地質建造對土壤性質的制約及其生態(tài)環(huán)境效應
——以西昌地區(qū)紅壤為例

黃勇 ，歐陽淵，* ，劉洪, ，張騰蛟 ，張景華 ，李樋 ，吳君毅,3,4 ，邵璐,3,4 ，高文龍,5

（1.中國地質調查局成都地質調查中心 / 西南地質科技創(chuàng)新中心，四川 成都 610081；2.成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059；3.中國地質科學院研究生院，北京，100037；4.中國地質大學（北京），北京，100191；5.中國地質大學（武漢）地理與信息工程學院，湖北 武漢 430074）

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)揮著維持生物活性和多樣性、穩(wěn)定陸地生態(tài)平衡等重要的生態(tài)功能。多數(shù)陸地植物以土壤為生長基質，植物生長發(fā)育需要的熱量、空氣、水分和養(yǎng)分皆與土壤有關，水分和養(yǎng)分主要通過根部從土壤中吸收，而土壤熱量和空氣均受土壤性質影響，此外土壤還為植物提供了根系伸展的空間和機械支撐作用（耿增超等，2020）。同時，土壤也是重要的環(huán)境因素，是環(huán)境污染物的緩沖帶和過濾器，土壤的環(huán)境質量直接關系到農產品的安全，對人類的健康有著極其深刻的影響（呂貽忠等，2006）。因此，土壤是聯(lián)系無機界與有機界、非生命和生命的中心紐帶，在生態(tài)環(huán)境中扮演著十分重要的角色。

由于土壤是由巖石的風化物（成土母質）形成的，除少數(shù)有機土外，礦物顆粒占整個土壤固相部分的95%以上，因此土壤的性質會在一定程度上繼承母質的性質，并受到母質的巖石類型、結構、構造、礦物組成、化學成分等特征的制約（周愛國等，2001；李天杰等，2004；呂貽忠等，2006；Juilleret et al.，2016；Wilson，2019；Vithanage et al.，2019；歐陽淵等，2021；賈磊等，2022）。地質建造是指同一時代、同一構造環(huán)境、同一地質作用下形成的，宏觀上可識別填繪的一套巖石組合（中國地質調查局，2019），是地質環(huán)境的物質載體。在山地丘陵地貌區(qū)，大部分巖石在風化破碎后未經搬運或僅經歷短距離搬運形成殘積、塌積或坡積的成土母質，這些母質繼續(xù)風化形成上覆的土壤層。因此，山地丘陵區(qū)的地質建造與上覆土壤層之間存在著密切的成因聯(lián)系，而土壤層又直接制約著其上生態(tài)環(huán)境的質量。這表明在山地丘陵區(qū)，通過深入研究地質建造對區(qū)內土壤性質的制約，有望建立起地質背景與生態(tài)環(huán)境之間的聯(lián)系，為地質工作服務生態(tài)文明建設提供理論支撐。

盡管前人在地質建造影響土壤性質方面開展了一些研究（嚴明書等，2018；Hahm et al.，2018；趙凱麗等，2019；王京彬等，2020；張騰蛟等，2020，2021；李樋等，2021a；曾琴琴等，2021；夏學齊等，2022），但這些研究以定性研究為主，常只研究土壤而未將地質建造和土壤作為一個體系開展對應研究，且往往僅關注個別元素或某種性質，而未將土壤與生態(tài)有關的各種性質進行綜合研究。在上述背景下，筆者以西昌地區(qū)山地地貌上發(fā)育的紅壤為例，對不同地質建造上形成紅壤的風化殼剖面（基巖-土壤剖面）進行廣泛采樣調查，以期揭示和定量評價地質建造對土壤性質的制約作用，并為山地丘陵地貌區(qū)的生態(tài)地質調查提供工作思路。

1 地質背景和地質建造劃分

西昌地區(qū)位于中國西南四川省西南部的西昌市及其周邊區(qū)域，坐標為E 102°00′00″～102°23′00″，N 27°40′00″～28°00′00″（圖1、圖2）。該地區(qū)在大地構造上位于上揚子地塊西緣和康滇斷隆帶北段（圖1、圖2），區(qū)內自古太古代以來經歷了多期次的構造活動，形成了前寒武紀基底及顯生宙沉積蓋層，在古生代末經歷了海陸變遷，新生代時期由于青藏高原隆升引起的擠壓，區(qū)內發(fā)生強烈的褶皺變形，形成現(xiàn)今復雜的一系列近南北走向的構造系統(tǒng)。研究區(qū)沉積地層分布較廣，但以中新生界為主；區(qū)內巖漿巖廣泛分布在研究區(qū)的西部，中東部少見；研究區(qū)內構造活動強烈，三條斷裂帶呈近南北向貫穿（圖2a），這些斷裂目前仍在活動（劉洪等，2021）。

圖1 （a）研究區(qū)大地構造位置圖和（b）研究區(qū)位置圖Fig.1 Location map of the study area

圖2 （a）西昌地區(qū)形成紅壤的6 類地質建造圖和（b）紅壤分布圖（紅壤分布范圍據國家地球系統(tǒng)科學數(shù)據中心，1995）Fig.2 (a) The map of 6 geological formations forming red soil in the Xichang area, and (b) the red soil distribution map

研究區(qū)內巖石地層單元和巖漿巖較為復雜，為了簡化問題的討論，可將區(qū)內的各種巖石地層單元和巖漿巖體歸并劃分成不同的地質建造，劃分時主要依據巖石的巖性及巖石形成的時代和構造環(huán)境，合并相似的地質單元，再考慮成圖精度的要求和實用性，將出露較小的地質單元與附近的地質單元進行歸并處理。劉洪等（2020，2022）將研究區(qū)劃分成10 個類型的地質建造，其中形成紅壤的地質建造包括6 類（圖2）：①新近紀—第四紀陸相碎屑巖建造，主要為昔格達組，巖性為粉砂巖、黏土巖，底部含礫巖，為河流-湖泊沖積相沉積，分布于安寧河兩側及邛海四周。②三疊紀陸相碎屑巖建造，包括白果灣組、寶頂組、大蕎地組和丙南組，巖性為砂巖、泥巖，河流-湖泊相沉積為主，主要分布在區(qū)內西部和東南部。③三疊紀中酸性巖建造，巖性主要為堿性正長巖和堿性花崗巖，其形成可能與板內裂谷作用機制下的玄武巖漿分異有關，主要分布在區(qū)內西北部。④二疊紀基性巖建造，巖性為峨眉山玄武巖和輝長巖，分布于區(qū)內西部。⑤元古代中酸性巖建造，包括花崗閃長巖、石英閃長巖、斜長花崗巖、二長花崗巖等，形成環(huán)境具有活動大陸邊緣的特征，分布于區(qū)內西部。⑥元古代火山碎屑巖建造，包括開建橋組和列古六組，僅少量分布于區(qū)內東南角。不同地質建造上形成紅壤的土壤剖面和生態(tài)景觀如圖3 所示。

圖3 西昌地區(qū)6 類地質建造上形成紅壤的土壤剖面和生態(tài)景觀圖Fig.3 Soil profile and ecological landscape of red soil formed on the six geological formations in the Xichang area

2 地貌和紅壤分布特征

研究區(qū)整體位于橫斷山脈的東南緣（圖1），地貌兼具中山山地、河谷平原和干熱峽谷等類型（圖2b）。其中，區(qū)內西部主要屬于牦牛山和磨盤山組成的中山山地，海拔為1 500～3 400 m；東部為螺髻山北段中山山地，海拔為1 500～3 000 m；中部為南北向狹長分布的安寧河谷平原，海拔約為1 500 m；西南部小部分區(qū)域屬于雅礱江沿岸的干熱峽谷，海拔約為1 200～1 700 m。

區(qū)內的紅壤主要分布于較低海拔的山地地貌，包括安寧河谷兩側、邛海周圍以及雅礱江沿岸，海拔為1 500～2 500 m，分布面積較廣（圖2b）。這些山地地貌上的基巖在風化破碎后都未經搬運或僅經歷短距離搬運后形成上覆的紅壤，因此基巖（地質建造）與其上覆紅壤之間具有密切的成因聯(lián)系（李樋等，2021b）。

3 樣品與測試方法

筆者選擇研究區(qū)內的紅壤進行采樣和分析，原因有2 點：①傳統(tǒng)土壤類型的劃分更注重氣候和生物等成土因素的作用，同一地區(qū)同種土壤類型形成的氣候和生物作用基本一致，因此選擇同一種類型的土壤進行研究可以更準確地評價地質建造（母質）因素對土壤性質的影響。②紅壤的形成通常經歷了較強的淋溶作用，物理和化學風化程度均很高，其是否仍然保留了地質建造（母質）對其性質的影響也值得探究。

筆者分別對可形成紅壤的6 類地質建造上的基巖和紅壤進行了野外調查和樣品采集，采樣時對應采集各采樣點同一風化殼剖面上的新鮮基巖和土壤樣品。土壤樣品統(tǒng)一采集B 層，采樣時連續(xù)均勻采集B層剖面上不同部位的土壤混合成一件土壤樣品。共計采集基巖-土壤樣品45 組。

對采集的基巖和土壤樣品進行了植物必需營養(yǎng)元素（N、P、K、Ca、Mg、S、Cu、Zn、Mn、Fe、B、Mo、Cl、Ni）和重金屬元素（Cr、Cd、Hg、Pb、As）含量分析，分析測試工作在中國地質調查局成都地質調查中心沉積盆地與油氣資源自然資源部重點實驗室完成，分析方法參考標準《區(qū)域地球化學樣品分析方法》（DZ/T 0279.3-2016），同時對土壤樣品進行了粒度、pH 值等物理化學參數(shù)的分析，其中粒度分析測試工作在四川省科源工程技術測試中心完成，分析方法參考標準《化學品 土壤粒度分析試驗方法》（GB/T 27845-2011），pH 值在中國地質調查局成都地質調查中心沉積盆地與油氣資源自然資源部重點實驗室完成，分析方法參考標準《土壤檢測 第2 部分：土壤pH 的測定》（NY/T 1121.2-2006）。

4 結果與討論

4.1 地殼元素豐度對土壤元素含量的控制作用

6 類地質建造中基巖和土壤的元素含量分析結果表明（表1，圖4），不同元素種類在基巖中含量或在土壤中含量均存在較大差異，但基巖與土壤中不同元素種類的含量顯示出明顯的正相關性。一些元素種類在基巖和土壤中含量均較低，如屬于微量元素的Hg、Cd、Mo 和屬于主量元素的P、Mn，而另一些元素種類在基巖和土壤中含量均較高，如屬于微量元素的Cu、Zn、Cl 和屬于主量元素的Fe、K（表1，圖4）。這種現(xiàn)象本質上是基巖和土壤中元素含量同時受地殼元素豐度控制的結果，即地殼元素豐度控制了地殼巖石（地質建造中基巖）中各元素種類含量的數(shù)量級范圍，而地殼巖石中各元素種類的含量又控制了土壤相應元素種類含量的數(shù)量級范圍。各類地質建造上形成紅壤的元素含量配分型式都與地殼元素豐度的配分型式一致（圖5），證明了土壤元素含量受地殼元素豐度的控制。地殼元素豐度對土壤元素含量的控制體現(xiàn)了巖石圈對土壤圈的影響作用。值得注意的是，這種控制作用是間接的和粗略的，地殼元素豐度僅控制了土壤中各種元素含量在數(shù)量級上的大致范圍。

表1 不同地質建造中基巖和土壤樣品的營養(yǎng)元素和重金屬含量表Tab.1 Nutrient element and heavy metal content of bedrock and soil samples from each geological formation

圖4 基巖與紅壤中各元素含量的相關性Fig.4 Correlation of element contents in bedrock and red soil

圖5 地殼元素豐度與不同地質建造中形成紅壤元素含量的關系Fig.5 Relationship between average element content of crust and element content of red soil formed in each geological formation

4.2 地質建造對土壤營養(yǎng)元素的控制作用及其生態(tài)環(huán)境效應

營養(yǎng)元素是植物生長發(fā)育必需的物質基礎，在植物生命活動中發(fā)揮著不可替代的功能。植物的營養(yǎng)元素主要從土壤中吸收，土壤中營養(yǎng)元素的含量是土壤肥力的重要體現(xiàn)。14 種營養(yǎng)元素在不同類型地質建造和相應土壤中的含量關系表明（圖6），每一種營養(yǎng)元素在不同類型地質建造（基巖）中含量或在不同類型建造形成土壤中含量均存在較大差異。除S 和N 兩種元素外，其余12 種元素在土壤中的含量均與其在相應地質建造（基巖）中的含量呈明顯的線性正相關關系，相關系數(shù)R的平方值較高，為0.70～0.97，表明土壤中的這些元素均主要來源于下伏地質建造中，且不同類型地質建造中某種營養(yǎng)元素的含量直接控制了其形成土壤中相應營養(yǎng)元素的含量。盡管基巖風化可以為土壤提供重要的S 輸入和少量的N 輸入（Morford et al.，2011；Dynarski et al.，2019），但土壤中85%～95%的S 和95%的N 以有機態(tài)形式存在，生物地球化學循環(huán)過程對土壤中S 和N 含量影響更大（耿增超等，2020），這可能導致了地質建造與其形成土壤的S、N 含量相關性很低或不存在相關性。

圖6 基巖（地質建造）與土壤各種營養(yǎng)元素含量的相關性Fig.6 Nutrient elements correlation between the bedrock (geological formation) and the soil

西昌地區(qū)的元古代火山碎屑巖建造具有最低的P2O5、MgO、TFe2O3、MnO、CaO、Cu、Ni 含量和最高的K2O 含量（圖6）。相反，二疊紀基性巖建造具有最高的P2O5、MgO、TFe2O3、MnO、CaO、Cu、Ni 含量和最低的K2O 含量。因此，這兩種地質建造形成的紅壤在營養(yǎng)元素組成上差別最為顯著（圖6）。此外，盡管三疊紀陸相碎屑巖建造與元古代中酸性巖建造的巖性存在差異，但它們的K2O、P2O5、MgO、TFe2O3、MnO、Cu、Ni、Zn、Mo 等營養(yǎng)元素含量十分接近（圖6），這就造成它們所形成紅壤的上述營養(yǎng)元素含量也十分接近（圖6）。

依據地質礦產行業(yè)標準《土地質量地球化學評價規(guī)范》（DZ/T 2016），對研究區(qū)不同類型地質建造上形成紅壤營養(yǎng)元素含量的生態(tài)環(huán)境效應進行評價。結果顯示（圖7）：①多數(shù)地質建造上形成紅壤的K 在適中或較豐范圍，僅二疊紀基性巖建造上的紅壤K 較缺乏。②多數(shù)地質建造上形成紅壤的P、Mg 較缺或缺乏，僅二疊紀基性巖建造上的紅壤的P、Mg 達到適中范圍。③二疊紀基性巖建造上紅壤的Mn 很豐富，而元古代火山碎屑巖建造上紅壤的Mn 很缺乏，其余建造上紅壤的Mn 在較缺至較豐之間變化。④多數(shù)地質建造上形成紅壤的Ca 均很缺乏，僅元古代中酸性巖建造上紅壤的Ca 主體在適中范圍。⑤元古代火山碎屑巖建造及元古代中酸性巖建造上紅壤的Cu 較缺乏，而二疊紀基性巖建造上紅壤的Cu 含量過高，已超出適宜范圍，存在污染風險，其余3 種建造上紅壤的Cu總體在適中至很豐富范圍。⑥三疊紀陸相碎屑巖建造、三疊紀中酸性巖建造、二疊紀基性巖建造、元古代火山碎屑巖建造上紅壤的Zn 總體處于很豐富范圍，而新近紀—第四紀陸相碎屑巖建造和元古代中酸性巖建造上紅壤的Zn 在較缺乏至較豐富之間變化。⑦二疊紀基性巖建造、元古代中酸性巖建造、元古代火山碎屑巖建造上紅壤的B 缺乏，而新近紀—第四紀陸相碎屑巖建造和三疊紀陸相碎屑巖建造上紅壤的B 豐富。⑧元古代中酸性巖建造上紅壤的Mo、S 總體缺乏，其余建造上紅壤的Mo、S 均為適中至豐富范圍，其中三疊紀中酸性巖建造上部分紅壤的Mo 已過量，超出適宜范圍?？梢姡煌愋偷刭|建造上形成紅壤的營養(yǎng)元素豐缺度存在顯著差異。

圖7 不同類型地質建造上形成紅壤的營養(yǎng)元素豐缺度評價Fig.7 Nutrient element abundance evaluation of red soil formed on each geological formations

4.3 地質建造對土壤重金屬元素的控制作用及其生態(tài)環(huán)境效應

土壤中重金屬元素超標不僅可直接影響植物生長，抑制土壤微生物活性，還可通過食物鏈、水體、粉塵等途徑傳遞至人體，危害人體健康（張鑫，2019；楊樂等，2020）。Cr、Cd、Pb、Hg、As 等5 種重金屬元素（圖8）及Cu、Zn、Ni 等3 種重金屬元素（圖6）含量特征顯示，每一種重金屬元素在不同類型地質建造（基巖）中含量或在不同類型建造形成土壤中含量均存在較大差異。除As 外，其余重金屬元素在土壤中的含量均與其在相應地質建造中的含量呈明顯的正相關關系，相關系數(shù)R的平方值較高，為0.54～0.96，表明土壤中的這些重金屬元素主要來源于下伏地質建造（基巖）中，且不同類型地質建造中某種重金屬元素的含量直接控制了其形成土壤中相應重金屬元素的含量。土壤中As 元素除了來自基巖風化外，極容易受到人類工農業(yè)活動的影響（安禮航等，2020），這可能是區(qū)內地質建造與其形成土壤的As 含量相關性低的原因。

圖8 基巖（地質建造）與土壤中各重金屬元素含量的相關性Fig.8 Heavy metals correlation between the bedrock (geological formation) and the soil

依據地質礦產行業(yè)標準《土地質量地球化學評價規(guī)范》（DZ/T 2016）和國家標準《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618-2018），對不同類型地質建造上形成紅壤重金屬元素含量的生態(tài)環(huán)境風險進行評價（圖9）。結果顯示（圖10）：①所有地質建造形成紅壤的Cd、Pb、Hg、As、Zn 均低于農用地土壤污染風險篩選值，表明所有地質建造上紅壤的上述重金屬含量對農產品質量安全、農作物生長或土壤生態(tài)環(huán)境的風險低，一般情況下可以忽略。②二疊紀基性巖建造的Cr、Ni、Cu 總體超標，高于農用地土壤污染風險篩選值，對農產品質量安全、農作物生長或土壤生態(tài)環(huán)境可能存在風險，應當加強土壤環(huán)境監(jiān)測和農產品協(xié)同監(jiān)測，原則上應當采取安全利用措施。③新近紀—第四紀陸相松散碎屑巖建造和元古代火山碎屑巖建造上紅壤的Cr、Ni、Cu 含量未超標，屬安全范圍。④三疊紀陸相碎屑巖建造、三疊紀中酸性巖建造、元古代中酸性巖建造上紅壤的Cr、Ni、Cu 含量總體均為安全范圍，但有少部分存在超標現(xiàn)象，應予以關注。可見，不同類型地質建造上形成紅壤的重金屬污染風險存在顯著差異。

圖9 不同類型地質建造上形成紅壤的重金屬污染風險評價Fig.9 Risk assessment of heavy metal pollution of red soils formed on different geological formations

4.4 地質建造對土壤物理化學性質的控制作用及其生態(tài)環(huán)境效應

土壤質地是土壤的基本物理性質之一，土壤蓄水、供水、保肥、供肥、容氣、通氣、保溫、導溫和耕性等均受土壤質地影響（耿增超等，2020）。研究區(qū)內不同類型地質建造上形成紅壤的土壤粒級存在一定的差異（表2，圖10a），元古代中酸性巖建造上形成的紅壤具有最高的砂粒和最低的黏粒含量，其質地為砂質壤土；三疊紀堿性巖建造、二疊紀基性巖建造和新近紀—第四紀陸相松散碎屑巖建造上形成的紅壤粉粒含量最高，質地屬于粉質壤土；三疊紀陸相砂質碎屑巖建造和元古代火山碎屑巖建造上形成的紅壤介于上述兩者之間，質地屬于壤土。

表2 不同類型地質建造上形成紅壤的粒級分布和pH 值Tab.2 Particle size distribution and pH value of red soil formed on different geological formations

土壤的酸堿性是土壤的基本化學性質之一，它不僅直接影響植物生長，而且對土壤營養(yǎng)元素和重金屬元素的化學形態(tài)和生物有效性產生影響（耿增超等，2020）。雖然研究區(qū)內不同地質建造形成的紅壤均為酸性，但酸性程度存在一定差異（表2，圖10b）。元古代火山碎屑巖建造上形成紅壤的pH 值最低（4.9），顯示較強的酸性；而新近紀—第四紀陸相松散碎屑巖建造上形成紅壤的pH 值最高（6.3），顯示弱酸性。

4.5 地質建造對土壤性質制約作用的普遍性

同一種地質建造一般具有相似的基巖巖石類型、礦物組成、化學組成、結構構造等特征，風化成土過程中，這些特征可能在一定程度上遺傳給其形成的土壤，從而影響著其形成土壤的性質。筆者以西昌地區(qū)山地地貌區(qū)發(fā)育的紅壤為例，對不同類型地質建造上的基巖和紅壤進行了地球化學分析和理化性質分析。研究結果表明：在山地丘陵區(qū)，地表的紅壤與下伏的地質建造之間具有密切的成生關系；紅壤的營養(yǎng)元素和重金屬元素含量與下伏地質建造中相應元素的含量呈現(xiàn)近似線性的正相關關系；紅壤的質地和酸堿性等理化性質也因其發(fā)育于不同類型的地質建造而存在差異。因此，盡管研究區(qū)內的紅壤經歷了較強烈的淋溶風化作用，紅壤的土壤性質仍然顯著地受到下伏地質建造的制約。

實際上，如果不考慮土壤類型，即在不同的氣候和植被條件下，山地丘陵區(qū)地質建造對上覆土壤性質的制約作用也是明顯的。例如，筆者曾采集了大涼山區(qū)二疊紀基性巖建造上的49 件土壤樣品，采集地點包括西昌市、普格縣、冕寧縣、雷波縣等地，涉及土壤類型包括紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤、暗棕壤等。這些土壤樣品也存在明顯的Cu、Cr、Ni、Cd、Mn 等重金屬元素超標現(xiàn)象，其中Cu 超標率為83.67%，Cr 超標率為36.73%，Ni 超標率為53.06%，Cd 超標率為24.49%，Mn 超標率53.06%，這種超標現(xiàn)象與二疊紀基性巖建造上紅壤重金屬的超標現(xiàn)象相似，而大涼山區(qū)其他地質建造類型上形成土壤的重金屬超標比例很低，這一現(xiàn)象說明地質建造對土壤元素含量等性質的制約作用可以跨越土壤類型，而具有普遍性。

前人的有關研究也支持這一結論，夏學齊等（2022）對貴州地區(qū)的研究表明基巖類型是造成土壤Cd 空間變異的重要原因，石灰?guī)r、玄武巖、炭質頁巖等巖石類型常造成土壤的高Cd 背景；王京彬等（2020）對河北承德地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，相似巖性的巖石風化成的土壤具有相似的K、Mg、P、Fe 和Ca 等元素含量；嚴明書等（2018）對重慶渝北地區(qū)的研究表明基巖類型是土壤元素含量的重要控制因素，同時基巖的形成時代也會影響土壤的元素含量；董玲玲等（2008）對喀斯特山區(qū)的研究表明不同基巖上發(fā)育的土壤存在理化性質差異；趙凱麗等（2019）對湖南祁陽地區(qū)紅壤的研究表明，不同巖性母質發(fā)育的土壤pH 值存在較大差異，石灰?guī)r剖面土壤的pH 值最高，而板頁巖剖面土壤的pH 值最低；Hahm 等（2018）對美國西海岸附近兩種相鄰地質建造區(qū)的對比研究表明，巖性類型的差異導致了上覆土壤厚度和土壤層保水能力的差異，進而導致兩個區(qū)域植被群落特征的不同；衛(wèi)曉鋒等（2020）對河北承德柴白河流域的研究也表明地質建造類型制約著土壤的厚度和營養(yǎng)元素含量等性質，進而對其上植物群落組成產生影響?？梢姡刭|建造對土壤性質的制約作用是普遍存在的，然而在以往的土壤學研究中這種作用是普遍被低估的（Juilleret et al.，2016；Wilson，2019）。

值得注意的是，生態(tài)學研究中多關注降水、氣溫等氣候作用對植物群落和生態(tài)狀況的影響，強調氣候為植物生長提供必需的水分和光熱等大環(huán)境條件，然而氣候作用很難解釋氣候條件相似下相鄰區(qū)域的植物群落組成差異現(xiàn)象（田海芬等，2014；衛(wèi)曉鋒等，2020）。不同的地質建造由于形成具有不同性質和特征的土壤，從而為植物生長孕育了不同的小環(huán)境，這種小環(huán)境可以較大程度地影響植物種群空間分布格局、生態(tài)系統(tǒng)生產力和生態(tài)景觀演化（Hahm et al.，2014，2018；Jiang et al.，2020；衛(wèi)曉鋒等，2020），這種影響作用可以與氣候垂直分帶對植被和生態(tài)的影響作用一樣大（Hahm et al.，2014）。因此，地質建造對土壤性質及生態(tài)環(huán)境的影響值得被重視和深入研究。

4.6 對生態(tài)地質調查工作的啟示

在中國生態(tài)文明建設戰(zhàn)略的大背景下，生態(tài)地質調查成為地質調查工作轉型的新方向（李金發(fā)，2014；聶洪峰等，2019，2021；施俊法，2020；劉洪等，2022；李文明等，2022；趙銀兵等, 2022）。生態(tài)地質調查是調查生態(tài)賦存的基礎地質環(huán)境條件和研究各種生態(tài)環(huán)境問題或生態(tài)過程的地學機理，為生態(tài)保護修復和國土空間用途管制等工作提供地球系統(tǒng)科學解決方案（聶洪峰等，2019；袁國禮等，2023）。目前，生態(tài)地質的調查內容和工作方法仍在探索和完善中，如何建立起地質背景與生態(tài)環(huán)境之間的聯(lián)系和相互作用機制仍是擺在地質學家面前的重要命題。

山地丘陵區(qū)不同地質建造中基巖的類型、結構、構造、礦物組成、化學成分等特征深刻地影響著其形成土壤的理化性質（質地、結構、酸堿度等）和元素組成（包括營養(yǎng)元素和重金屬元素），而土壤的這些性質和特征又會引起養(yǎng)分、水分、熱量、空氣、空間等生態(tài)環(huán)境因子的變化（周愛國等，2001），從而造成生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境質量的差異。因此，山地丘陵區(qū)地質建造可以通過“地質建造-土壤性質-生態(tài)環(huán)境”的路徑制約生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的質量，從而在一定程度上建立起了地質與生態(tài)環(huán)境之間的聯(lián)系。

綜上所述，在山地丘陵區(qū)的生態(tài)地質調查過程中，可以把“地質建造-土壤性質-生態(tài)環(huán)境”這一關系作為工作思路之一。具體而言，調查人員首先可以根據已有的1∶25 萬或1∶5 萬地質圖將工作區(qū)劃分成若干地質建造區(qū)，劃分方法參考劉洪等（2020，2022），然后針對每種地質建造開展一定量的基巖-土壤剖面調查及采樣分析，獲得每種地質建造區(qū)內土壤的理化性質及元素組成特征，隨后根據各地質建造區(qū)的土壤質地、酸堿性和營養(yǎng)元素豐缺度對區(qū)內的農業(yè)種植規(guī)劃、施肥、名特優(yōu)農產品布局、林業(yè)選種、水土流失防治等工作提供建議。與此同時，在土壤重金屬超標的地質建造區(qū)，可進一步開展土壤重金屬形態(tài)、生物有效性研究及地下水、農作物、人體組織的重金屬超標情況調查，對區(qū)內土壤重金屬污染修復和地方病防治提供依據。此外，生態(tài)地質調查中通常會進行區(qū)域生態(tài)地質脆弱性評價（張景華等，2020，2021），可以將受地質建造制約的土壤營養(yǎng)元素豐缺度、土壤重金屬含量、土壤質地、土壤酸堿性、土壤厚度、地形地貌、地下水保蓄能力等因素納入生態(tài)地質評價指標，從而更充分體現(xiàn)地質建造對生態(tài)環(huán)境的影響，更科學地開展生態(tài)地質脆弱性評價和指導生態(tài)保護修復及國土空間規(guī)劃等工作。

5 結論

（1）西昌地區(qū)各類地質建造上形成紅壤的元素含量配分型式都與地殼元素豐度的配分型式一致，反映了地殼元素豐度對土壤元素含量在數(shù)量級范圍上的間接控制作用。

（2）西昌山地丘陵地貌區(qū)內紅壤的營養(yǎng)元素和重金屬元素含量與下伏地質建造（基巖）中相應元素的含量呈明顯的線性正相關關系（S、N、As 除外），相關系數(shù)R的平方值為0.54～0.97，表明紅壤中的這些元素均主要來源于下伏地質建造（基巖）中，同時反映了地質建造類型對其形成土壤營養(yǎng)元素和重金屬元素含量的直接控制作用。西昌山地丘陵地貌區(qū)內地質建造類型還影響了其形成土壤的粒級（質地）、酸堿性等理化性質。

（3）山地丘陵區(qū)地質建造對土壤性質（質地、酸堿度、結構、厚度、營養(yǎng)元素含量和重金屬元素含量等）的制約具有普遍性，土壤性質的差異又可影響生態(tài)環(huán)境因子的變化從而具有不同的生態(tài)環(huán)境效應。因此，山地丘陵區(qū)地質建造可以通過“地質建造-土壤性質-生態(tài)環(huán)境”的路徑制約生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的質量，從而在一定程度上建立起地質與生態(tài)環(huán)境之間的聯(lián)系。

（4）山地丘陵區(qū)的生態(tài)地質調查可以把“地質建造-土壤性質-生態(tài)環(huán)境”這一關系作為工作思路之一，在利用已有地質圖進行地質建造類型劃分的基礎上，開展各類型地質建造內土壤性質的調查研究，為農林業(yè)發(fā)展、污染治理、地方病防治、生態(tài)地質脆弱性評價、生態(tài)保護修復及國土空間規(guī)劃等工作提供科學建議。

致謝：四川省地質礦產勘查開發(fā)局攀西地質隊謝恩順高級工程師、李雁龍高級工程師、肖啟亮高級工程師、曾建高級工程師、文登奎高級工程師和侯謙工程師在野外采樣工作中給予幫助，國家地球系統(tǒng)科學數(shù)據中心（http://www.geodata.cn）提供了土壤類型數(shù)據支撐，在此一并表示衷心的感謝。