晴隆县喀斯特山区石灰土氮磷钾含量分布变化特征

王大龙 胡 娟 申 玲 陈 莹 杨永奎

(毕节市土肥站，贵州 毕节 551700)

喀斯特地貌一种重要的地质地貌形态。中国西南地区云贵高原山区喀斯特面积达10.9万km2[1]。为研究较小尺度下不同生态系统和生境中土壤供肥因子之间的变化分布特征和生态化学的计量特征，学者们分别将喀斯特峰丛洼地及峡谷低洼地为研究尺度和对象，探讨了次生林地、原生林地、灌丛地、坡耕地、草丛地、人工林地等土壤生态系统和生境的养分分布变化情况[2]及峡谷类型喀斯特旱地(HD)、草地(CD)、水田(ST)、人工林(RGL)、灌丛(GC)、次生林(CSL)6 种生态系统土壤养分计量进行研究[3]。贵州省晴隆县是典型发育的喀斯特生态脆弱区、生境分割区和自然景观破碎区，区内分布着广泛的碳酸类盐岩和硫酸类盐岩等可溶性盐类，在此母岩上经过长期风化发育的石灰性土壤因溶解过多盐类而偏碱性。因各种岩石风化强度和成土阶段、过程及环境影响的不同而产生不同的土壤分类等石灰土亚类，对喀斯特山区石灰土发育发生学特征的研究也较多[4-6]，不同程度的石灰土发育阶段性特征与土壤中肥力因子及各种理化性质的复杂关系已有多人研究[7-10]，也有部分学者从矿物的组成结构、形态和地球化学循环迁移着手研究喀斯特山区石灰土的发育特征[11-13]。但对喀斯特山区石灰土土壤氮磷钾含量与植被覆盖、水土流失和保持的研究较少。

本文以喀斯特石灰母岩发育的石灰土土壤为对象，以氮磷钾的全量分布变化特征为研究的内容，探索喀斯特环境演变、石漠化过程中土壤氮磷钾全量变化分布及变化特征等规律。

1 研究区自然情况

贵州省晴隆县(25°33′～26°11′N，105°01′～105°25′E)位于中国西南云贵高原中段，为集中程度较高的典型喀斯特发育区域，该区属云贵高原亚热带季风性湿润气候，海拔543～2025 m，平均海拔为1442 m，海拔差达1482 m，年降雨量为1500～1650 mm，年平均气温14 ℃，全年无霜期约320 d，研究方位如图1所示；样点信息和情况见表1。

图1 研究区位置示意图

表1 研究样地基本信息

2 样品采集与分析

通过查阅有关文献和进行生态调查后，选定采样区和布置样点，分别在晴隆县莲城镇辖区内的菜籽村和庄子村以及合兴村选取石灰土土类，每村设1～2个处理，取3个重复，去除上表面枯枝、落叶和碎石屑后开挖剖面，取深度为表层至母质(母岩)，用卷尺从表土依次垂直量0～10 cm、10～20 cm、20 cm～母岩深度，然后用木撬和竹铲取多点(约1 kg鲜土)混匀装入聚乙烯塑料袋或专用样品布袋，密封标注编号等信息后带回实验室风干，共设置土壤样地(面积：2 m×2 m)6个，采集土样22个。采集的土壤样品按顺序依次排列和平铺在塑料纸上，至于通风干燥处风干，去除土壤中混匀的根系和石砾后自然风干，风干的土样采用四分法重复过筛(尼龙)，依次过2 mm和0.149 mm筛，最后装入样品包装袋编号后保存待测。

2.1 方法

土壤基本性质采用常规测定方法[14]，依次为土壤pH值，电极电位法；有机质，重铬酸钾-硫酸外加热法；阳离子交换量(CEC)，乙酸铵交换-盐酸滴定法；全氮，硫酸消解-凯氏定氮法；全钾，盐酸-硝酸-高氯酸消解-火焰光度法；全磷，盐酸-硝酸-高氯酸消解-钼锑抗比色法；操作方法见文献[15]。

2.2 数据分析

运用Excel初步整理后再用DPS统计软件进行相关数据分析。

3 结果与分析

3.1 土壤容重值及颗粒机械组成

土壤容重值和颗粒机械组成作为重要的两项物理性质基础指标，影响和制约土壤中相关元素的利用和地球化学迁移过程。由表2可知，土壤容重值在2.14～2.52 g/cm3之间，平均值2.40 g/cm3，最大值与最小值之差为0.38 g/cm3，变幅较小，土壤的容重值在各生境剖面层次上变化分布不显著；土壤颗粒组成中，砂粒变幅为4.08%～45.00%，粉粒变幅为31.80%～48.00%，粘粒变幅为21.00%～53.32%，3种粒级中变幅最大为砂粒，最小的为粉粒，粘粒居中；砂粒中平均含量值最高为QLXZZC-1，粉粒中平均含量值最低为QLXZZC-2，粘粒平均含量最低为QLXZZC-1，表明在同一种生境下砂粒和粘粒的关系是此消彼长的。

3.2 土壤pH、土壤有机质及阳离子交换量(CEC)

pH通过控制土壤中溶液的酸碱度变化来促进或制约相关元素的吸收与利用，是土壤中的重要参数之一，有机质是土壤供肥能力的象征，对土壤中理化性质影响和作用较大，阳离子交换量作为土壤肥力指标的另一个重要影响因子，对土壤的交换性能和缓冲能力影响较强。表2中，pH在5.21～7.44之间，均值6.70，土壤整体酸碱度为微酸偏中性，符合石灰土中偏碱性特征，除QLXZZC-1、QLXZZC-2 土壤pH值随剖面层次土壤的深度增加而相应减小之外，余下各剖面土壤pH值呈现出增加的趋势；与土壤的pH相反，有机质含量随剖面层次土壤的深度增加而逐渐降低，变幅在14.74～77.51 g/kg之间，平均46.39 g/kg；各土壤中CEC在17.97～45.10cmol/kg之间，平均25.93cmol/kg，与有机质类似，QLXCZC-1、QLXCZC-2、QLXZZC-2、QLXHXC-1 土壤CEC交换量随剖面层次土壤的深度增加而逐渐降低，QLXCZC-2、QLXZZC-1、QLXZZC-2 土壤CEC交换量随剖面土层深度的增加呈现出降低→增加→降低的变化趋势，QLXCZC-2、QLXZZC-1降幅小，QLXZZC-2降幅大。

表2 供试土壤基本性质

3.3 土壤氮磷钾

氮磷钾作为土壤中的大量必须营养元素，土壤氮磷含量基本相当，但在喀斯特山区不同土地利用方式下存在一定差异[16-17]，氮含量在1.34～4.87 g/kg之间，平均为2.61 g/kg；磷含量在1.58～4.59 g/kg之间，平均2.57 g/kg；钾含量总体较高，在7.49～19.67 g/kg之间，平均为11.86 g/kg，平均含量是氮的4.5倍，磷的4.6倍。

4 讨论

土壤容重平均值(2.40 g/cm3)超出正常范围(1.0～1.5 g/cm3之间)，主要与研究区域的土壤质地组成较粘重有关；土壤的颗粒和机械组成总体上为粉粒和粘粒比重较大，约为70%，土壤质地状况主要是黏土或粘壤土；土壤的酸碱度呈现出微酸偏中性(5.21～7.44)；土壤中有机质含量变化随剖面土壤深度的增加逐渐降低(76.67～14.74 g/kg)的趋势，这种变化和分布趋势与王秋兵等[22]的研究较一致；土壤CEC含量总体上随着剖面层次土壤的深度增加而呈现降低的趋势，表明土层越深入，阳离子交换作用逐渐减弱；三种大量元素中钾的(平均值为11.86 g/kg)含量显著高于氮(平均值2.61 g/kg)磷(平均值2.57 g/kg)，这主要与本地区植被覆盖状况为灌草丛(草本植物中钾含量较高)有关，因为草木枯萎或人为焚烧后灰烬进入土壤中，循环和补充了部分植物从土壤溶液中吸收的钾素；总体而言，石灰土土壤中各种肥力因子随剖面土壤的深度增加而呈现降低(减少)的趋势，但是喀斯特山区成土条件和速度及过程严重制约了土壤风化和积累的进程，导致本区域石灰土土壤普遍贫瘠和浅薄，如利用不当便产生石漠化等土壤退化和质量下降的问题。

5 结语

土壤容重和颗粒组成是土壤基本性状和肥力的重要指标，土壤容重值和土壤的颗粒、机械组成密切相关，土壤容重大表明土壤质地较粘重，土壤粘重不利于耕作，应采取参沙覆土和增施各种有机肥(物)等措施精准改良土壤质地和肥力状况，对该区域氮磷元素含量较低且易流失的特点，应采取工程、水利和农艺等措施加强水土保持工作力度；进行秸秆、沼粪等生物肥料还田、增施各种有机肥，以改良土壤质量状况。