典型农耕土壤固碳潜力表征及其环境意义

摘要

本文研究了我国从北至南，不同温度带九种典型农田土壤及其荒地土壤的全土及各尺寸水稳性团聚体的组成及其有机碳特征，并探讨了其对重金属富集特征研究的环境意义。主要结论如下:
　　 (1)耕地土壤优势团聚体为1000～250μm和250～53μm级别团聚体或＞2000μm级别水稳性团聚体。耕种造成土壤团聚体分散度的增加，稳定性下降，对土壤水稳性大团聚体含量的影响因土壤类型的不同而存在差异。水对粒径较大的大团聚体的破坏率更大。
　　 (2)黑龙江沼泽土、吉林暗棕壤、黑龙江黑土和江西红壤耕地土壤有机碳含量和表层土壤有机碳密度较高，而海南砖红壤、青海栗钙土和山东棕壤耕地则较低。土壤有机碳在土壤团聚体中的分布（有机碳分量）受到团聚体分配的制约;有机碳含量随水稳性团聚体粒径的变化趋势因土壤类型和土地利用方式的而异。耕地与荒地土壤中有机碳的分布模式大体相同，耕种对土壤有机碳的影响受到土壤有机碳初始含量和气候条件的影响。
　　 (3)红外光谱(FI-IR)表征结果发现，土壤＜20μm团聚体中有机碳以芳香碳和多糖碳为主;砖红壤和红壤的谱图属于高岭石型光谱，其他土壤则属于蒙脱石型光谱，褐土大团聚体脂肪碳、多糖碳等活性较高的碳含量较高，而稳定性较高的芳香碳则趋向于富集在微团聚体中。
　　 (4)扫描电镜(SEM)显示，不同类型土壤团聚体呈现形貌各异，表面粗糙不平，并覆盖有机质;微团聚体的多层状结构有利于有机碳的存储和吸附。X射线衍射仪(XRD)显示，山东棕壤、河北褐土和吉林暗棕壤的粘土矿物均以石英为主。
　　 (5)黑土、沼泽土、暗棕壤和红壤的耕地全土Cd污染严重，而Zn、Pb、Cu和As为轻度污染。由于受到土壤团聚体分配的制约，相同类型土壤中，除Pb以外的其他重金属分布模式相类似;但不同类型土壤中同一重金属（除了Pb）的分布模式存在差别。Pb在各种耕地土壤中均富集在粉粘粒级别的水稳性团聚体中。由于水流作用，黑土中Cr、Cd和As向250-53μm水稳性团聚体迁移，而在沼泽中Cr、Cd和As的迁移不明显;黑土和沼泽土中Pb均向＜20μm粒径团聚体迁移。重金属迁移情况的差异与土壤类型和重金属与团聚体的固定结合机制有关，为揭示重金属的富集规律仍需进一步的研究。耕地土壤团聚体中重金属元素和Fe之间呈相关性较强的正相关，不同土壤类型之间的相关情况比较接近。而重金属与有机碳的相关关系相差较大。黑土和红壤中重金属整体上与有机碳呈正相关（黑土中Cd、Pb和红壤中Cr除外）;沼泽土和暗棕壤中重金属整体上与有机碳呈负相关。Cr、Ni、Cu和Zn与Fe之间的正相关性较强，而Pb与Fe和有机碳的相关性都不强。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究进展

1．2．1 土壤团聚体的制备及稳定性

1．2．2 团聚体有机碳

1．2．3 土壤团聚体的现代表征技术

1．2．4 土壤重金属污染物研究

1．3 研究展望

1．4 本课题研究内容

第二章 典型土壤团聚体及其有机碳特征研究

2．1 实验材料与仪器

2．1．1 试剂和材料

2．1．2 实验仪器

2．2 实验流程

2．2．1 样品采集

2．2．2 水稳性团聚体分离

2．2．3 团聚体表征方法

2．2．4 有机碳测定及红外表征

2．2．5 SEM和XRD表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 水稳性团聚体的组成

2．3．2 水稳性团聚体分布及稳定性指标

2．3．3 水稳性团聚体有机碳含量

2．3．4 水稳性团聚体有机碳分量

2．3．5 土壤团聚体的FT-IR、SEM和XRD表征

2．4 结论

第三章 典型土壤团聚体中重金属污染物的富集特征研究

3．1 实验材料与仪器

3．1．1 试剂和材料

3．1．2 实验仪器

3．2 实验流程

3．2．1 样品制备

3．2．2 重金属测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 全土中重金属污染

3．3．2 水稳性团聚体中重金属分布

3．3．3 重金属与铁以及有机碳的关系

3．4 结论

第四章 结论

参考文献

致谢

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