贵州安龙县耕地表层土壤营养元素地球化学特征

莫光员 ，李丕鹏，袁盛博，黎富当，吴启美

(1.贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队，六盘水 553004；2.贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院，贵阳 550005；3.贵州师范大学，贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵阳 550001)

1 引言

受成土母岩、气候、地形地貌、植被等条件及人类活动的影响，安龙县土壤类型复杂多样。前人从土壤的形成条件、分类、分布规律、改良、侵蚀作用及农业利用等方面，对贵州土壤开展了系统的研究，与安龙县土壤相关的研究，主要有土壤的形成条件、土壤分布规律及土壤侵蚀作用等(贵州省农业厅和中国科学研南京土壤研究所，1980)、土壤地球化学特征(陈武等，2010)、土壤微量营养元素(何亚琳，1995；唐志坚，1996)、农业气候(陈林，2012)以及水文地貌(谭明，1992)等。此外，广大学者对该区地质、矿产以及矿山地质环境等方面开展了大量研究(廖铸敏等，2014；刘建中等，2014；刘远辉和廖莉萍，2015；康云杰等，2016；李志成等，2016；达伟和罗朝坤，2018)，而针对安龙县耕地表层土壤研究相对薄弱。本文在安龙县耕地质量地球化学调查评价的基础上，分析研究不同成土母岩、不同土壤类型和不同耕地地类耕地表层土壤营养元素地球化学特征，以期为区内农业产业规划及耕地施肥方案提供科学依据。

2 研究区域概况

安龙县位于贵州省西南部，地处云贵高原向广西丘陵过渡的地带，地形总体呈西北高东南低，属亚热带季风湿润气候区。主要出露三叠系地层，岩性以石灰岩、白云岩、碎屑岩为主；二叠系仅出露于北西角的洒雨-海子一带，岩性主要为石灰岩和含煤碎屑岩。全县土地总面积为1 975.08 km2，其中耕地面积447.69 km2(占22.67%)。耕地可分为旱地、水田和水浇地，其中旱地面积278.26 km2(占62.16%)；水田面积169.37 km2(占37.83%)；水浇地面积0.06 km2(占0.01%)。耕地土壤主要由石灰土、黄壤、水稻土以及少量红壤和紫色土组成。旱地全县均有分布，水田主要分布于山间盆地的坝区，水浇地仅分布于龙山镇，全县耕地总体分布较为零碎(见图1)。

图1 安龙县耕地分布略图(据李丕鹏等，2019，修改)

3 研究方法

4 结果

4.1 耕地表层土壤营养元素总体特征

表1 安龙县耕地表层土壤营养元素

4.2 不同成土母岩耕地表层土壤营养元素特征

安龙县耕地表层土壤成土母岩有灰岩(占6.2%)、白云岩(占11.0%)、灰岩和白云岩混合岩(占46.7%)、灰岩夹碎屑岩(占22.5%)、碎屑岩(占8.3%)和含煤碎屑岩(占5.3%)。前三类成土母岩属碳酸盐岩(占63.9%)，显示成土母岩以碳酸盐岩为主(见表2)。区内大面积分布的碳酸盐岩为土壤的形成提供了丰富的物质来源(王世杰等，1999；龙健，2005)。与碎屑岩相比，碳酸盐岩形成的耕地表层土壤相对高有机质、N、P、Mn、Zn、B、Mo，相对低K和Cu；灰岩夹碎屑岩形成的耕地表层土壤相对高有机质、N、P、B、Mo、Cu，相对低K、Mn和Zn；含煤碎屑岩形成的耕地表层土壤相对高有机质、N、P、B，相对低K、Mn、Mo、Cu和Zn。营养元素在不同成土母岩耕地表层土壤的分布特征，显示有机质、N、P、B主要来自碳酸盐岩和含煤碎屑岩， Mn和Zn主要来自碳酸盐岩，Mo主要来自碳酸盐岩和灰岩夹碎屑岩，Cu主要来自碎屑岩和灰岩夹碎屑岩，K主要来自碎屑岩。相关性分析表明有机质与N、B，N与B，Mn与Zn在 0.01 水平上显著正相关。P与K在 0.01 水平上显著负相关；Cu与有机质、N、B在 0.05 水平上显著负相关(见表3)。

表2 不同成土母岩耕地表层土壤营养元素平均含量

表3 不同成土母岩耕地表层土壤营养元素相关性系数

4.3 不同土壤类型营养元素特征

安龙县耕地表层土壤类型有石灰土(占44.7%)、黄壤(占38.8%)、水稻土(占12.1%)、红壤(3.2%)和紫色土(1.2%)，以石灰土和黄壤为主。不同土壤类型营养元素平均含量差异较大(见表4)，有机质和N平均含量依次为：水稻土>石灰土>紫色土>黄壤>红壤；P平均含量依次为：紫色土>石灰土>黄壤>水稻土>红壤；Cu平均含量依次为：紫色土>黄壤>石灰土>水稻土>红壤；Mn和Zn平均含量依次为：石灰土>紫色土>黄壤>水稻土>红壤；Mo平均含量依次为：石灰土>黄壤>水稻土>紫色土>红壤；K平均含量依次为：红壤>紫色土>黄壤>水稻土>石灰土；B平均含量依次为：红壤>水稻土>石灰土>黄壤>紫色土。总体上水稻土相对高有机质和N；紫色土相对高P和Cu，相对低B；石灰土相对高Mn 、Zn和Mo，相对低K；红壤相对高K和B，相对低有机质、N、P、Cu、Mn、Mo和Zn。

与全国同类土壤(A层)背景值(中国环境监测总站，1990)相比，石灰土中营养元素相对高有机质、K、Mn、B、Cu、Zn，低Mo；黄壤中营养元素相对高Mn、B、Mo、Cu、Zn，低有机质和K；水稻土中营养元素相对高有机质、Mn、B、Mo、Cu、Zn，低K；红壤中营养元素相对高K、Mn、B、Cu、Zn，低有机质和Mo；紫色土中营养元素相对高有机质、Mn、Mo、Cu、Zn，低K和B。

表4 耕地表层不同土壤类型营养元素平均含量

表5 耕地表层不同土壤类型营养元素富集系数

4.4 不同耕地地类营养元素地球化学特征

表6 不同耕地地类表层土壤营养元素平均含量

5 讨论

5.1 成土母岩对营养元素富集与贫化的影响

土壤元素的迁移富集受成土母岩(质)、成土过程、元素地球化学性质、土壤质地、地形地貌、土壤pH值、人类活动等多种因素影响(刘希瑶，2019)，成土母岩(质)在很大程度上决定了土壤营养元素的含量(陈旭晖和陈湘燕，2003；陈武等，2010；黄琪等，2013；黄子龙等，2018；张妍等，2019)。据安龙不同成土母岩耕地表层土壤营养元素分布特征，显示有机质、N、P、B主要来自碳酸盐岩和含煤碎屑岩， Mn和Zn主要来自碳酸盐岩，Mo主要来自碳酸盐岩和灰岩夹碎屑岩，Cu主要来自碎屑岩和灰岩夹碎屑岩，K主要来自碎屑岩，表明耕地表层土壤营养元素富集明显受成土母岩控制。不同成土母岩耕地表层土壤中，具有显著正相关的营养元素主要来自同一成土母岩(如有机质与N、B，Mn与Zn)，而具有显著负相关的营养元素明显来源于不同的成土母岩(如P与K，Cu与有机质、N、B)，表明耕地表层土壤营养元素明显受成土母岩影响(刘秀明等，2004)。安龙土壤剖面显示，同类成土母岩的土壤A层多数营养元素含量随D层呈正增长关系，但仍有少数营养元素(如P)表现为负增长关系(见表7)，表明营养元素富集除受成土母质控制外，还受其他因素影响，如元素的迁移能力以及部分外源物质补偿(陈武等，2010)。因此耕地表层土壤营养元素的富集主要受成土母岩影响，同时还受其他因素影响。

5.2 土壤类型对营养元素富集与贫化的影响

土壤类型是土壤元素分布的主要控制因素之一，不同土壤类型的元素含量差异十分显著(唐将等，2005)。区内水稻土相对高有机质和N；紫色土相对高P和Cu，相对低B；红壤相对高K和B，相对低有机质、N、P、Cu、Mn、Mo和Zn；土石灰土相对高Mn 、Zn和Mo，相对低K；表明营养元素的富集受不同土壤类型的影响。不同土壤类型营养元素主要呈微-弱富集或微-弱贫化，仅Mn在石灰土中等富集， Cu在红壤中等贫化，表明不同土壤类型对营养元素的富集有影响，但不是主要影响因素。

表7 安龙县土壤剖面营养元素特征

5.3 耕地地类对营养元素富集与贫化的影响

6 结论

(2)与碎屑岩相比，碳酸盐岩形成的耕地表层土壤相对高有机质、N、P、Mn、Zn、B、Mo，相对低K和Cu；灰岩夹碎屑岩形成的耕地表层土壤相对高有机质、N、P、B、Mo、Cu，相对低K、Mn和Zn；含煤碎屑岩形成的耕地表层土壤相对高有机质、N、P、B，相对低K、Mn、Mo、Cu和Zn。相关性分析表明有机质与N、B，N与B，Mn与Zn在 0.01 水平上显著正相关。P与K在 0.01 水平上显著负相关；Cu与有机质、N、B在 0.05 水平上显著负相关。

(3)不同土壤类型中，水稻土相对高有机质和N；紫色土相对高P和Cu，相对低B；石灰土相对高Mn 、Zn和Mo，相对低K；红壤相对高K和B，相对低有机质、N、P、Cu、Mn、Mo和Zn。与安龙背景值相比，不同土壤类型营养元素主要呈微-弱富集或微-弱贫化，仅石灰土中Mn为中等富集、红壤中Cu为中等贫化。

(4)旱地相对富含P、K、Mn、Mo、Cu和Zn，水田相对富含有机质、N和B。与安龙背景值相比，不同耕地地类营养元素主要呈微-弱富集或微贫化。

(5)耕地表层土壤营养元素富集与贫化受成土母岩、土壤类型和耕地地类的影响，成土母岩为主要影响因素。