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《吉林大学》 2013年
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吉林省主要类型土壤中正构烷烃分布特征及其意义

刘晓秋  
【摘要】:土壤是复杂的自然体,是地球生态环境的重要组成部分。原生矿物质是土壤各种化学元素的最初来源,它们构成土壤矿物质的大部分。但是,在土壤中最活跃的部分却是次生矿物和有机物质,土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分,尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分,但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要的作用和意义。 现代土壤中的正构烷烃和类异戊二烯化合物—姥鲛烷、植烷具有环境指示作用,其在不同土壤剖面的含量、碳数分布范围和地球化学参数的不同反映了土壤成熟度、氧化-还原性质和有机质来源的差异。本文通过分析吉林省不同类型土壤剖面中正构烷烃的分布,探讨土壤类型及地带性因素对土壤正构烷烃分布的影响,进一步分析土壤发育和演化规律;分析不同剖面土壤成土条件,有机质的演化程度和正构烷烃来源,推断古环境土壤有机质形成的植被因素,为恢复吉林省古环境提供参考,为保护和改良土壤提供科学的依据。 吉林省位于四季分明的寒温带,地形特点是东南高,西北低,东部,中部和西部土壤呈地带性分布,在典型地带性土壤中星散分布着非地带性土壤。吉林省拥有高产玉米和水稻耕地,也保留着完整的长白山原始森林,土壤类型多样,地质特征典型,因此,不同类型土壤正构烷烃分布特征鲜明。 本论文采用气相色谱法分析了吉林省19种类型土壤(45亚类)的不同剖面土壤样品133件,典型植物样品8件,主要研究成果如下: (1)系统分析了吉林省不同类型土壤姥鲛烷、植烷和正构烷烃含量。利用正构烷烃和类异戊二烯化合物-姥鲛烷、植烷分布特征的环境指示作用探讨不同类型土壤有机质环境地球化学变化规律。 (2)分析了吉林省东部垂直地带性土壤和水平地带性土壤正构烷烃的分布特征。东部土壤中正构烷烃多数富集于亚表层,土壤有机质主要来源于陆源高等生物,成熟度程度低,土壤处于强还原性环境。此外,长白山区垂直地带性土壤CPI1值随着海拔高度规律分布,东部土壤没有明显水平地带性分布规律。 (3)分析了吉林省中部地带性土壤正构烷烃的分布特征。OEP平均值分别为2.37、1.79、2.39,CPI2分别为2.71、2.12、1.59,长链碳正构烷烃奇偶优势明显,数据显示土壤的有机质主要源于高等植物,成熟度相对较低。Pr/Ph在0.64~1.17,揭示了中部地带性土壤处于弱氧化-还原性环境。 (4)分析了吉林省西部地带性土壤正构烷烃的分布特征。西部土壤正构烷烃主要源于高等植物,成熟度相对较高。西部土壤CPI2分布具有经度地带性特征,随着经度的降低西部土壤有机质成熟度增高。L/H数值也随着黑钙土壤分布向西延展而降低,反映出西部土壤性质变化的经度地带性因素。 (5)探讨了吉林省典型地带性土壤正构烷烃分布规律。地球化学参数OEP、CPI2和Pr/Ph变化特征反映出吉林省主要土壤地带性分布规律。沿着经度的降低方向,土壤地球化学参数OEP和CPI2呈下降趋势,Pr/Ph呈上升趋势。 (6)分析了吉林省非地带性土壤正构烷烃的分布特征。吉林省非地带性土壤正构烷烃分布差异很大,土壤类型及土壤分布地带性因素影响不同。非地带性土壤正构烷烃来源具有多样性,有机质成熟度普遍很低,土壤氧化-还原性质由土壤类型和成土附加过程决定。 (7)分析了吉林省典型植物的正构烷烃的分布特征。同一种植物生长在不同地带,正构烷烃分布截然不同。东部山区杂草正构烷烃主峰碳为nC31,西部草原杂草主峰碳为nC29。西部草本植物奇偶优势指数,碳优势指数,明显低于东部草本植物相应数值,只有短链与长链碳数比完全相同。 (8)探讨了土壤正构烷烃的来源与生长植被的关系。吉林省代表性植被与其覆盖下的土壤中正构烷烃分布并不一致。正构烷烃丰度差值显示土壤有机质输入是生物和时间因素的函数,土壤表层正构烷烃分布特征不同程度显示出当前优势植被的影响。不同土壤剖面正构烷烃来源存在明显差异,说明吉林省古环境植被与现代不同,反映出土壤表面植被的更迭和人类农业生产的影响。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:S153;X144

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【参考文献】
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