晴隆縣喀斯特山區石灰土氮磷鉀含量分布變化特征

王大龍 胡 娟 申 玲 陳 瑩 楊永奎

(畢節市土肥站，貴州 畢節 551700)

喀斯特地貌一種重要的地質地貌形態。中國西南地區云貴高原山區喀斯特面積達10.9萬km2[1]。為研究較小尺度下不同生態系統和生境中土壤供肥因子之間的變化分布特征和生態化學的計量特征，學者們分別將喀斯特峰叢洼地及峽谷低洼地為研究尺度和對象，探討了次生林地、原生林地、灌叢地、坡耕地、草叢地、人工林地等土壤生態系統和生境的養分分布變化情況[2]及峽谷類型喀斯特旱地(HD)、草地(CD)、水田(ST)、人工林(RGL)、灌叢(GC)、次生林(CSL)6 種生態系統土壤養分計量進行研究[3]。貴州省晴隆縣是典型發育的喀斯特生態脆弱區、生境分割區和自然景觀破碎區，區內分布著廣泛的碳酸類鹽巖和硫酸類鹽巖等可溶性鹽類，在此母巖上經過長期風化發育的石灰性土壤因溶解過多鹽類而偏堿性。因各種巖石風化強度和成土階段、過程及環境影響的不同而產生不同的土壤分類等石灰土亞類，對喀斯特山區石灰土發育發生學特征的研究也較多[4-6]，不同程度的石灰土發育階段性特征與土壤中肥力因子及各種理化性質的復雜關系已有多人研究[7-10]，也有部分學者從礦物的組成結構、形態和地球化學循環遷移著手研究喀斯特山區石灰土的發育特征[11-13]。但對喀斯特山區石灰土土壤氮磷鉀含量與植被覆蓋、水土流失和保持的研究較少。

本文以喀斯特石灰母巖發育的石灰土土壤為對象，以氮磷鉀的全量分布變化特征為研究的內容，探索喀斯特環境演變、石漠化過程中土壤氮磷鉀全量變化分布及變化特征等規律。

1 研究區自然情況

貴州省晴隆縣(25°33′～26°11′N，105°01′～105°25′E)位于中國西南云貴高原中段，為集中程度較高的典型喀斯特發育區域，該區屬云貴高原亞熱帶季風性濕潤氣候，海拔543～2025 m，平均海拔為1442 m，海拔差達1482 m，年降雨量為1500～1650 mm，年平均氣溫14 ℃，全年無霜期約320 d，研究方位如圖1所示；樣點信息和情況見表1。

圖1 研究區位置示意圖

表1 研究樣地基本信息

2 樣品采集與分析

通過查閱有關文獻和進行生態調查后，選定采樣區和布置樣點，分別在晴隆縣蓮城鎮轄區內的菜籽村和莊子村以及合興村選取石灰土土類，每村設1～2個處理，取3個重復，去除上表面枯枝、落葉和碎石屑后開挖剖面，取深度為表層至母質(母巖)，用卷尺從表土依次垂直量0～10 cm、10～20 cm、20 cm～母巖深度，然后用木撬和竹鏟取多點(約1 kg鮮土)混勻裝入聚乙烯塑料袋或專用樣品布袋，密封標注編號等信息后帶回實驗室風干，共設置土壤樣地(面積：2 m×2 m)6個，采集土樣22個。采集的土壤樣品按順序依次排列和平鋪在塑料紙上，至于通風干燥處風干，去除土壤中混勻的根系和石礫后自然風干，風干的土樣采用四分法重復過篩(尼龍)，依次過2 mm和0.149 mm篩，最后裝入樣品包裝袋編號后保存待測。

2.1 方法

土壤基本性質采用常規測定方法[14]，依次為土壤pH值，電極電位法；有機質，重鉻酸鉀-硫酸外加熱法；陽離子交換量(CEC)，乙酸銨交換-鹽酸滴定法；全氮，硫酸消解-凱氏定氮法；全鉀，鹽酸-硝酸-高氯酸消解-火焰光度法；全磷，鹽酸-硝酸-高氯酸消解-鉬銻抗比色法；操作方法見文獻[15]。

2.2 數據分析

運用Excel初步整理后再用DPS統計軟件進行相關數據分析。

3 結果與分析

3.1 土壤容重值及顆粒機械組成

土壤容重值和顆粒機械組成作為重要的兩項物理性質基礎指標，影響和制約土壤中相關元素的利用和地球化學遷移過程。由表2可知，土壤容重值在2.14～2.52 g/cm3之間，平均值2.40 g/cm3，最大值與最小值之差為0.38 g/cm3，變幅較小，土壤的容重值在各生境剖面層次上變化分布不顯著；土壤顆粒組成中，砂粒變幅為4.08%～45.00%，粉粒變幅為31.80%～48.00%，粘粒變幅為21.00%～53.32%，3種粒級中變幅最大為砂粒，最小的為粉粒，粘粒居中；砂粒中平均含量值最高為QLXZZC-1，粉粒中平均含量值最低為QLXZZC-2，粘粒平均含量最低為QLXZZC-1，表明在同一種生境下砂粒和粘粒的關系是此消彼長的。

3.2 土壤pH、土壤有機質及陽離子交換量(CEC)

pH通過控制土壤中溶液的酸堿度變化來促進或制約相關元素的吸收與利用，是土壤中的重要參數之一，有機質是土壤供肥能力的象征，對土壤中理化性質影響和作用較大，陽離子交換量作為土壤肥力指標的另一個重要影響因子，對土壤的交換性能和緩沖能力影響較強。表2中，pH在5.21～7.44之間，均值6.70，土壤整體酸堿度為微酸偏中性，符合石灰土中偏堿性特征，除QLXZZC-1、QLXZZC-2 土壤pH值隨剖面層次土壤的深度增加而相應減小之外，余下各剖面土壤pH值呈現出增加的趨勢；與土壤的pH相反，有機質含量隨剖面層次土壤的深度增加而逐漸降低，變幅在14.74～77.51 g/kg之間，平均46.39 g/kg；各土壤中CEC在17.97～45.10cmol/kg之間，平均25.93cmol/kg，與有機質類似，QLXCZC-1、QLXCZC-2、QLXZZC-2、QLXHXC-1 土壤CEC交換量隨剖面層次土壤的深度增加而逐漸降低，QLXCZC-2、QLXZZC-1、QLXZZC-2 土壤CEC交換量隨剖面土層深度的增加呈現出降低→增加→降低的變化趨勢，QLXCZC-2、QLXZZC-1降幅小，QLXZZC-2降幅大。

表2 供試土壤基本性質

3.3 土壤氮磷鉀

氮磷鉀作為土壤中的大量必須營養元素，土壤氮磷含量基本相當，但在喀斯特山區不同土地利用方式下存在一定差異[16-17]，氮含量在1.34～4.87 g/kg之間，平均為2.61 g/kg；磷含量在1.58～4.59 g/kg之間，平均2.57 g/kg；鉀含量總體較高，在7.49～19.67 g/kg之間，平均為11.86 g/kg，平均含量是氮的4.5倍，磷的4.6倍。

4 討論

土壤容重平均值(2.40 g/cm3)超出正常范圍(1.0～1.5 g/cm3之間)，主要與研究區域的土壤質地組成較粘重有關；土壤的顆粒和機械組成總體上為粉粒和粘粒比重較大，約為70%，土壤質地狀況主要是黏土或粘壤土；土壤的酸堿度呈現出微酸偏中性(5.21～7.44)；土壤中有機質含量變化隨剖面土壤深度的增加逐漸降低(76.67～14.74 g/kg)的趨勢，這種變化和分布趨勢與王秋兵等[22]的研究較一致；土壤CEC含量總體上隨著剖面層次土壤的深度增加而呈現降低的趨勢，表明土層越深入，陽離子交換作用逐漸減弱；三種大量元素中鉀的(平均值為11.86 g/kg)含量顯著高于氮(平均值2.61 g/kg)磷(平均值2.57 g/kg)，這主要與本地區植被覆蓋狀況為灌草叢(草本植物中鉀含量較高)有關，因為草木枯萎或人為焚燒后灰燼進入土壤中，循環和補充了部分植物從土壤溶液中吸收的鉀素；總體而言，石灰土土壤中各種肥力因子隨剖面土壤的深度增加而呈現降低(減少)的趨勢，但是喀斯特山區成土條件和速度及過程嚴重制約了土壤風化和積累的進程，導致本區域石灰土土壤普遍貧瘠和淺薄，如利用不當便產生石漠化等土壤退化和質量下降的問題。

5 結語

土壤容重和顆粒組成是土壤基本性狀和肥力的重要指標，土壤容重值和土壤的顆粒、機械組成密切相關，土壤容重大表明土壤質地較粘重，土壤粘重不利于耕作，應采取參沙覆土和增施各種有機肥(物)等措施精準改良土壤質地和肥力狀況，對該區域氮磷元素含量較低且易流失的特點，應采取工程、水利和農藝等措施加強水土保持工作力度；進行秸稈、沼糞等生物肥料還田、增施各種有機肥，以改良土壤質量狀況。