晴隆縣喀斯特山區(qū)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(jié)市土肥站，貴州 畢節(jié) 551700)

喀斯特地貌一種重要的地質(zhì)地貌形態(tài)。中國西南地區(qū)云貴高原山區(qū)喀斯特面積達(dá)10.9萬km2[1]。為研究較小尺度下不同生態(tài)系統(tǒng)和生境中土壤供肥因子之間的變化分布特征和生態(tài)化學(xué)的計量特征，學(xué)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(tài)系統(tǒng)和生境的養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分計量進(jìn)行研究[3]。貴州省晴隆縣是典型發(fā)育的喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)、生境分割區(qū)和自然景觀破碎區(qū)，區(qū)內(nèi)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(jīng)過長期風(fēng)化發(fā)育的石灰性土壤因溶解過多鹽類而偏堿性。因各種巖石風(fēng)化強(qiáng)度和成土階段、過程及環(huán)境影響的不同而產(chǎn)生不同的土壤分類等石灰土亞類，對喀斯特山區(qū)石灰土發(fā)育發(fā)生學(xué)特征的研究也較多[4-6]，不同程度的石灰土發(fā)育階段性特征與土壤中肥力因子及各種理化性質(zhì)的復(fù)雜關(guān)系已有多人研究[7-10]，也有部分學(xué)者從礦物的組成結(jié)構(gòu)、形態(tài)和地球化學(xué)循環(huán)遷移著手研究喀斯特山區(qū)石灰土的發(fā)育特征[11-13]。但對喀斯特山區(qū)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(fā)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(nèi)容，探索喀斯特環(huán)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(guī)律。

1 研究區(qū)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(fā)育區(qū)域，該區(qū)屬云貴高原亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，海拔543～2025 m，平均海拔為1442 m，海拔差達(dá)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(qū)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(guān)文獻(xiàn)和進(jìn)行生態(tài)調(diào)查后，選定采樣區(qū)和布置樣點，分別在晴隆縣蓮城鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)的菜籽村和莊子村以及合興村選取石灰土土類，每村設(shè)1～2個處理，取3個重復(fù)，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(zhì)(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?qū)Ｓ脴悠凡即?，密封?biāo)注編號等信息后帶回實驗室風(fēng)干，共設(shè)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(fēng)干燥處風(fēng)干，去除土壤中混勻的根系和石礫后自然風(fēng)干，風(fēng)干的土樣采用四分法重復(fù)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(zhì)采用常規(guī)測定方法[14]，依次為土壤pH值，電極電位法；有機(jī)質(zhì)，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(xiàn)[15]。

2.2 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel初步整理后再用DPS統(tǒng)計軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤容重值及顆粒機(jī)械組成

土壤容重值和顆粒機(jī)械組成作為重要的兩項物理性質(zhì)基礎(chǔ)指標(biāo)，影響和制約土壤中相關(guān)元素的利用和地球化學(xué)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(guān)系是此消彼長的。

3.2 土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)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(jìn)或制約相關(guān)元素的吸收與利用，是土壤中的重要參數(shù)之一，有機(jī)質(zhì)是土壤供肥能力的象征，對土壤中理化性質(zhì)影響和作用較大，陽離子交換量作為土壤肥力指標(biāo)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(qiáng)。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(yīng)減小之外，余下各剖面土壤pH值呈現(xiàn)出增加的趨勢；與土壤的pH相反，有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)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(xiàn)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(zhì)

3.3 土壤氮磷鉀

氮磷鉀作為土壤中的大量必須營養(yǎng)元素，土壤氮磷含量基本相當(dāng)，但在喀斯特山區(qū)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(qū)域的土壤質(zhì)地組成較粘重有關(guān)；土壤的顆粒和機(jī)械組成總體上為粉粒和粘粒比重較大，約為70%，土壤質(zhì)地狀況主要是黏土或粘壤土；土壤的酸堿度呈現(xiàn)出微酸偏中性(5.21～7.44)；土壤中有機(jī)質(zhì)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(xiàn)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(qū)植被覆蓋狀況為灌草叢(草本植物中鉀含量較高)有關(guān)，因為草木枯萎或人為焚燒后灰燼進(jìn)入土壤中，循環(huán)和補(bǔ)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(xiàn)降低(減少)的趨勢，但是喀斯特山區(qū)成土條件和速度及過程嚴(yán)重制約了土壤風(fēng)化和積累的進(jìn)程，導(dǎo)致本區(qū)域石灰土土壤普遍貧瘠和淺薄，如利用不當(dāng)便產(chǎn)生石漠化等土壤退化和質(zhì)量下降的問題。

5 結(jié)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(biāo)，土壤容重值和土壤的顆粒、機(jī)械組成密切相關(guān)，土壤容重大表明土壤質(zhì)地較粘重，土壤粘重不利于耕作，應(yīng)采取參沙覆土和增施各種有機(jī)肥(物)等措施精準(zhǔn)改良土壤質(zhì)地和肥力狀況，對該區(qū)域氮磷元素含量較低且易流失的特點，應(yīng)采取工程、水利和農(nóng)藝等措施加強(qiáng)水土保持工作力度；進(jìn)行秸稈、沼糞等生物肥料還田、增施各種有機(jī)肥，以改良土壤質(zhì)量狀況。