喀斯特农业生态环境钙镁补偿研究

喀斯特农业生态环境钙镁补偿研究
高尚玉毕坤
(贵州省环境监测中心站)(贵州省地矿局地质科学研究所)
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、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，明显地看出岩石富钙镁，土层贫钙镁，烤烟需钙镁的特征。

表2 黄红色粘土化学分析结果表
表5 黔南不同岩类区耕作土钙镁含量及有效态含量
5 钙镁离子在土层中的饱和度
土壤中的盐基饱和度，代表盐基离子交换量与阳离子交换量的比值百分数，土壤的肥力与盐基离子交换量成正比，与阳离子交换量成反比。

换句话说，盐基离子越高，矿物营养元素越多，有效性越高；阳离子交换量越大，其有效肥力也越高。

钙的饱和度一般为65％～85％表示充足，低于65％则钙量不足，产生缺钙症。

目前仅收集到梵净山区钙的饱和度平均值为10.5%,远远低于65％的下限。

镁的饱和度平均值为3．05％，也较低。

阳离子交换量与土壤肥力分为三级，大于20mmol／lOOg的土为强肥力，10～20mmol／lOOg的土为中等肥力，小于10mmol／100g 的土为弱肥力，据遵义地区土壤，水稻土、旱土，自然土大于20mmol／lOOg的土阳离子交换量为其面积的17．9％。

黔东南州水稻土及旱土大于20mmol／100g的土阳离子交换量为本州面积的15．9％·。

贵州全省耕土面积80％左右属土壤肥力中下水平。

土壤普查的成果只反映阳离子交换量和盐基饱和度，对单项盐基离子的饱和度，因工作量大，难予进行。

6 农作物对钙镁的需求量
钙镁是农作物生长所需的主量元素，缺乏或过量对其产品质量皆有影响，不同的作物佳浓度含量各异，烤烟中钙的最佳浓度值为2％～3％，镁为o。

4％一1．5％，据黔南烤烟钙镁元素测定，钙在28个·元素总量中占18％一32％，镁在28个元素中占总量的0．3％一6．5％，经统计50％以上的烤烟缺钙镁，补偿钙镁可提高烤烟质量’。

农作物的钙镁需求量可用吸收系数表示，六盘水野钟自然保护区植物的吸收系数如表7，黔南烤烟吸收系数如表8。

钙和镁的吸收系数大于其他元素，农作物吸收钙镁量较大，说明需要量也高，体现了钙镁元素在农作物中的主量地位。

表7 野钟保护区植物吸收系数(植物／土壤)(%)
7 补偿钙镁的措施
根据喀斯特农业生态环境存在缺钙镁的现实，采取补救措施提高农作物质量是本研究的目的，经筛选补偿措施拟用以下方法。

(1)利用蕴藏量丰富的碳酸盐岩进行科学配方，技术处理，生产可溶态钙镁为主的矿肥，作喷施或底肥。

此法生产工艺流程简单，成本低，见效快，目前已初步研制成功，可作大田试验，若见成效则可逐步推广。

(2)提高耕作土的有机质含量，促进矿物中钙镁等元素的分解，提高肥力。

(3)施用能吸附金属阳离子的活性矿肥及稀土肥，亦能增加钙镁含量。

．
补偿钙镁是本研究提出的新问题，还须进一步作探索工作，寻求一个补偿钙镁的最佳
方案。

此问题应很好解决，否则因缺钙镁而引起农作物产生病态，误认为缺乏其它元素所致，进而错误地大量补偿其它元素，将导致资源和财力的浪费。

8 结论
钙镁是农作物的主量元素，其地位是公认的，但是，以往对喀斯特农业生态环境缺乏钙镁的问题研究甚少，属薄弱环节，本文研究初步得出以下两点认识；
(1)从岩石、土层、农作物垂向剖面的钙镁转换系数、富集系数、，度收系数，饱和度的初步探讨，提出了岩石富钙镁、土层贫钙镁、农作物需钙镁的事实，认为喀斯特农业生态环境钙镁供给不足，须进行补偿，对碳酸盐岩区富钙镁的习惯认识提出质疑，具一定的科学意义。

(2)在上述依据的基础上，提出了钙镁补偿的具体措施，对补偿钙镁具可操作性。

同时为开发新的矿物肥料提供了依据。

（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

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