收藏本站
《河南大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

开封城市土壤有机碳密度、组成及时空变化分析

孙艳丽  
【摘要】:随着工业化在大多数国家的普及,城市化进程在全球范围内迅速展开,长期而持续的城市用地扩张导致土地利用方式发生了显著改变,这种改变会对土壤的性质产生深刻影响。国内外对城市土壤的早期研究主要以土壤肥力为中心进行,初步探讨了城市土壤的性质、化学组成等方面。之后,随着全球环境形势的日益严峻,城市土壤碳储存开始受到关注。当前国内外城市土壤有机碳研究主要侧重于绿地土壤表层与次表层的养分特征分析,对有机碳的垂直分布研究较少;缺乏对有机碳时间变化规律的分析;研究对象集中于植被覆盖下的绿地土壤,对无植被覆盖下土壤有机碳的研究十分薄弱;对有机碳组分的分析力度不够,及缺乏对有机碳组分间相互关系的探讨。因而,开展全面而深入的城市土壤有机碳研究,了解城市化过程对土壤有机碳库的影响是十分必要的。本研究以具有2700多年建城史的开封市为研究对象,在调查采样和实验室分析的基础上,从土壤有机碳组成、储量、空间分布和时间变化几个方面开展较系统的城市土壤有机碳分析,以丰富城市土壤有机碳库基础数据信息和城市土壤有机碳研究案例,为城市土壤的科学管理和城市生态系统的可持续发展提供依据。研究中布设了绿地标准土壤剖面样点(25个)、非绿地土壤剖面样点(8个)和绿地表层样点(112个)3种样点类型,共采集绿地土壤标准剖面样品91个,非绿地土壤剖面土壤样品79个,表层绿地土壤样品112个。对土壤样品分别进行了基本理化性质、有机碳、腐殖质碳、轻组有机碳、颗粒有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳和黑碳的测定。 全文共包括九章,分属五大部分: 第一部分是绪论(第一章),主要包括选题背景和国内外城市土壤有机碳研究综述;当前城市土壤有机碳研究中存在的问题;今后的研究趋势;本研究的主要内容及研究意义。 第二部分是材料与方法(第二章),主要包括研究区的自然、社会经济和环境污染概况;土壤样点布设及样品采集;有关试验项目的试验方法;数据处理的主要方法和论文的技术路线。 第三部分是开封城市土壤有机碳组成、储量及空间分布(第三、四、五、六章),主要包括土壤有机碳、活性有机碳、腐殖质碳(胡敏酸碳、富里酸碳、胡敏素碳)和黑碳的含量分析、功能区差异分析、水平和垂直分布特征分析。 第四部分是开封城市土壤有机碳的时间变化和城—郊梯度变化(第七章和第八章)。主要包括城市土壤表层有机碳和剖面有机碳的纵向时间变化分析;表层有机碳和表层活性有机碳的横向时间变化分析;土壤有机碳和组分有机碳的城郊区域差异与城—郊梯度变化分析。 第五部分是结论与讨论(第九章),主要包括本研究的基本结论,及研究中存在的不足和今后的研究展望。 通过研究,得出如下主要结论: (1)城市绿地土壤表层有机碳含量与密度均高于郊区土壤和非绿地土壤,剖面有机碳密度是郊区土壤的1.15倍。绿地土壤表层活性有机碳贮存量高于非绿地土壤;土壤活性有机碳中的颗粒有机碳(POC)和轻组有机碳(LFOC)均高于郊区土壤,易氧化有机碳(ROC)和水溶性有机碳(WSOC)则均低于郊区土壤。绿地土壤表层腐殖质碳贮存低于郊区土壤,其在有机碳中的比例比郊区土壤低10.76%。土壤胡敏酸含碳量和胡敏素含碳量均高于郊区土壤,富里酸含碳量则比郊区土壤低31%。城市土壤胡富比(HA/FA)均值比郊区土壤高0.09,而胡敏酸的E4/E6均值比郊区土壤低0.03。城市土壤表层黑碳含量是郊区土壤的1.34倍。 (2)城市不同功能区内土壤有机碳、活性有机碳、腐殖质碳和黑碳的贮存均呈明显差异。表层有机碳含量与密度均为:工业区行政区道路邻近区居民区文教区休闲区。剖面有机碳密度为:文教区道路临近区工业区行政/居民区休闲区。活性有机碳的功能区差异中,以工业区和行政区土壤POC、ROC、LFOC的贮存最多,文教区和休闲区的贮存最少;休闲区土壤WSOC的贮存最多,工业区和行政区的贮存最少。土壤表层腐殖质碳及其组分的碳贮存均以工业区为最多,休闲区最少。土壤腐殖质的聚合程度(HA/FA)则以休闲区为最好,工业区最差。土壤胡敏酸的芳构化度(E4/E6)为:文教区工业区行政区道路临近区。土壤表层黑碳的功能区差异为:工业区行政区文教区道路临近区休闲区居民区。 (3)非绿地土壤中裸地土壤的有机碳贮存优于建筑物及道路覆盖下土壤。土壤表层POC、ROC、LFOC含量与密度均为裸地土壤建筑物覆盖土壤道路覆盖土壤;土壤表层WSOC含量为裸地土壤建筑物覆盖土壤道路覆盖土壤,WSOC密度则以道路覆盖土壤的最高,分别是裸地土壤和建筑物覆盖土壤的1.33和1.50倍。 (4)绿地土壤有机碳、活性有机碳、腐殖质碳呈现出不同的水平分布特征。土壤有机碳由开封市东部区域向西北区域呈环状递减。土壤POC呈带状延伸,且沿东南–西北向逐渐降低;ROC呈由南向北带状递减的水平分布格局;WSOC的空间分布形态为斑块状,分别在城市东南部、西部及其以西的郊区、东南郊区出现三个高值区;LFOC呈由东向西逐渐递减的水平分布格局。腐殖质碳为由东向西和由城市中心向南、向北两方向递减。 (5)绿地土壤有机碳、腐殖质碳、活性有机碳的垂直分布基本都表现为随深度的增加而降低,具有一定的表聚性。约40%~60%的有机碳贮存在0~30cm的层段内,该层段内LFOC、POC和ROC贮存量分别占剖面总量的46.59%、56.41%和50.31%;土壤WSOC在0~30 cm和30~60 cm两个层段内的贮存量占剖面总量的百分比相近,分别为30.62%和30.08%。腐殖质组分随深度增加而垂向递减的变化规律由强至弱为:胡敏素碳胡敏酸碳富里酸碳。土壤HA/FA沿剖面的垂向变化无特定规律。土壤胡敏酸E4/E6值随土壤深度的增加呈幂函数下降(R2=0.448~0.988,p0.05)。非绿地土壤有机碳、黑碳也呈现出随深度增加而降低的垂向变化。 (6)在纵向时间对比中,土壤表层有机碳含量、密度和剖面有机碳密度均随时间增长有所增加,增幅分别在0.99~28.19 g kg–1、0.12~3.39 kg m~(-2)和0.39~7.59 kg m–2之间。在横向时间对比中,I时段(20世纪初以前)的土壤表层有机碳含量、密度分别是Ⅱ时段(20世纪初之后)土壤的1.19倍(p0.05)和1.08倍(p0.05)。I时段土壤的LFOC、POC、ROC、腐殖质碳含量分别为Ⅱ时段土壤的1.15、1.35、1.44和1.16倍;土壤WSOC的横向差异不大;Ⅰ时段土壤的HA/FA低于Ⅱ时段土壤。 (7)土壤有机碳的城—郊梯度变化为:表层有机碳与剖面有机碳在各梯度线上均为城区土壤高于郊区土壤,但老城区、新城区、郊区间的差异在4条梯度线上各异;随着离城市中心距离的增加,有机碳贮存减少。土壤腐殖质碳沿城—郊的梯度变化无可循规律,但其在有机碳中所占的比例表现为郊区老城区新城区,且随离城市中心距离的增加而增大。土壤HA/FA随离城市中心距离的增加无显著变化。土壤胡敏酸E4/E6总体表现为城区土壤低于郊区土壤。城区土壤LFOC、POC、BC的贮存总体上高于郊区土壤,3种组分有机碳均随离城市中心距离的增加而降低。城区土壤WSOC贮存低于郊区土壤,表现为随离城市中心距离的增加而增多。土壤ROC在城郊区域间无明显差异,沿城—郊梯度线的变化情况也较复杂,在市区北部梯度线上其与距离间呈低度线性负相关;在南部梯度线上受距离因子的影响则很微弱。城区土壤黑碳含量高于郊区土壤,随离城市中心距离的增加土壤黑碳表现出降低的变化趋势。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S153.62

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘宁;何红波;解宏图;张旭东;;土壤中木质素的研究进展[J];土壤通报;2011年04期
2 昌维贵;赵晓燕;杨代强;吴登高;;岷江上游干旱河谷不同土地利用类型土壤有机碳和水溶性有机碳特征分析[J];四川林勘设计;2011年03期
3 张志丹;杨学明;李春丽;赵兰坡;周雅娟;于博;;土壤有机碳固定研究进展[J];中国农学通报;2011年21期
4 沈玉娟;赵琦齐;冯育青;王琳菲;陆华兵;余杏生;阮宏华;;太湖湖滨带土壤活性有机碳沿水分梯度的变化特征[J];生态学杂志;2011年06期
5 郭春海;李顺;许明丽;;浅谈坝上疏缓丘陵区土壤风蚀的成因与防治措施[J];宁夏农林科技;2011年07期
6 卫东;戴万宏;汤佳;;不同利用方式下土壤溶解性有机碳含量研究[J];中国农学通报;2011年18期
7 莫琼;郭忠录;蔡崇法;程艳辉;张国彪;;等高绿篱-坡地农业复合系统土壤CO_2排放特征[J];土壤通报;2011年04期
8 陈建国;田大伦;闫文德;项文化;方晰;;鄂西南区域土壤有机碳储量、密度及其影响因子[J];中南林业科技大学学报;2011年05期
9 刘春潇;陶玉柱;董爱荣;;椴树红松林腐殖质与土壤表层真菌群落结构研究[J];辽宁林业科技;2011年04期
10 薛萐;刘国彬;张超;;黄土丘陵区不同植被对根际土壤微生物特性的影响[J];草地学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡乐宁;苏以荣;何寻阳;李扬;王嫒华;吴金水;;添加~(14)C标记的有机物质对喀斯特典型土壤有机碳积累与转化的影响[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
2 常书娟;张英俊;;不同种植年限对紫花苜蓿草地土壤有机碳和全氮的影响[A];第八届博士生学术年会论文摘要集[C];2010年
3 黄山;彭现宪;黄欠如;张卫建;;南方红壤稻作系统与旱作系统土壤有机碳及其组分的特征差异[A];2008中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
4 李世朋;;土壤中钙、铁/铝结合的有机碳变异规律性的初步研究[A];第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2002年
5 冯起;刘蔚;;中国沙地土壤有机碳及其对气候影响[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
6 高雪松;任秋容;何鹏;邓良基;黄春;;紫色丘陵区不同利用方式下土壤有机碳和全氮的垂直分布特征[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(中)[C];2008年
7 周莉;周广胜;;中国东北样带土壤有机碳对环境变化响应的研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
8 邱海源;黄志伟;王宪;;区域土地利用方式对土壤有机碳的影响[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
9 卢茜;唐英平;高人;尹云锋;马红亮;;温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
10 许信旺;潘根兴;;安徽省土壤有机碳空间差异及影响因素分析[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 步宣;全球循环与土壤有机碳[N];中国矿业报;2010年
2 中国科学院南京土壤研究所 李珍素;人为因素影响土壤有机碳含量[N];农资导报;2006年
3 中国科学院南京土壤研究所 李珍素;人为因素影响土壤有机碳含量[N];农资导报;2006年
4 记者 王中宙;“土壤表层抗风蚀能力测试研究”课题通过鉴定[N];呼和浩特日报(汉);2008年
5 记者 齐芳 通讯员 廖琼;成熟森林土壤可持续积累有机碳[N];光明日报;2006年
6 特约通讯员 胡必强;施肥不当也会加速温室效应[N];江苏科技报;2007年
7 记者 李大庆;400岁森林能持续积累碳[N];科技日报;2006年
8 通讯员 孟兆熙 记者 冯国梧;给耕地做“表皮移植”[N];科技日报;2008年
9 特约记者 袁明儒;重庆采取十大措施 保护城市园林绿化成果[N];中国花卉报;2006年
10 证券时报记者 游石;长春以北玉米减产幅度小于预期[N];证券时报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙艳丽;开封城市土壤有机碳密度、组成及时空变化分析[D];河南大学;2011年
2 徐华君;中天山北坡土壤有机碳空间分布规律研究[D];中国矿业大学;2010年
3 焦加国;我国不同区域典型乡村景观土壤碳氮磷的分布特征[D];南京农业大学;2008年
4 李典友;区域湿地和农田土壤有机碳变化研究[D];南京农业大学;2011年
5 王淑平;土壤有机碳和氮的分布及其对气候变化的响应[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2003年
6 刘慧屿;辽宁省农田土壤有机碳动态变化及固碳潜力估算[D];沈阳农业大学;2011年
7 王义祥;不同经营措施下果园土壤有机碳库特性及固碳潜力研究[D];福建农林大学;2011年
8 王成己;施肥和耕作长期试验下农田土壤有机碳及作物生产力变化的统计研究[D];南京农业大学;2009年
9 王百群;黄土区侵蚀与干旱环境中土壤有机碳氮的变化与迁移[D];西北农林科技大学;2004年
10 廖艳;我国典型低温区土壤有机碳变化及土壤呼吸特征[D];中国地质大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘欢瑶;红壤丘陵区土壤有机碳对农林土地利用方式变化的响应[D];湖南农业大学;2012年
2 杨洋;黄土丘陵区小流域土壤有机碳空间分布[D];西北农林科技大学;2012年
3 曹华;黄土高原土壤有机碳与无机碳耦合关系的初步探讨[D];华中农业大学;2012年
4 谢光洪;乌鲁木齐河流域土壤有机碳影响因素研究[D];新疆大学;2010年
5 张雪妮;艾比湖湿地自然保护区土壤碳库研究[D];新疆大学;2011年
6 徐欢欢;艾比湖湿地土壤有机碳及其组分含量垂直分布研究[D];福建师范大学;2010年
7 方圆;海南省土壤有机碳时空变异[D];海南大学;2012年
8 游浩辰;林地土壤有机碳遥感反演及空间分异研究[D];福建农林大学;2012年
9 侯晓瑞;黄土丘陵区土壤有机碳氮空间分布与储量研究[D];西北农林科技大学;2012年
10 叶玲燕;浙江省森林土壤有机碳空间变异及影响因子研究[D];浙江农林大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026