施用有機肥對土中碳酸巖石溶蝕的影響

溶解效應(yīng)是碳酸鹽巖風(fēng)化的自然效應(yīng)，也是碳酸鹽巖用作土壤的重要機制之一。但碳酸鹽巖山地普遍施用農(nóng)肥，尤其是施用有機肥，對土中、土下碳酸巖石的溶蝕作用影響及其響應(yīng)機制怎樣？目前認(rèn)識尚不深入。已有的研究工作，多側(cè)重在以下方面開展：（1）針對有機質(zhì)變化（如，針對碳酸巖土壤及同一土地不同時段土樣情況、向土壤中添加或去除有機質(zhì)情況、淋入土層低分子有機酸情況等）引起的土壤CO2、pH及交換性鋁離子的變化研究；（2）針對土壤有機碳地球化學(xué)與巖溶作用的關(guān)系、土壤不同季節(jié)有機碳變化以及土中碳酸巖石的溶蝕變化研究；（3）添加碳酸酐酶對碳酸巖石的溶蝕作用影響研究等。主要取得下列認(rèn)識：（1）土壤有機碳分解增大了土壤CO2的釋放量，土壤來源CO2是表層巖溶驅(qū)動CO2的潛在動力。但土壤不同時段釋放CO2量又與土壤存留可溶性有機碳量負(fù)相關(guān)，土中碳酸巖石的溶蝕量與土壤DOC負(fù)相關(guān)；（2）向土中添加有機質(zhì)可使交換性鋁離子量同步增加，當(dāng)添加到一定量后，交換性鋁離子量反而下降。但從土中去除有機質(zhì)時，交換性鋁離子量呈同步降低變化；（3）用低分子量有機酸淋溶土壤，可促進土壤的酸化效應(yīng)；（4）加入碳酸酐酶能使灰?guī)r的溶出離子量和鈣離子量提高40%以上，碳酸酐酶對灰?guī)r具有顯著的酶促溶蝕作用，等等。這些研究初步揭示了碳酸鹽巖山地土壤部分物質(zhì)量改變引起的物化環(huán)境變化特征、土中碳酸巖石溶蝕量與土壤有機質(zhì)的關(guān)系以及加入碳酸酐酶對灰?guī)r具有顯著酶促溶蝕影響等等。它們對認(rèn)識碳酸鹽巖山地土壤輸入物引起的物化環(huán)境變化、土壤物質(zhì)與土中、土下碳酸巖石溶蝕作用的相互影響及了解碳酸鹽巖山地成土機制等有積極指導(dǎo)作用。但對于揭示農(nóng)業(yè)施肥引起的土中、土下碳酸巖石的溶蝕作用變化及機制方面，仍待深入探索。還需重點在施肥引起的土中、土下碳酸巖石的溶蝕作用特征及微生物作用影響、施肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化影響、肥土酸堿效應(yīng)影響等等方面作深入研究，方能較好解答以上問題。為此，我們針對碳酸鹽巖山地一些能傳輸?shù)乇砣祟惙N植活動影響土中、土下碳酸巖石風(fēng)化作用的巖土結(jié)構(gòu)形態(tài)，如土中包被碳酸巖體，土中包裹碳酸巖石顆粒，碳酸巖層斷裂溝通地表風(fēng)化土層，碳酸巖層山頂臺地風(fēng)化土層，碳酸巖層緩傾山坡土層，碳酸巖層層理裂隙串通發(fā)育帶上覆土層，碳酸巖層網(wǎng)狀裂隙串通發(fā)育帶上覆土層等，選擇野外常見耕植、未耕植層，通過概化制作為系列模擬柱試驗土層，作了施用有機肥的土中、土下碳酸巖石的溶蝕作用變化及影響機理研究，將為豐富碳酸鹽巖山地的成土演化理論及石漠化防治提供依據(jù)。1材料和方法1.1預(yù)埋碳酸鈣巖石灰片的施肥與灌溉選擇貴陽市花溪區(qū)碳酸鹽巖山地常見耕植、未耕植土層，經(jīng)概化制作為系列模擬柱試驗土層，且在土層不同深度預(yù)埋碳酸巖石（灰?guī)r）片及其它觀測設(shè)施。通過定期、定量向試驗土層施入有機肥及澆灌，再定期觀測巖石片的蝕重?fù)p失及土層其它相關(guān)指標(biāo)變化，以不施肥土層為對照。最終計算預(yù)埋巖石片的溶蝕量變化，再結(jié)合其它指標(biāo)變化和相應(yīng)其它相關(guān)研究試驗結(jié)果，綜合取得施用有機肥對土中、土下碳酸巖石的溶蝕作用改變及影響機制認(rèn)識。1.2土壤碳酸巖石片的溶蝕變化測定試驗(1）試驗1、2。取上述（以下同）碳酸鹽巖山地耕植土、耕植土下紅黏土、山坡未耕種紅黏土、溶蝕殘余堆積物—巖粉土樣若干，依據(jù)野外土層密度按未耕種紅黏土—巖粉剖面（試驗1結(jié)構(gòu)）、耕植土—紅黏土剖面（試驗2結(jié)構(gòu)），填裝為2種0.16m直徑、0.5m長模擬柱土層。分別在土層0.05、0.20、0.4m深度各埋入4片用魚線標(biāo)識并導(dǎo)出的1cm×2cm×0.5cm灰?guī)r片及安裝土壤水負(fù)壓取樣器和CO2通量觀測管，按每年4、5、6、7、8、11月中旬向土層施入有機肥250g（濕質(zhì)量），及時澆灌，進行施入有機肥的土中、土下碳酸巖石片的溶蝕變化試驗，以不施肥處理為對照。主要試驗結(jié)果見表1。(2）試驗3。取碳酸鹽巖山地未耕種紅黏土土樣若干，按野外密度填裝5個0.2m直徑、0.3m厚模擬柱土層。分別在各柱土層底部埋入4片用魚線標(biāo)識導(dǎo)出的1cm×2cm×0.5cm的灰?guī)r片及安裝土壤負(fù)壓取水器和CO2通量觀測管，按每年4、5、6、7、8、11月中旬向土層里施入有機肥250g（濕質(zhì)量），及時澆灌，進行施入不同有機肥量的土中、土下碳酸巖石片的溶蝕變化試驗。主要試驗結(jié)果見表2。(3）試驗4、5、6。取未耕種紅黏土（為試驗5土層）2.5kg2份（其中1份作無菌處理）和耕植土（為試驗6、7土層）2.5kg4份（其中2份作無菌處理），分裝于6個直徑0.106m、高0.3m的有機玻璃柱里。在每個柱底土層中埋入4片用魚線標(biāo)識并導(dǎo)出的1cm×2cm×0.5cm的灰?guī)r片，再按一定時間間隔向土層施入有機肥50g（濕質(zhì)量）和作不施肥處理，進行有無微生物作用影響下的土中、土下碳酸巖石片的溶蝕變化試驗。主要試驗結(jié)果見表3。1.3氣體設(shè)備項目(1）觀測方法。碳酸巖巖石片蝕重，順魚線小心挖出試驗土層中的受試碳酸巖石片，細(xì)心洗凈泥土并烘干，用日本島津AU-200電子稱稱量；CO2含量觀測，采用日本GASTEC觀測儀和美國ATX620CO2觀測儀測量；土壤水采用負(fù)壓取水樣陶瓷頭抽?。煌寥罋怏w導(dǎo)出，先以一定方式埋置一段聚丙烯材料多孔聚氣管，再連接PVC管、轉(zhuǎn)換管引出，在止氣夾的控制下導(dǎo)出。(2）項目測定方法。鈣、鎂含量測定，采用乙二胺四乙酸二鈉滴定法，可溶性有機碳測定，采用0.5molK2SO42-萃取新鮮土壤（固液比1∶4），再用重鉻酸鉀氧化法測定萃取液中的有機碳濃度；土壤細(xì)菌總數(shù)，采用營養(yǎng)瓊脂平板培養(yǎng)法測試；土壤礦化碳用靜態(tài)氣室培養(yǎng)法測試；土樣有機質(zhì)用重鉻酸鉀外加熱氧化-比色法測試；銨氮用靛酚藍(lán)比色法和蒸餾定氮法并用測試；硝態(tài)氮用紫外分光光度法測試；交換性酸采用K+交換土壤膠體上吸附的H+和Al3+滴定法測試；腐殖酸，采用焦磷酸鈉浸提一重鉻酸鉀氧化法測試；硫，采用Ca(H2PO4)2浸提加鋇鹽比濁分光光度法測試；磷，采用M3制劑浸提加磷顯色液分光光度法測試。2有機肥溶蝕作用結(jié)果分析有機肥是常用的農(nóng)家肥料，巖溶山區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，地形、巖土結(jié)構(gòu)、土質(zhì)等變化較大，施用有機肥引起的土中、土下碳酸巖石的溶蝕作用變化差異較大，表現(xiàn)如下。2.1施肥對未耕植紅黏土中未施入土壤理化性質(zhì)的影響未耕種紅黏土多分布于山坡地帶，一般為早期土壤。是在濕熱氣候下，山坡出露碳酸鹽巖經(jīng)溶蝕作用將母巖破壞成疏松溶蝕殘余物堆積，并由于地形高凸，淋洗作用強烈，風(fēng)化可溶物質(zhì)遭快速淋濾，同時堆積物中又不易蓄積水份，常出現(xiàn)階段性的偏干環(huán)境減弱了亞熱帶土壤本應(yīng)有的較強化學(xué)風(fēng)化作用，使土壤成土過程的黏土化程度降低，并殘留了較多的碳酸鈣顆粒，總體表現(xiàn)為中性或弱堿性環(huán)境（見表4）。但因土壤松散、透氣好，加之濕熱高溫作用頻繁，促使土壤中原生礦物釋出的游離鐵氧化，將土壤染成紅色。其下一般是溶蝕殘余堆積物—巖粉層，為在濕熱氣候下，巖溶作用將碳酸鹽巖的可溶礦物溶濾淋失，剩余不可溶物質(zhì)富集成的疏松溶蝕殘余堆積物（巖粉層），呈白色粉砂狀。該層巖土已不再具有母巖結(jié)構(gòu)骨架，含大量鈣鎂，pH偏高呈堿性（見表4）。采用取自碳酸鹽巖山坡未耕種紅黏土壤及其下部的溶蝕殘余堆積物—巖粉土，填裝為模擬柱試驗土層，進行施入與不施入有機肥的土中、土下碳酸巖石的溶蝕試驗，結(jié)果顯示，經(jīng)2年按表1試驗1方式施入未耕植紅黏土中有機肥的土中、土下碳酸巖石的溶蝕量為不施肥0.0086～0.0845mm，施肥0.0084～0.0511mm。明顯顯示出：（1）施肥減弱了未耕種紅黏土中碳酸巖石的溶蝕作用，且這種減弱量隨土深加大而下降（圖1示）。反映未耕種紅黏土層雖已經(jīng)歷了一定的土壤黏化過程，但總體還處在成土脫鈣階段。土壤中既有鹽基成分的淋濾流失，也有較多的鈣鎂物質(zhì)殘留（見表4）。土壤總體處于中性環(huán)境，酸堿緩沖能力不大。而當(dāng)加入有機肥后，肥料中所含的S、P物質(zhì)（見表5），經(jīng)微生物作用易轉(zhuǎn)化為磷酸鹽、硫酸鹽等，它們能與黏土礦物或氧化物中的羥基或水合基發(fā)生配位體交換吸附，釋放出OH-，增強了土壤的堿性。同時，施肥后不同時段表層土壤中銨離子、硝酸根離子含量的顯著變化（見表6）又表明，肥料中的N素大多已經(jīng)歷過脫氨基作用、氨化作用、硝化作用以及富碳條件下的反硝化作用等，它們除硝化作用外，均為增強土壤堿性的致堿力量。再由對比試驗的土層pH變化結(jié)果（見表1試驗1）看出，施入有機肥后土壤的堿性明顯增大，說明由磷酸鹽、硫酸鹽物質(zhì)與黏土礦物的配位交換作用及脫氨基作用、氨化作用以及富碳條件下的反硝化作用等的致堿合力，超過了因CO2水溶的H+、硝化作用產(chǎn)生的H+以及有機肥轉(zhuǎn)化的中間有機酸產(chǎn)物等的致酸合力。因為，施肥雖可引起土層中CO2含量的顯著增大（見圖2），但由于土壤水運動緩慢，溶解CO2受到CO2的水溶平衡制約，產(chǎn)生的H+離子增量遠(yuǎn)小于CO2含量增幅，這極大平滑了富含有機質(zhì)應(yīng)產(chǎn)生的致酸力量。而且在土壤淺部的各種微生物作用與氧化作用強烈，施肥后產(chǎn)生的一些有機酸會很快轉(zhuǎn)化、分解掉，不易積累，這也減弱了土中的致酸力量。由此，產(chǎn)生的致酸合力就會弱于產(chǎn)生的致堿合力，引起該未耕種紅黏土中的碳酸巖石溶蝕作用減弱。同時，伴隨土深加大，施肥下滲的淋溶物質(zhì)量在不斷減小，使因施肥產(chǎn)生的土中碳酸巖石的溶蝕作用減弱量，隨土深加大而下降；（2）無論施肥與否，未耕種紅黏性土中的碳酸巖石溶蝕作用隨土深增大而減弱。反映未耕種紅黏性土正經(jīng)歷著淋濾脫鈣的成土過程，土中仍殘留有較多碳酸鈣物質(zhì)（見表4）。不斷的淋濾作用，使土層碳酸鈣含量自上而下增大，堿性增強。由此形成了上部未耕種紅黏土中碳酸巖石溶蝕作用的隨深度減弱。表明在未耕種土壤表層施入有機肥，減弱了土中碳酸巖石的溶蝕作用，不利于土中包被、包裹碳酸巖、石的溶蝕作用發(fā)生，減緩了成土作用。2.2施肥對土壤理化性質(zhì)的影響未耕植紅黏土與溶蝕殘余堆積物-巖粉層的組合結(jié)構(gòu)是野外常見的碳酸鹽巖風(fēng)化土層剖面，此剖面土壤往往具有一定厚度，利于開墾種植。試驗1對此結(jié)構(gòu)土層進行了土中包被、包裹碳酸巖石的溶蝕變化研究。由表1試驗1結(jié)果看出，經(jīng)2年的溶蝕作用巖粉層中包被、包裹的碳酸巖石溶蝕量為0.002～0.00515mm，上覆未耕植紅黏土中包被、包裹的碳酸巖石溶蝕量為0.0084～0.0845mm。顯示，無論施肥與否，溶蝕殘余堆積物-巖粉層中包被、包裹的碳酸巖石溶蝕量要遠(yuǎn)小于紅黏土中的溶蝕量。反映上覆紅黏土層因遭受過較強淋濾作用，土壤中鹽基成分流失，黏土礦物晶格破壞產(chǎn)生的酸性離子增多，中和了原土層的偏堿性物質(zhì)，使土壤總體呈中性（見表4）。但伴隨土中CO2水溶性H+液的不斷下滲，紅黏土中的溶蝕作用增強，加大了土中碳酸巖石的溶蝕量。而下伏巖粉層是由溶蝕殘余堆積物構(gòu)成，含有大量鈣鎂物質(zhì)，pH偏高呈堿性，這較大削弱了其中下滲水溶液的酸性強度，因此大大減弱了土中包被、包裹碳酸巖石的溶蝕作用。同時，在施肥條件下，巖粉層中包被碳酸巖石的溶蝕量為0.003～0.0051mm，不施肥條件下為0.002～0.0044mm，施肥僅微弱增大了巖粉層中包被、包裹碳酸巖石的溶蝕量。反映施入有機肥后，巖粉層中的堿性環(huán)境，有利于肥料N素中的銨離子硝化轉(zhuǎn)化，一來大幅減少了銨離子的積累，使堿性降低。二來硝化作用又增強了微域環(huán)境的酸性。并且?guī)r粉層砂粒較多，施肥物質(zhì)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物與黏土礦物的配位交換作用偏弱，釋放的OH-偏少。再加之有機肥的分解產(chǎn)生的有機酸，以及S、P物質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的酸性，將使施肥引起的致酸合力大于致堿合力，導(dǎo)致施肥引起巖粉層中包被、包裹碳酸巖石的溶蝕量微小增大變化。由上可見，溶蝕殘余物-巖粉層較大減弱了土層包被、包裹碳酸巖石的溶蝕作用，而施肥僅引起溶蝕量的微小增大變化。2.3施肥對土中碳酸鈣巖石溶蝕量的影響試驗2為利用碳酸鹽巖山地耕植土壤及下伏紅黏土層，組合填裝的模擬柱試驗土層，進行了施入與不施入有機肥的土中碳酸巖石溶蝕試驗，結(jié)果顯示，經(jīng)1年按表1試驗2方式施入耕植土中有機肥的土中碳酸巖石的溶蝕量為不施肥0.0023～0.004mm，施肥0.0022～0.0041mm。顯示出：（1）無論施肥與否，耕植土中碳酸巖石的溶蝕量變化不大（圖3示）。反映經(jīng)過長期耕作，土壤中的有機物質(zhì)較豐富（見表4），施肥引起的含量變幅不顯著，各種致堿、致酸作用依舊保持了相對平衡狀態(tài)。因此，土中的碳酸巖石溶蝕量變化不大；另一方面，土壤有機物質(zhì)的官能團結(jié)構(gòu)具有很強的酸、堿緩沖作用，它較大緩沖了施入有機肥產(chǎn)生的各種致酸、致堿作用，使施肥與不施肥的土中碳酸巖石的溶蝕量差異不顯著。（2）無論施肥與否，耕植土中碳酸巖石的溶蝕量隨土深同步呈現(xiàn)一定的增大變化。反映土壤經(jīng)長期耕作，淋溶作用強烈，其鹽基成分大量流失，土壤已發(fā)生了一定程度的酸化。同時長期的耕種施肥，使土壤富集了大量有機質(zhì)，它們承擔(dān)了很大的酸、堿緩沖作用功能。但這些土壤有機質(zhì)量往往又隨土深加大呈遞減變化（見圖4），逐漸減少了能承擔(dān)土壤酸、堿緩沖作用的物質(zhì)量，迫使土中碳酸巖石的溶蝕作用要更多依賴土壤自身的酸、堿特性變化。由此，形成了施肥與不施肥耕植土中碳酸巖石的溶蝕作用隨土深加大同步增強的變化特征，但總體溶蝕量不大。（3）無論施肥與否，下部紅黏土中的碳酸巖石溶蝕量要遠(yuǎn)大于上覆耕植土中的溶蝕量，且施肥作用的影響不顯著（見圖3）。反映上覆耕植土因長期耕種施肥，富集了大量有機質(zhì)，它們發(fā)揮了較大的緩沖作用，減弱了土壤中的很多酸堿異常變化。同時土中還富含較多的鹽基成分，進一步減弱了土壤酸性，使土中碳酸巖石的溶蝕量減??；而下部的紅黏土層已進行了脫硅富鋁化作用，土壤總體處于酸性環(huán)境（見表4），土中碳酸巖石的溶蝕量偏大。并且由于土深加大，下滲的物質(zhì)量減少，以及微生物作用的逐漸趨弱，也使施肥產(chǎn)生的物質(zhì)轉(zhuǎn)化量及對土中碳酸巖石的溶蝕作用影響大大減弱。因此，表現(xiàn)出下部紅黏土中的碳酸巖石溶蝕量總體大于上部耕植土中的溶蝕量，且施肥作用的影響不顯著。表明在土表層施入有機肥，對耕植土及其下部紅黏土中碳酸巖石的溶蝕作用影響較小，大體不妨礙耕植土中包被碳酸巖體及包裹碳酸巖石顆粒的自然溶蝕成土進程。3討論3.1施肥對土中碳酸巖的溶蝕影響施肥可改變土中碳酸巖石的溶蝕效應(yīng)，且主要受到來自施肥物質(zhì)成分、土壤液淋濾、微生物作用、土壤物化特性等方面的影響，并表現(xiàn)各異。3.1.1土壤有機質(zhì)元素及土壤環(huán)境因素(1）土壤酸堿性影響。土中碳酸巖石的溶蝕作用隨土壤酸性增大（pH減?。┒鰪姡S堿性增大（pH增大）而減弱。（2）土壤有機質(zhì)含量影響。土壤有機質(zhì)一般含有羧基、羥基、酚羥基、醇羥基等功能團，這些功能團可構(gòu)成良好的緩沖體系，對酸、堿具有緩沖作用。有機質(zhì)含量越大這種緩沖主要越強。（3）土壤交換性陽離子體系影響。土壤膠體吸附的各種鹽基離子，能對土壤H+離子起緩沖作用。而吸附的H+、Al3+離子，又能對OH-離子起緩沖作用。在鹽基飽和至土壤極限pH范圍內(nèi)，土壤陽離子交換量越大，緩沖能力越大。（4）土壤硅酸鹽體系影響。土壤硅酸鹽礦物通過風(fēng)化作用轉(zhuǎn)化為次生黏土礦物，一來增大土壤的陽離子交換容量，二來黏土礦物在酸性環(huán)境下通過脫鹽基、脫硅作用形成氫氧化硅物質(zhì)，進而對土壤酸起緩沖作用。（5）土壤鋁體系影響。在土壤pH<4.0時，鋁離子以Al(H2O)63+形態(tài)存在，當(dāng)遇堿性O(shè)H-離子沖擊時，鋁離子周圍的6個水分子中，就有一二個解離出H+離子，以中和OH-離子。因而對土壤堿性沖擊具有緩沖作用。但當(dāng)土壤pH>5.0時，鋁離子形成Al(OH)3沉淀，失去緩沖能力。3.1.2施肥對土壤理化性質(zhì)的影響不同種類農(nóng)肥的物質(zhì)成分差異較大，在其施入農(nóng)田的自然轉(zhuǎn)化中，向環(huán)境釋放的化合物、酸堿物質(zhì)及引起氧化還原電位的變化有較大不同，對土中碳酸巖石的溶蝕影響也將不同。相關(guān)研究揭示，尿素、氨肥、復(fù)合肥等對盆土下的碳酸巖石溶蝕具有明顯促進作用，硝酸鹽肥的影響作用不大，而磷酸鹽肥、鈣鎂肥對碳酸鹽巖溶蝕則有抑制作用。反映施用不同類型肥料產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)不同，尿素、氨肥、復(fù)合肥中的N素，在施肥水溶后，即可主要以銨離子形式存在。在表土好氧環(huán)境下，硝化作用迅速將銨離子轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，使土壤微域環(huán)境偏酸化，但因碳源含量不充足，硝酸鹽轉(zhuǎn)化的反硝化作用偏弱，其可產(chǎn)生的堿性影響很小。而磷酸鹽肥，在施肥水溶后即主要以磷酸根形式存在，它易與黏土礦物或氧化物中的羥基或水合基發(fā)生配位體交換吸附，釋放出OH-，增強了土壤的堿性。鈣鎂肥本身就是生理堿性肥料。因此，施用尿素、氨肥、復(fù)合肥促進了碳酸鹽巖的溶蝕作用，施用硝酸鹽肥無明顯影響。而施用磷酸鹽肥、鈣鎂肥會抑制碳酸鹽巖的溶蝕作用。本試驗所用有機肥含有機質(zhì)、腐殖酸、N、P、S等物質(zhì)（見表5），其中，有機質(zhì)、腐殖酸類物質(zhì)對酸堿具有較好緩沖作用，N素物質(zhì)既可通過硝化作用產(chǎn)生酸性，又可通過反硝化作用產(chǎn)生堿性。而P、S素物質(zhì)，通過形成硫酸鹽、磷酸鹽，易與黏土礦物或氧化物發(fā)生配位體交換吸附，釋放OH-產(chǎn)生堿性反映。并且S素又在硫酸鹽還原菌、排硫桿菌、脫氮硫桿菌等的作用下形成了硫代硫酸、硫酸等酸性反映?？梢姡袡C肥物質(zhì)因組成復(fù)雜，對環(huán)境系統(tǒng)的酸堿性影響較復(fù)雜，不同環(huán)境條件下將產(chǎn)生不同的酸、堿效應(yīng)。3.1.3有機肥的施入量施肥減弱了土中碳酸巖石的溶蝕作用，但不同施肥量下對溶蝕作用的影響效果會不同。經(jīng)選擇直徑0.2m、高0.3m的桶裝未耕種紅黏土底部預(yù)埋碳酸巖石片，再按表7試驗7方法進行施入不同量下有機肥的土中碳酸巖石溶蝕試驗揭示，隨著有機肥的施入量增大，碳酸巖石的溶蝕量逐級減小。表明，土中碳酸巖石的溶蝕作用與施肥量呈負(fù)相關(guān)性變化。3.1.4土壤液淋濾運移水溶液運移是碳酸巖石發(fā)生溶蝕作用的必需條件之一，土壤液淋濾運移才能將土中碳酸巖石的溶濾物質(zhì)帶走，使溶蝕作用不斷發(fā)生。淋濾作用越強烈越有利于溶蝕作用。3.1.5土壤環(huán)境對碳酸鈣巖石溶蝕量的影響微生物作用是物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要力量之一，它通過酶促反應(yīng)大大降低了物質(zhì)轉(zhuǎn)化需要的活化能，使環(huán)境物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、降解變得更易實現(xiàn)。土壤中的微生物作用異?；钴S，它涉及廣泛，并對土中碳酸鹽巖的溶蝕作用產(chǎn)生了影響。利用室內(nèi)模擬柱土層分別針對耕植土施肥、不施肥，未耕植土施肥等作了歷時1年的有菌、無菌土中碳酸巖石（灰?guī)r）的溶蝕對比試驗，結(jié)果為，未耕植土施肥溶蝕量：無菌作用0.0449mm，有菌作用0.044mm；耕作土不施肥溶蝕量：無菌作用0.00455mm，有菌作用0.0042mm；耕作土施肥溶蝕量：無菌作用0.0047mm，有菌作用0.0044mm。顯示未耕植土在施肥有菌、無菌環(huán)境下的土中碳酸巖石溶蝕量均遠(yuǎn)大于耕植土施肥或不施肥的有菌、無菌環(huán)境溶蝕量，且無菌環(huán)境下的各試驗土層中碳酸巖石的溶蝕量均略大于有菌環(huán)境的溶蝕量。反映未耕植土中可交換性離子較少，有機質(zhì)含量低，土壤的酸堿緩沖性差。環(huán)境中可供微生物繁殖活躍的有機質(zhì)營養(yǎng)物不足，微生物作用偏弱，微生物對碳酸鹽巖的溶蝕影響較小。碳酸巖石的溶蝕作用主要有2方面：一是碳酸巖石的自身溶解作用驅(qū)動，取決于其溶解度和土壤溶液的離子礦化度水平。二是由碳酸解離、水分子解離釋放的酸度，在開放的環(huán)境條件下會持續(xù)作用，不斷溶蝕碳酸巖石，因此溶蝕量表現(xiàn)較大。而對于耕植而言，一方面由于長期耕作，已使耕植土壤富含腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)的官能團結(jié)構(gòu)使其具有很強的酸堿緩沖作用，它使上述土壤環(huán)境中因有機質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的致酸作用得以較大緩沖，因而大大減弱了碳酸巖石的自然溶蝕作用；另一方面，土壤中富含有機質(zhì)及其它物質(zhì)（N、S、P素物質(zhì)），激發(fā)了微生物的繁殖活躍，并通過對N、S、P素物質(zhì)的轉(zhuǎn)化釋放出堿性，這些堿性力量超過了因有機質(zhì)降解釋放的有機酸和水溶CO2產(chǎn)生的H+等致酸作用。因此，致使有菌環(huán)境下的溶蝕量較無菌環(huán)境略有減弱。但如果土壤環(huán)境中含有較多的碳酸酐酶，又會大大促進碳酸巖石的溶蝕作用。已有研究認(rèn)為，加入碳酸酐酶可成倍提高碳酸巖石的溶蝕速率。顯示，環(huán)境中的碳酸酐酶也是制約影響碳酸巖石溶蝕作用的一個重要因素，但它的微生物作用機制至今仍在探索。3.2影響土中碳酸鈣巖石溶蝕作用的因素施肥會影響碳酸巖的溶蝕作用變化，但碳酸鹽巖的溶蝕作用發(fā)生，需具備在開放系統(tǒng)環(huán)境下，有運移水體的參與才能正常進行。施肥引起的土中碳酸巖石的溶蝕作用亦不例外，那些具備有開放系統(tǒng)環(huán)境特征和較強水土交換作用及淋溶作用的巖土結(jié)構(gòu)體系，將是施肥影響土中碳酸巖石溶蝕效應(yīng)變化的主要響應(yīng)者。在碳酸鹽巖地區(qū)，常見的土中包被碳酸巖體、土中包裹碳酸巖石顆粒、碳酸巖層斷裂溝通地表風(fēng)化土層、碳酸巖層山頂臺地風(fēng)化土層、碳酸巖層緩傾山坡土層、碳酸巖層層理裂隙串通發(fā)育帶上