岩溶动力系统是地球表层系统的重要组成部分。土壤在地球表层系统中既是各圈层长期相互作用的产物,又是各圈层的支持者。岩溶动力系统的物质循环以碳、水、钙循环为基本特征,在以往研究中,对碳水循环有较深入的认识,但对于钙循环的工作还处于起步阶段。本文通过对我国西南亚热带典型岩溶小流域野外动态观测,研究岩溶动力系统与资源环境关系密切的关键元素——钙,在时空尺度上对碳酸盐岩土壤不同演化阶段,不同岩性下土壤钙及相关元素野外采样和实验室分析,采用改进的BCR连续提取法分析钙元素的各种形态,从而揭示不同土壤钙形态的类型及转换,土壤钙迁移的影响因素。成果拟为西南岩溶区石漠化综合治理工程中土壤改良提供科学依据,为岩溶动力系统理论的完善提供理论依据。主要成果如下:(1)土壤有机质含量一定程度上影响土壤全氮,全磷,全钾含量,通过相关性分析得出,土壤有机质含量也会影响土壤钙总量与各形态的权重。各地貌类型土壤营养元素的总量随季节变化不大,而有效态变化则很大,尤其是在水热条件较好条件下,如东坡地(陡坡)土壤在水热条件最好的七月份有效钾含量为485.5 mg/kg,而在水热条件较差的11月有效钾含量只有59.9 mg/kg,前者为后者的7倍,变化较大。(2)不同地貌类型土壤营养元素存在一定的规律性变化:总体上说,保水性好,植被较好的洼地及缓坡有机质较高,洼地有机质最高值发生在秋季,为87.3 g/kg,缓坡有机质最高值为春季,为118.2 g/kg。在有机质的影响下,其他营养元素含量也较高。气候调蓄能力较强的洼地土壤理化性质与受侵蚀和气候影响较大的坡地相比,季节性变化较小。(3)不同季节土壤营养元素同样存在一定的规律:总体来说,夏季土壤水热条件良好,土壤营养元素全量较高,比如全磷和全钾最高值都为洼地夏季分别为0.0955%,1.8225%,氮磷钾全量及有效钾,碱解氮,有机质最低值均发生在冬季,其次为春季,所以要春耕时节要加强耕地有机质和氮肥的补充。(4)整体上讲,土壤钙总量地貌类型排序由高到低依次是西坡地(缓坡)、东坡地(陡坡)、洼地、垭口和平原,时间尺度排序大多为春冬季较高,而夏秋季则较低;(5)土壤钙形态中,酸溶态秋冬季较高,岩溶作用强烈,侵蚀较小的洼地,垭口土壤酸溶态权重较高;可还原态春冬季权重较高,土壤氧化还原电位较低、pH较高的坡地含量与权重较高;有机质较高的洼地、秋冬季可氧化态含量较高;(6)土壤钙总量与形态含量与气候、地貌造成土壤类型和营养元素的变化关系较密切,一般来说,有机质含量较高的土壤钙总量较高,可氧化态钙也较高,而土壤pH与氧化还原电位较高的土壤,可还原态钙含量较高。(7)土壤有机质、全氮量以及pH值与土壤钙总量、酸溶态和可还原态钙存在相关关系。土壤钙总量地貌类型排序由高到低依次是西坡地、东坡地、洼地、垭口和平原,洼地,垭口土壤酸溶态权重较高;坡地可还原态钙含量与权重较高;洼地可氧化态钙含量较高。夏秋季研究区土壤钙总量较低,而冬春季土壤钙总量较高。石灰岩土壤钙总量最高且迁移能力均大于白云岩土壤和不纯石灰岩土壤。从土壤类型上分,钙总量排序为黑色石灰土>棕色石灰土>黄色石灰土。