位山引黄灌区农田土壤磁化率特征及其环境意义

摘要

位山引黄灌区是黄河下游最大的引黄灌区和重要的粮食产区，其农田土壤质量与农产品品质安全和人体健康密切相关。然而，由于人类生产、生活等因素的影响，农田土壤的组成、肥力发生了巨大改变。土壤磁化率作为环境磁学的一个重要指标可以有效评价农田土壤质量，已广泛应用于土壤学领域研究。本文选取位山引黄灌区为研究区，系统采集农田剖面土壤样品，测定了土壤样品的磁化率、粒度及有机碳含量，分析了磁化率、粒度及有机碳含量的剖面变化特征及其相关关系，探讨了农田土壤磁化率的影响因素，分析了土壤磁化率对土壤质量变化的环境指示意义。主要研究结果如下： （1）研究区农田剖面土壤样品低频磁化率（χlf）的变化范围为35.37～97.20×10-8 m3/kg，随着土层深度的增加土壤χlf呈逐渐减小的变化趋势且在0～20 cm较高；土壤频率磁化率（χfd）的变化范围为 0.65%～22.14%，随土层深度的增加，土壤 χfd波动变化不明显但有增大的趋势。0～20 cm土壤χlf与χfd相关关系不明显，而20～80 cm土壤χlf与χfd呈显著正相关关系。 （2）表层农田土壤χlf的变化范围为38.63～95.03×10-8 m3/kg，均值为66.18×10-8 m3/kg；土壤χfd的变化范围为0.76%～12.61%，均值为6.53%。表层农田土壤χlf、χfd呈现出明显的空间分布差异，表现为南部低、中部和东部高、西北部低的空间分布格局，其中南部农田土壤 χlf、χfd较低，主要受灌溉引沙入田影响；中部和东部农田土壤χlf、χfd较高，主要受较丰富的水分条件和林地生长的影响；西北部农田土壤χlf、χfd较低，主要受古河道泥沙沉积的影响。 （3）农田土壤粘粒（﹤4 μm）、粉砂（4～63 μm）、砂粒（﹥63 μm）组分含量变化范围分别为3.20%～27.16%、35.82%～90.23%、1.95%～58.52%，平均含量分别为9.07%、68.94%、21.99%；中值粒径平均值为34.94 μm，最小值为9.56 μm，最大值为72.86 μm。随土层深度的增加，粘粒（﹤4 μm）、粉砂（4～63 μm）含量逐渐增大，砂粒（﹥63 μm）含量、中值粒径则逐渐减小。土壤χlf与粉砂（4～63 μm）呈极显著负相关，与砂粒（﹥63 μm）呈极显著正相关，而在0～80 cm、20～80 cm层段，土壤χfd与粘粒（﹤4μm）呈显著正相关，与粉砂（4～63 μm）呈极显著负相关。 （4）农田土壤有机碳含量的变化范围为0.67～15.97 g/kg，随着土层深度的增加土壤有机碳含量呈现出逐渐减小的变化趋势，并且在0～20 cm耕作层有机碳含量较高且随土层深度的增加减小较快，而在20～80 cm有机碳含量低且随土层深度的增加变化不明显。0～80 cm土壤χlf与有机碳呈极显著正相关，土壤χfd与有机碳的相关关系不显著；0～20 cm土壤χlf与有机碳呈极显著正相关，而土壤χfd与有机碳的相关关系不显著；20～80 cm土壤χlf与有机碳的相关关系不显著，土壤χfd与有机碳呈显著正相关。 （5）土壤磁化率可以用来指示位山引黄灌区农田土壤质量的变化。研究区属于黄泛冲积平原，地势平坦开阔，母质分布较为均匀，且母质本底磁性低，因而土壤磁性增强主要与两方面原因有关，一是土壤母质及自然成土过程，二是人为因素。0～20 cm耕作层因灌溉、施肥等人类活动导致土壤磁化率增强且数值高；20～80 cm土壤磁化率数值低，表明成土作用对土壤磁性增强贡献不明显，土壤磁化率主要与土壤母质有关。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 土壤磁化率研究进展

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章 研究材料与方法

2.1 研究区概况

2.2 样品采集与处理

2.3 实验方法

2.4 研究方法

第三章 位山引黄灌区农田土壤磁化率特征分析

3.1 农田剖面土壤磁化率特征

3.2 表层农田土壤磁化率特征

3.3 小结

第四章 位山引黄灌区农田土壤粒度与磁化率关系

4.1 农田剖面土壤粒度特征

4.2 土壤粒度与磁化率关系

4.3 小结

第五章 位山引黄灌区农田土壤有机碳与磁化率关系

5.1 农田剖面土壤有机碳特征

5.2 土壤有机碳与磁化率关系

5.3 小结

第六章 位山引黄灌区农田土壤磁化率的环境意义

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文