不同碳酸盐岩发育自然土壤的理化特性研究

张旭贤潘涛范毅

（1.贵州省公益林管理中心 550001 2.安顺市林业局 550001）

不同碳酸盐岩发育自然土壤的理化特性研究

张旭贤1潘涛1范毅2

（1.贵州省公益林管理中心 550001 2.安顺市林业局 550001）

碳酸盐岩发育形成的土壤主要来自岩石中的碳酸盐溶解后剩余的杂质，因而其成土速度极慢，土层也较薄，总厚度在35～60cm之间，其机械组成与土壤的理化性质、力学特征与抗冲抗蚀性息息相关。喀斯特地区的自然土壤的机械组成受岩性的影响较为显著，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤之间的砂粒、粉粒与黏粒之间都存在显著的差异。本文从其土层厚度、机械组成、持水性方面进行试验分析不同碳酸盐岩发育土壤的理化特性，为喀斯特地区石漠化治理提供参考。

碳酸盐岩；自然发育；理化特性

1 样品采集

贵州喀斯特地区碳酸盐岩主要以白云岩、纯灰岩、泥质白云岩及泥灰岩为主，为探究上述不同岩性发育土壤的理化特性，分别在上述4种岩性发育区选取坡度、坡位大体相近且受人为活动影响较少的林地或灌草地布设样地。选好样地后，开挖剖面，记录样地的成土母岩、土地利用类型、坡度、坡向、坡位等地理信息，量测土层厚度，并估测各土层的石粒含量。铲去5cm表土层，并将剖面削成阶梯状，分层采集土样。用环刀采集原状土样用于该层土壤容重测定，用铝盒采集打入环刀点附近土样，用于测定该土层土壤含水量；采集约1kg土壤，带回实验室风干并磨碎过筛，用于该层土壤有机质及机械组成的测定。

2 结果分析

2.1 不同碳酸盐岩发育区自然土壤土层厚度及容重

土层厚度是喀斯特地区土壤侵蚀的典型指标，它不仅体现了不同地类上成土的差异，更在很大程度上反映了土壤侵蚀的现状与结果（高华端等，2009）。从表1可知，不同碳酸盐岩发育区自然土壤土层较薄，总厚度在35～60cm之间。不同碳酸盐岩发育形成自然土壤土层总厚度差异显著，表现为：泥灰岩（55.83）＞纯白云岩（53.44）＞泥质白云岩（44.71）＞纯灰岩（37.84）。

表1 不同碳酸盐岩发育区自然土壤土层厚度及容重

容重是土壤机械组成与孔隙状况的综合反映，影响着土壤的渗透与持水性能。从表1可知，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤的容重处于1.00～1.50g·cm-3之间，相同碳酸盐岩发育形成的自然土壤A层与B层容重变化并不大，总体上，B层容重略高于A层。不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤容重差异显著，但由于受到生物因子的影响，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤在A层与B层的大小排序并不完全一致。A层的容重为：泥灰岩（1.50）＞泥质白云岩（1.24）＞纯灰岩（1.11）＞纯白云岩（1.08），而B 层则表现为：泥灰岩（1.48）＞泥质白云岩（1.37）＞纯白云岩（1.30）＞纯灰岩（1.17）。

2.2 不同碳酸盐岩发育自然土壤的机械组成

土壤机械组成与成土母岩性质关系最为密切，决定着土壤的许多理化性质，从而影响土壤的侵蚀特征。从表2可知，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤的机械组成差异显著。总体上，粉粒与黏粒含量较高，而砂粒含量较低。

2.2.1 不同碳酸盐岩发育形成自然土壤的砂粒含量

如表2所示，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤砂粒含量处于10～40%之间，均值为15.81%，除泥灰岩外，其他碳酸盐岩发育形成的自然土壤的砂粒含量都在20%以下。A层砂粒含量大小关系为：泥灰岩（37.08）＞泥质白云岩（16.91）＞纯白云岩（12.71）＞纯灰岩（12.38），而 B 层为：泥灰岩（25.42）＞纯白云岩（16.60）＞泥质白云岩（13.37）＞纯灰岩（11.08）。

表2 不同碳酸盐岩发育区自然土壤的机械组成

2.2.2 不同碳酸盐岩发育形成自然土壤的粉粒含量

如表2所示，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤的粉粒含量较高，处于35～55%之间，均值为46.04%，整体上，A层的粉粒含量高于B层。A层粉粒含量大小关系为：纯白云岩（54.52）＞纯灰岩（50.68）＞泥质白云岩（48.63）＞泥灰岩（37.66），而B层为：纯灰岩（45.52）＞泥灰岩（41.96）＞泥质白云岩（41.68）＞纯白云岩（38.51）。

2.2.3 不同碳酸盐岩发育形成自然土壤的黏粒含量

如表2所示，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤的黏粒含量较高，处于25～45%之间，均值为38.17%，总体上，B层的黏粒含量高于A层。A层黏粒含量由大到小的排序为：纯灰岩（36.94）＞泥质白云岩（34.46）＞纯白云岩（32.78）＞泥灰岩（25.28），而 B 层为：泥质白云岩（45.09）＞纯白云岩（44.89）＞纯灰岩（43.40）＞泥灰岩（32.63）。

2.3 不同碳酸盐岩发育自然土壤有机质与持水特征

有机质含量与持水能力是土壤中较为重要的理化性质，对土壤侵蚀特征有着一定的影响。如表3所示，不同岩性发育土壤的有机质及持水能力都有显著的差异，总体上，碳酸盐岩发育的自然土壤具有较高的有机质含量与较强的持水能力。然而，由于岩性及土层的差异，不同碳酸盐岩发育自然土壤的有机质含量及持水能力各有不同。

表3 不同碳酸盐岩发育形成自然土壤的有机质及持水特征

2.3.1 不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤的有机质

土壤有机质（单位为：g/kg）有助于水稳性土壤团聚体的形成，从而提高土壤的抗冲抗蚀性，同时也可以提高土壤的蓄水能力与雨水的下渗能力。如表3所示，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤有机质含量在15～85g/kg之间，均值为63.82g/kg，大约是何腾兵等人在相近区域研究得到的砂岩（34.21g/kg）与页岩（36.68g/kg）发育土壤有机质含量的2倍。无论是A层或B层，都以纯白云岩发育形成的自然土壤有机质含量最高，而泥灰岩最低。对于A层，土壤有机质含量由大到小的排序为：纯白云岩（81.5）＞泥质白云岩（69.67）＞纯灰岩（68.07）＞泥灰岩（21.95），而 B 层则为：纯白云岩（45.53）＞纯灰岩（34.96）＞泥质白云岩（29.65）＞泥灰岩（16.53）。

2.3.2 不同碳酸盐岩发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储的最大水量，当含水量超过这个值时就会形成蓄满产流，产生水力侵蚀。碳酸盐岩发育形成自然土壤的最大持水能力在30～60%之间，均值为48.38%。相同岩性发育形成的自然土壤的A层与B层土壤最大持水量较为相近。对于A层，不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤的最大持水量大小排序为：纯白云岩＞纯灰岩＞泥质白云岩＞泥灰岩，而对于B层则表现为：纯灰岩＞纯白云岩＞泥质白云岩＞泥灰岩。

3 结论与讨论

3.1 不同碳酸盐岩发育区自然土壤土层厚度

碳酸盐岩发育形成的土壤主要来自岩石中的碳酸盐溶解后剩余的杂质，因而其成土速度极慢，土层也较薄。不同碳酸盐岩发育形成的自然土壤土层厚度差异显著，泥质碳酸盐岩发育形成的自然土壤的土层厚度要高于纯碳酸盐岩。

土层厚度是喀斯特地区的土壤侵蚀研究与治理的重要指标，对水力侵蚀的发生、发展及危害都有较大影响，也是喀斯特地区土壤侵蚀有别于常态地貌的方面。由于土层浅薄，其土壤抗蚀年限较低，较少的土壤侵蚀量便会对当地的土地资源造成较大的影响。

3.2 不同碳酸盐岩发育区自然土壤的机械组成

机械组成与土壤的理化性质、力学特征与抗冲抗蚀性息息相关。喀斯特地区的自然土壤的机械组成受岩性的影响较为显著。碳酸盐岩发育形成的自然土壤黏粒（38.17%）与粉粒（46.04%）含量较高，而砂粒（15.81%）含量较低，由于黏粒具有较高的比表面能，这就使得碳酸盐岩发育的土壤具有较高的黏聚力，会使碳酸盐岩发育的自然土壤具有较高的抗冲抗蚀性。

3.3 不同碳酸盐岩发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响侵蚀的重要方面。碳酸盐岩发育的自然土壤具有较强的持水能力，有利于喀斯特地区的水土保持。

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[5]王世杰，李阳兵，李瑞玲.喀斯特石漠化的形成背景、演化与治理[J].第四纪研究，2003，2（6）：657～666.

S151

A

1004-7344（2016）04-0222-02

2016-1-20

张旭贤（1986-），男，怒族，云南兰坪人，工程师，硕士研究生，主要从事公益林保护与经营管理，区域水土保持工作。