子午岭林区不同胶结物质类型的土壤团聚体结构特征

发布时间：2018-03-15 07:23

本文选题：有机碳及组分　切入点：碳酸钙　出处：《中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：由于土壤类型和成土环境的复杂性,团聚体形成过程及机制尚无普适性理论。目前在团聚体形成过程中,有机碳的作用研究较多,而对无机胶体的研究仍以定性描述为主,有机碳与碳酸钙的团聚过程及作用主要是以全土或大团聚体为对象,在各粒级团聚体中的分布及作用仍不清楚。本研究通过测定子午岭林区典型植被群落下土壤剖面不同深度土层中土壤各粒级团聚体中有机碳和碳酸钙的分布特征,以及在这两种胶结物质驱动下形成的团聚体粒径分布、稳定性特征、孔隙结构特征,揭示不同胶结特点下土壤团聚体形成与稳定机制。在已有的研究基础上,更进一步的明确胶结物质对土壤团聚体形成及稳定过程的作用,可为土壤固碳、水土保持提供理论支持及决策依据。主要研究结果如下:1、土壤剖面团聚体有机碳分布特征土壤有机碳含量均随着剖面加深而逐渐减少,0-10cm土层有机碳含量均大于15g.kg-1,10-20cm土层有机碳含量约10g.kg-1,20cm以下土层有机碳含量≤5g.kg-1;有机碳主要在0-20cm土层团聚体中发挥主要胶结作用。各粒级团聚体有机碳含量随剖面加深而减少。5mm及0.053-0.25mm团聚体粒级有机碳贡献率随剖面的加深而增加,其它粒级团聚体有机碳贡献率随剖面的加深而逐渐减少。微团聚体有机碳贡献率最高,大团聚体有机碳贡献率随粒径变小而减少。2、土壤剖面团聚体有机碳组分分布特征土壤有机碳组分含量均随着剖面加深而逐渐减少。0-10cm土层颗粒有机碳占主要组成部分,10-100cm土层矿物结合态有机碳占主要组成部分。随着剖面加深,颗粒有机碳所占比重减少,稳定性的矿物结合态有机碳所占比重增加。各粒级团聚体有机碳组分含量随剖面加深而减少,且随剖面加深减少趋势逐渐变缓。同一土层随团聚体粒径变小,有机碳各组分含量增加,但是这种差异主要体现在大团聚体和微团聚体间。微团聚体有机碳组分贡献率最高,大团聚体有机碳组分贡献率随粒径变小而变小。3、土壤剖面团聚体碳酸钙的分布特征各样地土壤碳酸钙含量在0-70cm土层随着剖面加深而增加,在40-70cm土层达到最大,为100.65g.kg-1,70-100cm土层略微降低。40-100cm土层中碳酸钙是团聚体主要的胶结物质。同一土层随团聚体粒径变化,碳酸钙含量变化并不显著。在土壤剖面上,5mm及0.053-0.25mm粒级团聚体碳酸钙贡献率随剖面的加深而增加,其它粒级团聚体碳酸钙贡献率随剖面的加深而逐渐减少。同一土层微团聚体碳酸钙贡献率最高,大团聚体碳酸钙贡献率随粒径变小而变小。4、不同胶结物质类型的土壤团聚体稳定性特征同一土层,微团聚体比例最大,稳定在27%附近,大团聚体占比随粒径变小而变小。0-20cm土层有机碳对土壤团聚化起主要作用,20cm土层以下碳酸钙对土壤团聚化起主要作用。各样地土壤0.25mm水稳性团聚体均随着剖面加深而逐渐减少,破坏率随着剖面加深而逐渐增大,这种差异主要体现在0-20cm,20-40cm,40-100cm三段土层上。各粒级团聚体均表现出随着剖面加深其稳定性降低。团聚体稳定性主要是由1mm粒级团聚体稳定性所决定的。有机碳及组分与全土及各粒级团聚体破坏率呈显著负相关,对全土及各粒级团聚体稳定性起着主要作用,主要体现在1mm粒级团聚体稳定性上。碳酸钙对各粒级团聚体稳定性作用明显弱于有机碳及其组分,碳酸钙对团聚体稳定性的作用主要体现在间接影响有机碳转化上。5、不同胶结物质类型的土壤团聚体孔隙特征土壤总孔隙度均随着剖面加深而逐渐降低。团聚体孔隙度随剖面加深而增大,但是土壤团聚体孔隙分布特征表明:0-40cm土壤团聚体孔隙结构较40-100cm具有更多的毛管孔隙和通气孔隙,具有更好的通透性和保水保肥功能。不同粒级团聚体孔隙度大小及分布不同,各粒级团聚体总孔隙数量及孔隙度依次为依次为:2-5mm5mm1-2mm。5-2mm团聚体胶结物质含量最大,对应的总孔隙数量及孔隙度最大。1-2mm团聚体贮存孔隙最大,为89.23%,通气孔隙在5mm团聚体所占比例最大,为12.67%。有机碳含量与团聚体总孔隙数量、团聚体孔隙度呈现负相关,与通气孔隙呈现正相关;碳酸钙含量与总孔隙数量、团聚体孔隙度呈现正相关。有机碳的增加主要是改善团聚体粒级间孔隙结构,以及增加团聚体有效孔隙,而碳酸钙主要是增加团聚体贮存孔隙。
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【学位授予单位】：中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S714

【参考文献】