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《西南农业大学》 2003年
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紫色母岩现代表生作用及环境效应研究

骆东奇  
【摘要】: 表生作用是在风化壳、陆地生物圈和水圈发生的岩石和矿物的地表变化,大气圈、水圈的组分在表生圈层中进行物质和能量的交换以及地球化学过程,而风化壳是联系地球岩石圈、水圈、生物圈、土壤圈和大气圈层的重要界面,是表生地貌学的重要研究内容。岩石风化成土是一个极其缓慢的过程,因而对岩石风化成土的表生作用研究存在较大的局限性。但紫色母岩因其风化成土快、母质肥力高、冲刷严重等特点而具有独特的科学魅力,并且其发育土壤表现出在颜色、物理性状、矿物组成等方面继承了母岩的特性,有“土壤学研究的一块宝地”的称誉。但是过去的研究大多集中在紫色母岩风化物理颗粒变化、风化破碎成土、营养肥力等的某一方面,缺乏从岩石→土壤→环境(生态)系统动态的角度研究紫色母岩的现代表生过程。 长江上游、四川盆地有着广泛的紫色岩石出露和紫色土分布,紫色母岩特殊的风化成土过程、紫色土的特殊性质,严重地影响着紫色岩石分布区环境的安全、经济和社会发展的可持续性。通过对紫色母岩现代表生作用特征及其影响研究,探明紫色母岩现代表生作用机理,预测其表生过程的环境风险,为长江三峡水环境及紫色岩区生态、经济和社会的可持续发展提供科学依据。从农业土壤、生态环境和地质作用的角度,以岩石→土壤→环境(生态)系统整体研究为出发点,以四川盆地侏罗系蓬莱镇组(J_3p)、遂宁组(J_3s)、沙溪庙组(J_2s)和三叠系飞仙关组(T_1f)不同地层的4种紫色泥(页)岩及其发育的土壤为试验材料,采取模拟、动力学等试验方法,深入系统地研究了紫色母岩现代表生过程的五个方面:紫色母岩风化破碎、风化成土及养分释放特性和影响因素,紫色母岩和土壤养分释放对环境影响及预测分析,紫色母岩和土壤物理化学性质特征及变化规律,紫色母岩与有机物复合和紫色土有机质特征,利用方式和 土壤管理对紫色土养分、水分、水保等综合肥力特征的影响。主要结果如下: l 紫色母岩风化成土特征 风化一年,盆钵模拟自然风化细颗粒比例为 2.25%~sl.70%,风化成土比例为 0.30%~6.18%; 扰动两次紫色母岩风化细颗粒比例为4.72%~70.50%,风化成土比例为0石9%p4.84%;温度变 幅(ZO℃)风化细颗粒比例为m.65 WW75.Zo%,风化成上比例为2.ic%~39.74%;水分处理(】2%) 风化细颗粒比例为60.54W80.slO,风化成土比例为32.24%~42.34o;生物(小麦15株-高粱9 株)风化细颗粒比例为16.23%~78.34%,风化成土比例为7.51%~43.94%。 不同风化条件对4种紫色母岩风化破碎为细颗粒的影响作用不同,T/母岩表现为温度变 化>扰动>生物作用,人S母岩表现为生物作用>水分>温度变化>扰动,人S母岩表现为水分>温度 变化>生物作用>扰动,方p母岩表现为水分>温度变化>扰动>生物作用。不同风化条件对四种紫 色母岩风化成土影响不一致,Tlf母岩风化成土表现为温度变化>扰动>生物作用,JZS母岩表现 为水分>温度变化>扰动>生物作用,J仔母岩表现为水分>温度变化>扰动>生物作用,J3p母岩表 现为水分>温度变化>生物作用>扰动。 T;f、J。S、J。S、J。p 4种不同紫色母岩风化颗粒粒度分形维值为 0石0-3刀7。并且颗粒粒度分 维值与<smm 颗粒比例关系为y一0.5763In(i+0.3854(*0.9873”“,n一24)对数函数,颗粒粒度分 维值与<Zmm 成土比例关系为y一0.4308In00+!.4044(r=0.9741“”,n一24),颗粒粒度分维值与<smm 细颗粒和<Zmm成土比例均表现为极显著对数关系,因此可以说用非线性表征值分形维可以较 好地反映紫色母岩风化颗粒粒度的分布。颗粒粒度分维值能较好反映紫色母岩风化破碎程度及 成土量的指标之一。 2紫色母岩养分风化释放特征 不同风化处理飞仙关组母岩N、P、K释放量分另为23.09-92.799/m’、33.00一230.629/m’、 1031.33、4356.469/m\增幅均表现为生物作用>温度变化>扰动。不同风化处理J/母岩 N、p、 K养分释放量分别为 96.80-239.59g/m’、508.72~ill4.l!g/m’、13240刀l-28657.05g/m’,增赐分 别表现为:生物作用>水分>温度变化>扰动,生物作用>温度变化>水分>扰动,生物作用>水分> 温度变化>扰动。不同风化处理人S母岩 N、P、K养分释放量引.46-357刀og加3、 115.13。576.92旮m\2928.65叫5867.20g/m\增幅分别表现为:生物作用>水分>温度变化>扰动, 水分>生物作用>温度变化>扰动,水分>温度变化>生物作用>扰动。不同风化处理J刃母岩N、 P、K养分释放量108.11-341.369/m‘、253.19-812.6ig/m’、6103.99-19821.38ym‘,增陨均表现 为生物作用>水分>温度变化>扰动。从N、P、K养分释放分析表明,不同风化条件对四种紫色 母岩N释放量影响均表现为生物作用>水分>温度变化>扰动,不同风化条件对四种紫色母岩P 释放量影响均表现不一致,不同风化条件对四种紫色母岩K释放量影响除J扦母岩外,其它均 表现为生物作用>水分>温度变化>扰动。除生物作用对遂宁组母岩P、K释放量增幅影响较低
【学位授予单位】:西南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S151

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