不同碳酸鹽巖發育自然土壤的理化特性研究

張旭賢潘濤范毅

（1.貴州省公益林管理中心 550001 2.安順市林業局 550001）

不同碳酸鹽巖發育自然土壤的理化特性研究

張旭賢1潘濤1范毅2

（1.貴州省公益林管理中心 550001 2.安順市林業局 550001）

碳酸鹽巖發育形成的土壤主要來自巖石中的碳酸鹽溶解后剩余的雜質，因而其成土速度極慢，土層也較薄，總厚度在35～60cm之間，其機械組成與土壤的理化性質、力學特征與抗沖抗蝕性息息相關。喀斯特地區的自然土壤的機械組成受巖性的影響較為顯著，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤之間的砂粒、粉粒與黏粒之間都存在顯著的差異。本文從其土層厚度、機械組成、持水性方面進行試驗分析不同碳酸鹽巖發育土壤的理化特性，為喀斯特地區石漠化治理提供參考。

碳酸鹽巖；自然發育；理化特性

1 樣品采集

貴州喀斯特地區碳酸鹽巖主要以白云巖、純灰巖、泥質白云巖及泥灰巖為主，為探究上述不同巖性發育土壤的理化特性，分別在上述4種巖性發育區選取坡度、坡位大體相近且受人為活動影響較少的林地或灌草地布設樣地。選好樣地后，開挖剖面，記錄樣地的成土母巖、土地利用類型、坡度、坡向、坡位等地理信息，量測土層厚度，并估測各土層的石粒含量。鏟去5cm表土層，并將剖面削成階梯狀，分層采集土樣。用環刀采集原狀土樣用于該層土壤容重測定，用鋁盒采集打入環刀點附近土樣，用于測定該土層土壤含水量；采集約1kg土壤，帶回實驗室風干并磨碎過篩，用于該層土壤有機質及機械組成的測定。

2 結果分析

2.1 不同碳酸鹽巖發育區自然土壤土層厚度及容重

土層厚度是喀斯特地區土壤侵蝕的典型指標，它不僅體現了不同地類上成土的差異，更在很大程度上反映了土壤侵蝕的現狀與結果（高華端等，2009）。從表1可知，不同碳酸鹽巖發育區自然土壤土層較薄，總厚度在35～60cm之間。不同碳酸鹽巖發育形成自然土壤土層總厚度差異顯著，表現為：泥灰巖（55.83）＞純白云巖（53.44）＞泥質白云巖（44.71）＞純灰巖（37.84）。

表1 不同碳酸鹽巖發育區自然土壤土層厚度及容重

容重是土壤機械組成與孔隙狀況的綜合反映，影響著土壤的滲透與持水性能。從表1可知，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的容重處于1.00～1.50g·cm-3之間，相同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤A層與B層容重變化并不大，總體上，B層容重略高于A層。不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤容重差異顯著，但由于受到生物因子的影響，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤在A層與B層的大小排序并不完全一致。A層的容重為：泥灰巖（1.50）＞泥質白云巖（1.24）＞純灰巖（1.11）＞純白云巖（1.08），而B 層則表現為：泥灰巖（1.48）＞泥質白云巖（1.37）＞純白云巖（1.30）＞純灰巖（1.17）。

2.2 不同碳酸鹽巖發育自然土壤的機械組成

土壤機械組成與成土母巖性質關系最為密切，決定著土壤的許多理化性質，從而影響土壤的侵蝕特征。從表2可知，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的機械組成差異顯著。總體上，粉粒與黏粒含量較高，而砂粒含量較低。

2.2.1 不同碳酸鹽巖發育形成自然土壤的砂粒含量

如表2所示，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤砂粒含量處于10～40%之間，均值為15.81%，除泥灰巖外，其他碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的砂粒含量都在20%以下。A層砂粒含量大小關系為：泥灰巖（37.08）＞泥質白云巖（16.91）＞純白云巖（12.71）＞純灰巖（12.38），而 B 層為：泥灰巖（25.42）＞純白云巖（16.60）＞泥質白云巖（13.37）＞純灰巖（11.08）。

表2 不同碳酸鹽巖發育區自然土壤的機械組成

2.2.2 不同碳酸鹽巖發育形成自然土壤的粉粒含量

如表2所示，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的粉粒含量較高，處于35～55%之間，均值為46.04%，整體上，A層的粉粒含量高于B層。A層粉粒含量大小關系為：純白云巖（54.52）＞純灰巖（50.68）＞泥質白云巖（48.63）＞泥灰巖（37.66），而B層為：純灰巖（45.52）＞泥灰巖（41.96）＞泥質白云巖（41.68）＞純白云巖（38.51）。

2.2.3 不同碳酸鹽巖發育形成自然土壤的黏粒含量

如表2所示，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的黏粒含量較高，處于25～45%之間，均值為38.17%，總體上，B層的黏粒含量高于A層。A層黏粒含量由大到小的排序為：純灰巖（36.94）＞泥質白云巖（34.46）＞純白云巖（32.78）＞泥灰巖（25.28），而 B 層為：泥質白云巖（45.09）＞純白云巖（44.89）＞純灰巖（43.40）＞泥灰巖（32.63）。

2.3 不同碳酸鹽巖發育自然土壤有機質與持水特征

有機質含量與持水能力是土壤中較為重要的理化性質，對土壤侵蝕特征有著一定的影響。如表3所示，不同巖性發育土壤的有機質及持水能力都有顯著的差異，總體上，碳酸鹽巖發育的自然土壤具有較高的有機質含量與較強的持水能力。然而，由于巖性及土層的差異，不同碳酸鹽巖發育自然土壤的有機質含量及持水能力各有不同。

表3 不同碳酸鹽巖發育形成自然土壤的有機質及持水特征

2.3.1 不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的有機質

土壤有機質（單位為：g/kg）有助于水穩性土壤團聚體的形成，從而提高土壤的抗沖抗蝕性，同時也可以提高土壤的蓄水能力與雨水的下滲能力。如表3所示，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤有機質含量在15～85g/kg之間，均值為63.82g/kg，大約是何騰兵等人在相近區域研究得到的砂巖（34.21g/kg）與頁巖（36.68g/kg）發育土壤有機質含量的2倍。無論是A層或B層，都以純白云巖發育形成的自然土壤有機質含量最高，而泥灰巖最低。對于A層，土壤有機質含量由大到小的排序為：純白云巖（81.5）＞泥質白云巖（69.67）＞純灰巖（68.07）＞泥灰巖（21.95），而 B 層則為：純白云巖（45.53）＞純灰巖（34.96）＞泥質白云巖（29.65）＞泥灰巖（16.53）。

2.3.2 不同碳酸鹽巖發育形成自然土壤的最大持水量

最大持水量表征土壤所能存儲的最大水量，當含水量超過這個值時就會形成蓄滿產流，產生水力侵蝕。碳酸鹽巖發育形成自然土壤的最大持水能力在30～60%之間，均值為48.38%。相同巖性發育形成的自然土壤的A層與B層土壤最大持水量較為相近。對于A層，不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的最大持水量大小排序為：純白云巖＞純灰巖＞泥質白云巖＞泥灰巖，而對于B層則表現為：純灰巖＞純白云巖＞泥質白云巖＞泥灰巖。

3 結論與討論

3.1 不同碳酸鹽巖發育區自然土壤土層厚度

碳酸鹽巖發育形成的土壤主要來自巖石中的碳酸鹽溶解后剩余的雜質，因而其成土速度極慢，土層也較薄。不同碳酸鹽巖發育形成的自然土壤土層厚度差異顯著，泥質碳酸鹽巖發育形成的自然土壤的土層厚度要高于純碳酸鹽巖。

土層厚度是喀斯特地區的土壤侵蝕研究與治理的重要指標，對水力侵蝕的發生、發展及危害都有較大影響，也是喀斯特地區土壤侵蝕有別于常態地貌的方面。由于土層淺薄，其土壤抗蝕年限較低，較少的土壤侵蝕量便會對當地的土地資源造成較大的影響。

3.2 不同碳酸鹽巖發育區自然土壤的機械組成

機械組成與土壤的理化性質、力學特征與抗沖抗蝕性息息相關。喀斯特地區的自然土壤的機械組成受巖性的影響較為顯著。碳酸鹽巖發育形成的自然土壤黏粒（38.17%）與粉粒（46.04%）含量較高，而砂粒（15.81%）含量較低，由于黏粒具有較高的比表面能，這就使得碳酸鹽巖發育的土壤具有較高的黏聚力，會使碳酸鹽巖發育的自然土壤具有較高的抗沖抗蝕性。

3.3 不同碳酸鹽巖發育形成自然土壤的持水特征

土壤的持水性是土壤因子中影響侵蝕的重要方面。碳酸鹽巖發育的自然土壤具有較強的持水能力，有利于喀斯特地區的水土保持。

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S151

A

1004-7344（2016）04-0222-02

2016-1-20

張旭賢（1986-），男，怒族，云南蘭坪人，工程師，碩士研究生，主要從事公益林保護與經營管理，區域水土保持工作。