关中东部合阳地区土壤微形态对退耕还林的响应研究

论文摘要

本文通过研究合阳地区退耕前后两种土壤的微形态特征,试图探明土地利用方式变化后土壤微形态的变化规律,较科学地解读土壤微形态对土地利用变化的响应规律及指示意义,为土地退耕还林研究提供一些有价值的依据。本文在关中东部合阳地区选择退耕前典型农业耕作土壤（BMC1）和退耕后花椒林地土壤（BMC2）为研究对象,在对其详细野外研究基础上,在Leica-DMRX偏光显微镜下对土壤薄片进行了观察和描述,应用ACT-1系统采集了典型的土壤微形态数字图像,用SISC IAS V8.0图象分析软件对土壤微形态单元（如粗颗粒面积、周长、长度、宽度、长宽比、圆度、等圆直径等）进行了定量测量和分析,用Origin,Excel等数据处理软件对实验数据进行了后期处理。同时,对土壤水分、pH值、磁化率、粒度、TOC、土壤元素等理化性质进行了测量。通过对实验数据的综合分析,初步获得下列认识:（1）退耕还林对土壤质量有明显的影响。这主要表现在20cm以上的表层,退耕后土壤A1层的保水性能高于退耕前土壤的Ap1层,TOC、土壤粘粒含量也高于退耕前土壤;退耕后土壤常量元素Ba、MgO、Sr、CaO的平均含量低于退耕前,Fe2O3、SiO2、Ti、Na2O、Al2O3、K2O的含量高于退耕前;退耕后土壤微量元素Cu、Mn、Ni、Pb、Zn低于退耕前,Co高于退耕前土壤。（2）在合阳地区,从旱作农业耕作土壤转变为林地土壤后,经过一段时间（大于10年）,土壤剖面会产生一定影响,时间越长这种分异越明显。当从耕地转变为花椒林地后,土壤剖面由Ap1-Ap2-BC-Bt-C构型转变为A1-A2-BC-Bt-C构型。（3）退耕还林作用对土壤Bt和BC层的粗颗粒（＞10μm）形态影响微弱,但对土壤表层（退耕前土壤的Ap层,退耕后土壤的A层）的粗颗粒形态分布有显著影响。在Bt和BC层中,退耕前后土壤粗颗粒形态均呈次棱角状-次圆状,能反映颗粒形态特征的参数分布范围也基本一致。在表层中,退耕前后土壤的颗粒都呈次圆-次棱角状形态,但是反映粗颗粒形态特征的参数分布范围明显不同,尤其是在退耕后土壤的A1层中,颗粒的平均面积、平均周长、平均长度、平均等圆直径明显大于退耕前土壤Ap1层,而平均圆度、平均长宽比值小于退耕前土壤。退耕还林作用对土壤粗颗粒的矿物组合影响不明显,仍主要以石英和长石为主,但是矿物组合比例发生了变化。（4）退耕前后土壤形成物种类一致,都以粘土矿物为主,方解石和无定形Fe含量次之。退耕前后土壤形成物含量在Bt、BC层差别微小,但在表层却有非常显著的区别。在Bt层中,退耕前后均出现大量残积粘土,呈团块状连续分布,大多被铁锰浸染呈红色或褐色;在BC层中,退耕前后均出现一定数量的残积粘土,淀积粘土较少见。在退耕前土壤Ap2层和退耕后土壤A2层中均出现大量铁染残积粘土,但退耕后土壤出现残积粘土数量较退耕前更多,并且在退耕后土壤的A1层中,有淀积粘土出现,在退耕前土壤Ap1层中却没有发现。（5）退耕前后土壤孔隙发生了明显变化,尤其是表层,孔隙在形状和分布等方面差别显著。当从农耕地退耕为花椒林地后,孔隙壁光滑程度和连通性变强,孔隙形态变得更为规则,孔隙率由18%～23%增加为20%～32%。（6）有机质的类型在退耕前后土壤中是一致的,均明显可见植物残体,动物排泄物。在Bt和BC层中,退耕前后的有机物数量相近,都较少。但在土壤表层中有机物的数量有明显差别,尤其是退耕后土壤的A1层中,生物活动强烈,有机质含量显著增加,多于退耕前土壤Ap1层的含量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题和研究内容
• 1.1.1 论文的选题
• 1.1.2 研究内容
• 1.2 土壤研究历史和现状
• 1.2.1 土地退耕研究历史和现状
• 1.2.2 土壤微形态的研究历史和现状
• 1.3 研究技术路线
• 第2章 研究材料和方法
• 2.1 区域自然背景
• 2.2 研究材料的选择和样品采集
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 野外采样
• 2.3.2 土壤微形态研究方法
• 2.4 土壤理化性质测量方法
• 第3章 实验结果和分析
• 3.1 退耕前后土壤剖面特征
• 3.2 土壤微形态
• 3.2.1 土壤孔隙
• 3.2.2 土壤形成物
• 3.2.3 土壤粗颗粒形态和矿物组合
• 3.2.4 土壤有机质
• 3.3 土壤理化性质
• 3.3.1 退耕前后土壤水分
• 3.3.2 退耕前后土壤pH值
• 3.3.3 磁化率
• 3.3.4 退耕前后土壤质地特征
• 3.3.5 退耕前后土壤有机碳分布特征
• 3.3.6 退耕前后土壤元素的含量
• 第4章 讨论
• 4.1 退耕前后土壤微形态的变化对比
• 4.1.1 粗颗粒形态和矿物组合变化
• 4.1.2 土壤形成物的变化和土壤有机质
• 4.1.3 土壤孔隙变化
• 4.2 退耕前后土壤理化性质的比较
• 第5章 结论与存在问题
• 5.1 结论
• 5.2 存在问题
• 参考文献
• 附录1: 微形态照片
• 附录2: 研究工作量
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的成果