陕北南泥湾不同土地利用方式下土壤微形态特征研究

摘要

本文通过研究不同土地利用方式下土壤微形态特征，试图说明土壤微形态与土地利用方式之间的内在关系，解读土壤微形态包含的土地利用及变化信息，也作为国家自然科学基金项目(40471119)研究成果的一部分。此次研究选择陕北南泥湾地区的三个不同土地利用方式下的土壤剖面作为研究对象，分别是：剖面I，退耕还林地土壤剖面；剖面2，自然林地土壤剖面：剖面3，长期耕作农田土壤剖面。用Leica-DMRX偏光显微镜和Sisc IAS V8.0图像处理系统对不同土壤剖面的土壤微形态(包括粗颗粒、孔隙、微结构、团聚体、有机质、土壤形成物等)进行了系统观察分析和定量测量，测定了土壤的有关理化性质(pH值、磁化率、土壤粒度等)，探讨了土壤微形态与土地利用方式之间的关系，初步获得下列认识： 1．土壤微形态数据定量分析时，不同放大倍数下的数字图像对于数值分析有很大的影响，其中10×10倍镜下所拍的图像最适合Sisc IAS V8.0图像处理系统做定量分析。进行数据分析时，采用归一化的方法可克服实验数据分散度的问题。 2．不同土地利用方式下土壤微形态有一定差别：退耕还林地土壤剖面以孔洞一孔道复合结构为主，林地以孔道结构为主，耕作土壤剖面以海绵状结构为主。不同土地利用方式下土壤粗颗粒矿物组成相似，主要以石英和长石为主，可见角闪石、云母、帘石、辉石等。耕地土壤中，多石英碎屑，从BC→Ap层粗颗粒形状从次棱角状→次圆状为主，粒径变化较大，圆度较大；而林地土壤剖面从BC→Ah层粗颗粒形状从次棱角状→次圆状为主，粗颗粒粒径较大，为27.8μm：退耕还林地土壤剖面，从BC→Ap层粗颗粒形状从次棱角状→次圆状为主，Ap层粒径较小，磨圆度较高，因为人类长期耕作活动使颗粒受到较强的磨圆和细化。孔隙类型以堆叠孔隙最为常见，其次为孔道和孔洞，裂隙、胞孔、囊孔等罕见。其中耕地土壤的孔隙壁较粗糙，而林地土壤的孔隙壁较光滑。土壤形成物以次生方解石和粘土为主。退耕还林地土壤剖面中针状次生方解石较多，有少量铁染粘土和光性定向粘土；林地土壤剖面具有大量铁染粘土，铁染团聚物广泛分布，次生方解石包脉分布较多;耕作土壤剖面中次生方解石填充物较大，BC层比Ap层发育。粘土形成物在耕作土壤剖面中分布较多，而在林地中分布较少。土壤中铁质粘粒胶膜和铁染粘土团聚物并不普遍发育。． 3．土壤DH值：本研究区土壤pH值较高，呈较强碱性，上层土壤层的pH值一般明显低于下层。耕作土壤剖面的pH值明显低于退耕还林地土壤剖面和自然林地土壤剖面，这暗示人类强干扰的土地利用系统的土壤pH值低于人类影响较弱的土地利用系统。耕作土壤剖面表层土壤pH值较低，这和农地使用氮素肥料所引起的土壤酸化有关。不同土地利用方式之间深层土壤pH值差异较小，而且不再随土层深度的增加而变化，表明深层土壤pH值主要取决于成土条件，上部的土地利用对其影响较小。 4．土壤磁化率：不同土地利用方式下土壤剖面中的磁化率值较低，这暗示该区风化成壤作用比较弱。长期耕作的土壤剖面的磁化率高于退耕还林地土壤剖面和自然林地土壤剖面，这可能与耕作土壤受人工扰动强，加剧了成壤作用有关。这正是耕作土壤经常受到人类的扰动，磁化率值垂直方向上变化不大的原因。退耕还林地土壤剖面和耕作土壤剖面的磁化率从表层向深层有逐渐增加的趋势，而自然林地剖面的磁化率逐渐减少。 5．粒度分析：受人类扰动最少的林地土壤剖面，其粒度组成最粗，沙粒含量最高，在21％～25％之间；而耕地由于长期受到人类活动的影响，所以粒度组成偏细，尤其是耕作最多的0～20cm的表土，粘土含量最高，说明人类的耕作活动引起的成壤和熟化过程会使土壤的机械组成变细。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1论文选题背景

1.2土壤微形态研究历史和现状

1.2.1土壤微形态学基本原理

1.2.2土壤微形态研究历史

1.2.3土壤微形态研究现状

1.3主要研究内容

1.4论文撰写过程

第二章区域自然背景

第三章研究材料和方法

3.1研究剖面选择原则

3.2野外采集

3.3室内实验

3.3.1土壤微结构定量分析方法

3.3.2土壤pH值测定

3.3.3土壤磁化率测定

3.3.4土壤粒度测定

第四章实验结果和分析

4.1研究剖面描述和理化性质

4.1.1土壤剖面描述

4.1.2土壤pH值

4.1.3磁化率

4.1.4土壤质地

4.2不同土地利用方式下土壤微形态特征

4.2.1退耕还林地土壤剖面微形态特征

4.2.2林地土壤剖面微形态特征

4.2.3耕作土壤剖面微形态特征

第五章土壤微形态与土地利用耦合关系探讨

5.1不同土地利用方式下土壤微形态对比

5.2典型微形态单元的意义探究

第六章结论和问题

参考文献

附录一

附录二

附表

致谢

攻读硕士学位期间的成果