喀斯特农业生态环境钙镁补偿研究

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1、喀斯特农业生态环境钙镁补偿研究主后词：钙镁补偿农业生态喀斯特[内容提要]钙镁是农作物生长所需的主量元素，在喀斯特农业生态环境中钙镁的赋存、迁移、平衡能否满足农作物生长的需要，是一个研究很薄弱的问题。本文应用钙镁迁移转化的垂直剖面变化，阐述其自岩石、土层、农作物的赋存状况及供需平衡关系，初步总结出碳酸盐岩富钙镁，土层贫钙镁，农作物需钙镁的生态特征，以所掌握的资料，提出该区缺钙镁的认识，并采取相应的补偿对策，改善缺钙镁的生态环境。由酸盐岩为物质基础形成的喀斯特农业生态环境，是在特定的地质、地貌、土层

2、、地球化学、植被、气候、水文等因子对农业生产效应综合反映而赋予的独特内函。在喀斯特分布占全省面积70％左右的贵州，其特点是山多地少，土层薄，土地自然肥力低，植被覆盖率低，垂直气候变化大，水文条件复杂。尤其是农作物根系生长的岩石及土层，在成岩过程和成土过程中矿物元素含量先天不足及可溶性矿物流失，使土层中矿物元素贫乏，最突出地表现在钙镁含量更为短缺，难以满足农作物生长之需。关于喀斯特农业生态环境缺钙镁的问题，一般难以理解，习惯认为富钙镁的碳酸盐岩区应是高钙镁区，以为钙镁在土层中含量也高，而忽略了成土

3、过程中钙镁易流失的问题。两者之间形成了一个误区。笔者从工作实践及收集有关资料进行研究，初步认为该环境碳酸盐岩富钙镁，土层贫钙镁，农作物需钙镁，并提出补偿钙镁的措施。由于资料少，所得结论是否正确，还须深入研究，此文仅供参考。1富钙镁的碳酸盐岩，贵州碳酸盐岩分布面积12万km2以上，各地区均分析过CaO、MgO的含量，但分散在各种普查找矿、喀斯特研究报告中，难予汇总，唯“黔南岩溶研究”中{9}，系统地测试分析了不同时代地层的碳酸盐岩剖面CaO、MgO的含量(表1)，所得结果基本反映其化学成分。CaO

4、加权平均含量为25．27％～55．63％，MgO加权平均含量为0．1％～26．6％，CaO／MgO为1．38～307．66，说明各类碳酸盐岩钙镁含量较高，成为该两元素的贮存库。表1震旦系—第四系碳酸盐岩CaO、MgO、酸不溶物平均含量表2、第四系松散堆积层的钙镁含量喀斯特区第四系松散堆积，可分为由碳酸盐岩风化形成的原地堆积层，主要为黄、黄棕、红色粘土、亚粘土、砂质粘土，，是贵州土壤的最大底土层，地质上常称残积层。第二类为近源和远源搬运堆积在碳酸盐岩分布区的不同颜色的亚砂土，亚粘土、砂砾层等，称异

5、地堆积层，成因为坡积，冲积、洪积、湖积等类型。前者因碳酸盐岩成岩过程中物质成分较单一，成土后矿物元素含量低，影响自然肥力。后者在堆积、搬运过程中带来了较多的矿物岩石，其中矿物元素含量相对增加，矿物营养元素较富，自然肥力较高。两种堆积类型的共同特征，都具有可溶性钙镁等元素大量流失，硅铝大量富集，成为缺钙镁的生态环境。贵州中部高原喀斯特区六枝、贵阳、凯里一线以南，采集了27个原地堆积土样，测试CaO的含量为0.06％～0.87％，MgO的含量0.67％～1.94％(表2)·。贵州省环境保护科学研究所

6、对贵州省主要土类背景值研究结果，CaO的区域平均值为0.41％，MgO的区域平均值为0.89％。不同土类和不同母岩形成的土壤，CaO和MgO的含量列入表3，可看出钙、镁含量一般较低。六盘水野钟自然保护区石炭系灰岩成土富集系数，Ca为0.3～l，Mg为0.05～0.25，比Sl、Al、Ti、Fe低若干倍。茂兰自然保护区石灰岩的成土富集系数，Ca为0.024—0.03，Mg为0.125—1.28，排在Si、Al、Ti、Fe、K、P之后(表4)相差十分悬殊。黔南烟草地质研究中一测试了十三个点的资料(表

7、5)，CaO为0.04％一3.20％，平均为0.68％，MgO为0.17％一4.59％，平均为1.16％。后十个点在碳酸盐岩区，CaO平均为0.2％，MgO平均为0.89％。贵州草海第四纪湖相沉积粘土CKl7孔厚78m，CaO为1.05％～19.97％，平均为8.01％，CKl5孔厚73m，CaO含量0.97％一11.61％，平均为2.45％。Ca的含量较高，反映当时沉积环境中碳酸钙的富集与风化型的粘土有差异。但CKl5孔表层全新世的泥炭及有机质粘土，CaO含量仅0.97％。上述可以看出，表土层

8、是一个钙镁贫乏层。3、耕作土层中钙镁有效态含量据已收集的矿物元素有效态在土层中的含量，以K、P、N、B、Mo、Zn、Mn、Cu、Fe、稀土为较多，而主量元素Ca、Mg则很少，现将仅有的黔南烟草地质种值试验的资料列如表5，平均含量Ca为0.012％，Mg为0.009％。4、钙镁在垂直剖面中的转换系数在黔南烟草地质研究中，分别测试了岩石、土层中钙镁的有效态及烤烟垂直剖面的钙镁元素含量，然后用烤烟与土层有效态含量的比值，土层有效态与土层含量的比值，土层与岩石中含量的比值(表6)所得结果反映其转换关系，