C，由于其土壤水分状况相同(常湿润)，其亚纲均为常湿雏形土；其中浙1和浙3剖面因受季节性滞水的影响具氧化还原特征，且浙3具暗瘠表层，因此浙1和浙3剖面分别为普通滞水常湿雏形土亚类和暗色滞水常湿雏形土亚类。闽1和皖1剖面均具有铝质现象和腐殖质特性，它们的土类和亚类相同，均分别为铝质常湿雏形土和腐殖铝质常湿雏形土。赣1、湘1、黔8和黔9剖面均酸化明显，且黔8和黔9剖面因具铁质特性，赣1和湘1剖面属普通酸性常湿雏形土亚类，黔8和黔9剖面属铁质酸性常湿雏形土亚类；黔10剖面为铁质简育常湿雏形土亚类。

3 讨论

以上分析表明，亚热带山地草甸土具以下共同特性：一是土壤有机质积累过程明显，且有机质分布较深，多数土壤具均腐殖质特性，表层有机质含量多在50 g/kg以上，高者可达150 g/kg，积累深度也可深达50 cm，这显然与山地草甸土所处环境冷凉、气候常年湿润、土壤含水量较高及草甸植被生长茂密有关^{[1, 19]}。由于草类植被每年可向土壤提供大量的植物残体，但有机物质在这些土壤中分解缓慢，从而使土壤有机质和腐殖质明显富集，形成草根层或草毡层和较厚的腐殖质层。二是土壤矿物的风化度较低，主要表现在多数土壤土体较薄，氧化铁游离度低，高岭石等矿物含量相对较低，具较高的黏粒硅铝率，这与山地草甸土分布海拔较高、温度较低，脱硅富铝化作用较弱有关。冷凉气候条件及频繁的冻融与干湿交替作用下，物理风化作用强，矿物化学风化作用弱，土体中黏粒含量低而粗砂粒、石砾含量高。三是土壤酸化明显，多数土壤呈强酸性，这与山地草甸土质地偏轻、所处环境降水丰富，盐基容易淋失有关^[2-3]。还有，由于山地草甸土分布区降水量大，地势平缓，因此分布在较为低凹的山地草甸土的土体中经常会出现季节性的渍水，土体经常处于氧化还原交替状态，常可见到明显的锈纹锈斑，局部低洼地段还可出现潜育化的土层，显示出土壤形成过程中潜育化和潴育化特征。

本研究表明，在福建、浙江和湖南及江西等地的山地草甸土中还存在三水铝石。土壤中三水铝石的形成有二种途径^[20-22]，一是由高岭石进一步分解产生，代表了高度风化的标志^[23-25]，并伴随着铝硅酸盐矿物经过脱盐基和脱硅作用，使硅铝率不断降低；二是斜长石初期的风化产物，后者是在适宜的温度和降水条件下，只要母质比较疏松，有利于淋溶作用的进行，溶液中硅酸的浓度又很低，同时有机酸的络合作用不盛，就有可能由斜长石直接分解产生三水铝石，这在我国黄壤黏土矿物研究中已被多个研究所证实^[26-29]。而由于福建、浙江和湖南及江西等地的山地草甸土分布海拔相对较低，常与黄壤交错分布，因此，这些区域的山地草甸土中三水铝石的产生机理可能与黄壤相同，也可能与山地草甸土受周围黄壤物质的影响有关。至于这些土壤同时表现为强酸性、弱脱硅富铝化，原因可能与此类土壤淋溶作用较强有关，易从矿物中释放出的盐基迅速被淋溶，使土壤溶液中保持较低的盐基浓度和较低的pH环境，而较低的土壤pH会限制硅的溶解，从而影响土壤脱硅，使土壤黏粒的硅铝率较高。

4 结论

我国南方地区的山地草甸土具表层有机质积累明显、颜色普遍呈黑色和深褐色、土壤酸化明显、氧化铁游离度较低、CEC较高及脱硅富铝化作用较弱等共同特点。但不同样点采集的山地草甸土的土体厚度、剖面构型、黏化状况、有机质垂直分布、氧化铁含量、矿物类型及诊断层和诊断特性均有较大的差异，土体构型有Ah-C、Ah-Bw-C、Ah-Bt-C和Ah-G-C等类别，超出了一个土类的发生学性状变化的范畴。根据中国土壤系统分类的诊断标准，研究的20个剖面可划分为均腐土、潜育土、淋溶土、雏形土和新成土等5个土纲，下续分为6个亚纲、10个土类和15个亚类。