白云岩地区坡地土壤有机碳分布特征及其影响因素研究

摘要

随着人类对全球气候环境变化和土壤可持续利用研究的深入，土壤有机碳含量、储量水平、空间分布状况以及固碳潜力等问题成为当前土壤有机碳研究的热点。我国南方喀斯特分布广泛，贵州省位于南方喀斯特中心，全省碳酸盐岩出露面积达到全省面积的61.2%，其中白云岩分布面积约占总碳酸盐岩面积的21%以上，对白云岩地区SOC含量的计算有利于准确估算喀斯特地区SOC储量，对探明喀斯特地区的固碳潜力和改善喀斯特地区土壤质量均具有不可替代的作用。本次研究以贵州普定白云岩地区为研究区，通过野外采样和室内实验分析，获得白云岩坡地土壤有机碳等理化属性数据。利用SPSS 20、EXCEL等软件，对数据进行分析处理，系统研究了白云岩地区土壤理化性质以及有机碳的分布特征，并探究了土壤理化性质对有机碳含量和密度的影响，为今后喀斯特地区土壤碳库和碳循环研究提供了重要的基础数据。具体研究成果如下： 1、土壤有机碳分布特征 本研究主要分析了普定白云岩地区土壤有机碳含量和土壤有机碳密度的分布特征： （1）土壤有机碳含量分布特征 白云岩地区土壤有机碳含量随土层深度的增加而降低，平均值为34.52 g?kg-1。土壤有机碳含量随坡度的增加而增加；白云岩地区不同坡度土壤有机碳含量的均值：≤6°为35.41 g?kg-1，6-10°为29.37 g?kg-1，10-15°为57.87 g?kg-1，15-20°为59.77 g?kg-1，>20°为61.24 g?kg-1。 （2）土壤有机碳密度分布特征 普定白云岩地区土壤有机碳密度平均值为8.38 kg?m-2；随坡度的增加，土壤有机碳密度呈先降低后增加的趋势；不同坡位土壤有机碳密度大小依次为：坡顶＞阶地＞坡脚部＞坡上部＞坡中部。 2、白云岩土壤理化性质特征 白云岩地区的土壤理化性质表现出一定的差异性，本研究得出了一下结论： （1）白云岩地区土壤平均含水率为28.64%，变异系数为0.17，土壤含水率随土壤深度的增加整体呈波动递减的趋势，而随坡度和坡位的变化的规律不明显。 （2）土壤容重在0.36～1.58 g?cm-3之间，平均为1.00 g?cm-3，低于全国土壤容重的平均值。随土壤深度的增加，土壤容重呈增加的趋势；土壤容重随坡度的增大而减小。 （3）土壤孔隙度的平均值为58.38%，且随着土壤深度增加，土壤孔隙度整体上呈减小趋势。 （4 ）白云岩地区土壤石砾含量介于0%～70%之间，平均含量为6.25%，属于强度变异程度；土壤石砾含量随土层深度增加而降低，趋近于0；土壤石砾含量与坡度之间呈现出一定的正相关关系，不同坡位的土壤石砾含量也不同，坡中部一般石砾含量较高，而在平缓的阶地和坡脚位置石砾含量一般较低。 （5）白云岩地区的土壤机械组成中粉粒含量最高，其次是砂粒，粘粒含量最少。随深度和坡度坡位的变化，土壤的机械组成也发生变化，但没有明显的规律性。白云岩地区的土壤属于粉砂质土。 （6 ）土壤pH呈中性至弱碱性，介于6.72～8.10之间，平均值为7.55。同一样地不同土层的pH值变化不大，不同样地同一土层间的土壤pH值变化也不大。pH值与坡度之间没有明显的相关关系；pH值从坡顶到坡脚，随着海拔的降低呈波动升高的趋势。 （7）土壤C/N比值随着深度的增加而减小。从坡顶到坡脚，随着海拔的降低，CX样地的土壤C/N比值呈微弱上升趋势，而其他四个样地则呈微弱下降趋势。 （8）随土壤深度的增加，土壤全N含量呈逐渐降低趋势；土壤全N含量随坡度增加呈递增趋势；从坡顶到坡脚，土壤全N含量呈波动降低趋势。 3、土壤理化性质对SOC分布的影响 （1）土壤各理化性质与土壤有机碳含量之间都有极显著的相关性。其中，容重和砂粒含量与土壤有机碳含量呈极显著负相关性，其余理化性质因素与SOC含量呈极显著正相关性。经相关分析、主成分分析和回归分析认为，土壤全氮含量对土壤有机碳含量的影响最大，相关系数为0.85。逐步回归分析得到方程：Y=-23.18+105.07X5+2.26X6，可用来表达土壤有机碳含量的关键影响因子。 （2）土壤理化性质中，土壤砂粒含量、全氮含量在0.01水平上与土壤有机碳密度存在极显著相关性；粘粒含量与土壤有机碳密度在0.05水平 上存在显著相关性；其他土壤理化性质与土壤有机碳密度不存在显著的相关性。土壤有机碳密度与相关影响因子进行回归分析得到方程：Y'=1.92+0.56X5+0.03X2+0.05X6。

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第1章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 研究意义

1.2国内外研究进展

1.2.1 土壤有机碳库研究进展

1.2.2 土壤有机碳分布的影响因素研究

1.2.2.1 土壤因素

1.2.2.2 环境因素

1.2.2.3 人文因素

1.2.3 喀斯特地区土壤有机碳研究现状

1.2.4 目前研究中存在的问题和发展趋势

1.2.4.1 存在的问题

1.2.4.2 发展趋势

1.3研究目标和主要研究内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 主要研究内容

1.4技术路线

1.5 研究特色

第2章 研究区概况和研究方法

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 自然地理概况

2.1.2.1 地质背景

2.1.2.2 气候条件

2.1.2.3 母岩与土壤类型

2.1.3 社会经济概况

2.2 研究方法

2.2.1 野外样品采集

2.2.1.1 野外采样路线设计

2.2.1.2 采样点定位

2.2.1.3 样点剖面挖掘

2.2.1.4 样点剖面测量与记录

2.2.1.5 土壤样品取样

2.2.1.6 样品袋编号

2.2.2 室内样品处理与分析

2.2.2.1 样品实验前处理

2.2.2.2 样品测定方法

2.2.3 数据统计分析

第3章 白云岩坡地土壤有机碳分布特征

3.1 土壤有机碳含量分布特征

3.1.1 不同深度土壤有机碳含量分布特征

3.1.2 不同坡度土壤有机碳含量分布特征

3.1.3 不同坡位土壤有机碳含量分布特征

3.2 白云岩地区土壤有机碳密度分布特征

3.2.1 不同样地剖面土壤有机碳密度统计分析

3.2.2不同坡度土壤有机碳密度分布及方差分析

3.2.3 不同坡位土壤有机碳密度分布及方差分析

3.3 本章小结

第4章 白云岩坡地土壤理化性质特征

4.1含水率

4.2容重

4.3 孔隙度

4.4 石砾含量

4.5 机械组成

4.6 pH值

4.7 C/N比值

4.8 全N含量

4.9 本章小结

第5章 白云岩坡地土壤理化性质对土壤有机碳分布的影响分析

5.1 土壤理化性质对SOC含量的影响

5.1.1 相关性分析

5.1.2 主成分分析

5.1.3 回归分析

5.1.4 讨论

5.2 土壤理化性质对SOC密度的影响

5.2.1 相关性分析

5.2.2 回归分析

5.2.3 讨论

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录1：攻读学位期间的主要学术成果

附录2：

致谢