喀斯特流域风化成土作用及其矿质元素行为与环境质量

论文摘要

岩石风化成土作用是生态系统矿质元素的重要来源，也是全球矿质元素生物地球化学循环的重要环节。因此，岩石风化成土过程中矿质元素的行为与环境质量研究有助于我们深入了解矿质元素的生物地球化学循环及其生态环境效应，同时对农业生产和环境保护也具有重要意义。选择乌江流域沉积岩-土壤-植被-河流系统作为研究对象，采集了多个小流域盆地岩石、土壤、植物及溪水样品。通过测试样品的矿物、元素组成以及元素存在形态等，分析了喀斯特流域的矿物学与地球化学特征，研究了喀斯特流域的成土物源、风化成土方式及风化成土作用的控制因素，探讨了风化成土过程中矿质元素的行为与环境质量，为进一步进行喀斯特地区土壤-植被系统矿质元素的生物地球化学循环研究奠定基础，为喀斯特地区生态环境保护和修复以及稀土等矿质元素的农业利用提供科学依据，同时为核废料的地质处置提供参考。通过研究，取得了如下一些成果和认识： （1） 提出了弱淀积元素的概念，改进了侵蚀前后风化剖面中元素的演化模型。 （2） 硅酸盐岩地区土壤来源于下伏基岩的风化成土作用，其风化成土过程中存在脱硅富铝作用。 （3） 连续碳酸盐岩地区土壤最终来源于碳酸盐岩的风化成土作用，其风化成土作用存在四种方式和两个阶段。脱钙（镁）富铝硅和脱硅富铝两个阶段的研究结果，支持了王世杰等（1999）提出的碳酸盐岩两阶段风化成土模式。 （4） 岩性和地形是研究区风化成土作用的主要控制因素，植被和其它因素只是对其风化成土产物的理化性质进行了一些改造。 （5） 由于侵蚀、脱钙和元素本身的淀积作用，相对于研究区黄壤、中国土壤（CS）和世界土壤（WS），研究区石灰土富集Mn、V、P、REE和U等矿质元素。风化成土过程中矿质元素的行为主要受岩性和地貌部位控制，还受元素性质、土壤pH值、氧化还原条件、铁锰（氢）氧化物和有机质含量、粘土矿物组成以及植被条件等的影响。 （6） 石灰岩等岩石风化成土作用可以通过植物营养供给和元素相互作用影响土壤质量和植物生长。 （7） 石灰岩等岩石风化成土作用控制着溪水和乌江河流的pH值以及Mg、Ca、P、Mn和U等矿质元素的分布特征。 （8） NH4Ac-HAc单一提取法可用于评价石灰土中Mg、Ca、K、Mn和P等多数矿质元素的植物可利用性。与何子平等（2001）的研究结果不同，石灰土中多数矿质营养元素对植物的供给能力高于其它土壤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 绪论
• 第一节 化学风化作用地球化学研究现状概述
• 第二节 土壤中矿质元素形态研究方法概述
• 第三节 选题依据及研究工作概况
• 第二章 区域背景
• 第一节 乌江流域概况
• 第二节 研究区概况
• 第三章 材料与方法
• 第一节 样品采集
• 第二节 主要实验方法
• 第三节 数据处理
• 第四章 喀斯特流域风化成土作用初步研究
• 第一节 矿物学与地球化学特征
• 第二节 成土物源与风化成土方式
• 第三节 风化成土作用的控制因素探讨
• 第四节 小结
• 第五章 风化成土过程中矿质营养元素的行为与环境质量
• 第一节 镁、钙、钠、钾和锶的行为与环境质量
• 第二节 铁、锰、钒、钴、镍和锌的行为与环境质量
• 第三节 铜和钼的行为与环境质量
• 第四节 磷的行为与环境质量
• 第五节 小结
• 第六章 风化成土过程中稀土元素的行为与环境质量
• 第一节 稀土元素的分布
• 第二节 稀土元素的赋存状态
• 第三节 风化成土过程中稀土元素的迁移与转化——REE分布的控制机制探讨
• 第四节 稀土元素富集与释放的环境效应
• 第五节 小结
• 第七章 风化成土过程中其它矿质元素的行为与环境质量
• 第一节 铅、镉、铬和铊的行为与环境质量
• 第二节 铀和钍的行为与环境质量
• 第三节 铝的行为与环境质量
• 第四节 小结
• 第八章 总结
• 第一节 主要结论及创新点
• 第二节 论文的创新性、不足与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 个人简历
• 致谢