贵州典型岩溶区土壤地球化学特征研究

贵州典型岩溶区土壤地球化学特征研究摘要：土壤是农作物生长的基础，本文以贵州花溪党武、遵义虾子和安龙木咱三个地区的土壤为主要研究对象，从地球化学的角度研究其土壤中相关矿物元素的含量、元素在岩—土剖面中的迁移富集特征及其风化成土系数，综合表征出研究区土壤的农业地质环境特征，并对其土壤环境质量做出初步评价，最终揭示出以化学溶解为主的贵州喀斯特碳酸盐岩分布区成土作用缓慢，岩石—土壤中元素含量差异性较大，土壤中矿物营养元分素相对贫瘠的基本特征。

关键词：喀斯特；土壤地质环境；营养元素；地球化学；贵州The Research of the Property of soil geochemistry in Typical KarstAreas of Guizhou ProvinceCHEN Wu1，2,REN Mingqiang3，wang Ninnin1，2(1. Institute of Resource and Environment, Guizhou University, Guiyang 550003, China；2.KeyLaboratory of Karst Environment and Geohazard Prevention, Guizhou University,Ministry of Education,Guiyang 550003 China; 3. Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration & Development, Geologic Environment Monitoring institute, Guiyang 550001 China) Abstract：Soil is the base of crops growth. Gathering the soil samples from Huaxi dangwu, Zunyi xiazi and Anlong muza of Guizhou provice as the researching object, this paper mainly studies the mineral contents in the soil, mineral’s migr ation enrichment in the rock-soil profile and the coefficient of weathering and pedogensis by geochemistry to synthetically describing the characteristics of agro-geological environment and evaluating the soil environmental quality. Finally, it reveals that the weathering and pedogensis effect in the way of chemical dissolution of carbonate rock in Guizhou provice is slow, the difference of mineral contents between rock and soil samples are biggish and the nutritive element in the soil is relatively poor.Key word:Karst; soil geologic environment; nutritive element; geochemistry; Guizhou1 前言贵州省是我国典型的碳酸盐岩地区，在贵州17.6128万km2的土地上，碳酸盐岩出露面积达10.90万km2，占全省国土面积的61.9%，从而形成了贵州独特的喀斯特生态环境，是全省农业生态环境的重要组成部分。

其生态环境容量和承载力低下，表现为岩石裸露面积大、水土流失严重，生态环境质量日趋恶化，农产品产出率低、制约了区域农业经济的发展。

从上世纪八十年代起，有许多专家和学者从地质、农业、生态环境等方面对形成喀斯特生态环境的根本原因进行了不断的探索和研究，取得了许多突破性的进展，并有针对性地提出了许多治理喀斯特生态环境的地球化学方法，努力改善全省喀斯特生态环境,因此,摸清碳酸盐岩地区土壤的特性对于保护和恢复碳酸盐岩地区土地资源具有非常重要的现实意义[1，2]。

2 研究区选择与地质环境概述根据王明章等人2005年研究，将贵州岩溶区分为弱发育区、中等发育区、较强发育区和强烈发育区四等，本次所选择的三个采样点花溪党武、安龙木咱和遵义虾子分别位于强烈发育区、较强发育区和中等发育区，此外，其生态地质环境质量又分属于中等、较差和良好，故在表征贵州典型岩溶环境有较强的代表性，采样点位置如图1所示。

图1 采样点点位及岩、土剖面示意图三叠系中统松子坎组三叠系中统关岭组三叠系下统永宁镇组三叠系下统夜郎组三叠系下统大冶组T1d三叠系下统安顺组T1a地层界线断层背斜道路河流图例粘 土耕作土石灰岩采样点地名fig.1 The schematic diagram of sampling point location and rock-soil profile 其中，遵义虾子研究区出露地层及岩性为关岭组(T2g)浅灰色中厚层状、互层状灰岩。

遵义县在构造上属于黔北台隆-遵义断拱亚区-凤冈北北东向构造变形区，地貌复杂多变，主要为低山丘陵宽谷盆地地貌，年均气温14.7℃，终年温凉湿润，年均降水量1200毫米，生态地质环境质量良好。

花溪党武研究区出露地层及岩性为大冶组(T1d)浅灰色薄层状灰岩及泥灰岩[3]。

花溪区在构造上属于黔北台隆-遵义断拱亚区-贵阳复杂构造变形区与黔南台陷-贵定南北向构造变形区的交界处，地貌以山地和丘陵为主，属于高原区二级高原台面，常年气温温差不大，年均气温14.9℃，年平均降雨量1100～1200mm，生态地质环境质量中等。

安龙木咱研究区出露地层永宁镇组(T1yn)，其由两处岩石组合而成，两岩岩性分别为浅灰、灰色薄至中厚层状白云岩及白云质灰岩和浅灰色中厚层状白云岩、白云质灰岩。

安龙县在构造上属于黔北台隆-六盘水断陷亚区-普安旋钮构造变形区与黔南台陷-望谟北西向构造变形区的交界处，属典型的喀斯特岩溶地貌，地形切割强烈，年平均气温16.40C，年平均降水量1253毫米，生态地质环境质量较差。

3 研究对象与方法农作物的优质高产与土壤中矿物营养元素和有毒有害元素的含量有相关关系[4]。

本研究分别从母岩风化成土以及土壤中的元素迁移两个方面来研究三研究区的土壤地球化学特征，故针对母岩-深层土-浅层土三层面，选取N,P,K,Ca,Mg,S,Fe,B,Mn,Cu,Zn,Mo,Cl这 19种矿物营养元素或氧化物以及Cd,Hg,As,Pb,Cr这5种有毒有害元素作为主要研究项目，相关数据如表1所示。

表1 矿物元素含量统计Table 2. The statistic of mineral elements元素遵义虾子花溪党武安龙木咱岩石深层土浅层土岩石深层土浅层土岩石深层土浅层土N(μg/g)69.00 1363.50 1870.21 54.00 903.15 1604.79 68.00 586.37 2500.29P(μg/g)111.93 416.20 696.00 211.79 313.50 682.60 217.46 505.10 786.50K2O(%) 0.44 1.83 1.91 0.34 1.63 1.76 0.80 2.87 2.72 CaO(%) 50.41 0.48 0.49 48.69 0.87 0.49 35.24 2.84 4.86 MgO(%) 0.56 0.71 0.78 0.72 1.15 0.81 12.62 2.81 1.57S(μg/g)712.60 297.48 480.18 383.60 170.52 324.96 400.65 191.82 482.64Fe2O3(%) 0.46 5.79 6.12 1.20 11.43 9.03 1.32 8.83 10.03B(μg/g) 5.00 101.51 113.20 6.39 86.17 87.24 9.06 90.02 69.88 Mn(μg/g)104.60 1726.54 1712.39 145.40 983.18 2231.24 189.50 2223.13 767.30 Cu(μg/g) 4.44 30.87 32.77 16.62 105.29 80.02 9.55 62.77 70.74Zn(μg/g)8.28 83.21 93.11 25.48 130.83 96.80 17.00 107.50 110.31 Mo(μg/g)0.12 0.92 1.16 0.17 1.69 3.00 0.74 3.32 2.72Cl(μg/g)167.75 48.79 54.52 61.16 36.93 34.85 151.24 47.96 56.91 SiO2(%) 4.14 73.41 71.12 6.34 50.41 59.44 7.18 55.65 49.01Na2O(%) 0.02 0.17 0.16 0.05 0.10 0.12 0.02 0.10 0.09Co(μg/g) 2.2 21.1 23.8 4.1 32.5 31.7 3.5 68.9 26.1Ni(μg/g) 2.0 29.3 29.3 34.4 115.5 60.1 11.2 58.1 53.8Se(μg/g)0.035 0.382 0.480 0.122 0.254 0.590 0.061 0.215 0.026Al2O3(%) 4.14 73.41 71.12 6.34 50.41 59.44 7.18 55.65 49.01Cd(μg/g)0.03 0.35 0.44 0.06 0.17 0.22 0.10 0.23 0.27Hg(μg/g)0.01 0.13 0.17 0.05 0.24 0.12 0.02 0.40 0.24As(μg/g) 2.5 13.9 13.6 6.0 37.2 21.5 10.2 106．1 30.6Pb(μg/g) 3.5 36.2 43.3 6.3 42.8 47.8 4.6 33.4 31.7Cr(μg/g)8.9 81.0 90.6 15.0 148.1 100.8 18.2 99.8 139.0 注：分析单位：中科院地球物理地球化学研究所中心实验室4 研究区风化成土作用4、1 风化成土系数岩石风化成土的过程一般可用矿物的水解程度来反映母质的风化度，并且可根据母质中粘粒的化学组成与风化度的关系，以二氧化硅与铁、铝氧化物的分子比率(saf)作为母质风化度的指标，可推断出母质风化度的深浅。