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《西南大学》 2010年
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基于微地形下的紫色砂岩和泥岩土壤剖面分异特性研究

吴涌泉  
【摘要】: 紫色土集中分布于四川盆地丘陵区,面积约为16万km2,占川、渝两地总土地面积的28%左右,以侏罗系沙溪庙组和蓬莱镇组母质所成土壤面积最大。紫色土是以物理风化为主的岩性土,发育程度较浅,坡地土壤特别是坡顶土壤,常常还来不及发育完成,就被雨水冲刷到坡腰或坡脚,使其土壤元素在剖面及微地形上的分异性具有一定的规律,母岩和地形则是其规律形成的重要因子。本文从土壤发育、元素分异性及迁移性和生态环境角度,以母岩-土壤-生态环境(土壤退化)为研究系统,以重庆市丘陵地区沙溪庙组的砂岩和泥岩为研究对象,拟分析两种母岩发育的土壤剖面的分异状况,在不同微地形(坡顶、坡腰和坡脚)发育成土壤的过程中矿质营养元素的迁移及其剖面发育程度,并对两种紫色土在不同地形部位上的相对退化程度进行初步探析,研究结果如下: (1)土壤剖面及地形上土壤元素的分异规律 通过统计分析得到紫色泥岩发育的土壤pH、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾的含量普遍高于紫色砂岩发育的土壤;有机质含量和阳离子交换量(CEC)相差不大;从坡顶到坡脚,紫色泥岩土壤pH逐渐减小,分别为7.5±0.3、7.0±0.46、6.6±1.05,说明其酸化过程越来越强,而紫色砂岩土壤pH则逐渐增加,分别为5.9±0.79、5.9±0.95、6±1.09;有机质的分异规律相同,都是坡脚坡顶坡腰;两类土壤中全氮、有效锌、全铁和全锰在地形上的分异规律相似,而全磷、有效磷、碱解氮、全钾、速效钾及其他微量元素在地形上的分异规律则有所不同。对两类土壤各土层间元素含量进行方差分析表明,紫色泥岩和砂岩发育的土壤在pH、全磷、全钾、有效磷、CEC、全锌及全铜含量之间的差异性较大。如pH在坡顶A层间、C层间差异达到极显著性水平,在坡腰A层间、B层间呈显著性差异;全磷则在坡项A层达极显著水平。另外在地形分异规律上,土壤pH、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和有效钾在地形上的分异规律存在显著差异。如在在紫色泥岩发育的土壤中,从坡顶到坡脚,土壤碱解氮有逐渐增加的趋势,而在紫色砂岩土壤中从坡顶到坡脚则是先减小后增加,在坡脚处达到最在值。 其次,对土壤pH、有机质、CEC、常量矿质元素及微量元素间进行相关性分析表明,在紫色泥岩和砂岩发育的土壤中,氮、磷、钾的有效态之间都呈现了极显著的正相关,说明三者间的有效态含量具有相互促进作用;土壤有机质则与碱解氮、有效磷、速效钾及全氮都呈现极显著的正相关(紫色泥岩土壤中其相关系数分别达到r1=0.87**,r2=0.531**,r3=0.552**,r4=0.771**,n=48;紫色砂岩土壤中其相关系数分别为r1=0.776**,r2=0.646**,r3=0.536**,r4=0.787**,n=67);在紫色泥岩土壤中,土壤pH与全磷呈极显著的正相关(r=0.385**,n=48),与有效磷和CEC呈极显著负相关(r1=-0.512**,r2=-0.397**,n=48),而砂岩土壤中pH与有机质、碱解氮、有效磷呈极显著的负相关(r1=-0.465**,r2=-0.502**,r3=-0.527**,n=67),同时与全氮呈显著负相关(r=-0.269**,n=67),与全磷和CEC的相关性并不明显;泥岩土壤中.CEC只与土壤pH呈极显著的负相关,在砂岩土壤中CEC与pH相关性未达显著水平,而与有机质呈现了显著的负相关,与全磷、全钾表现为显著的正相关。对具有相关性的土壤性质之间作散点图并经回归得出各相关土壤性质的一元线性回归方程,如在紫色泥岩土壤中,有机质与全氮的相关方程为Y全氮=0.042X有机质+0.263,R2=0.594;而在紫色砂岩土壤中,有机质与全氮的相关方程为:Y全氮=0.043X有机质+0.184,R2=0.619。而常量矿质元素、有机质、CEC等对微量元素在土壤中的有效态影响较大,而对它们的全量影响甚微,只有在紫色砂岩土壤中pH、全磷、全钾、速效钾和CEC对微量元素的全量影响较大。 (2)土壤剖面中的元素迁移规律 对土壤中元素迁移规律进行统计分析表明:①在坡顶A层两种类型的土壤剖面中氮、铜、锌、锰、铅的迁移方向相反,紫色泥岩土壤中主要为淋溶作用,而在砂岩土壤中为富集作用;坡腰A层锌的迁移方向相反,坡腰B层铜、锌和锰的迁移方向相反,铅在坡脚A层中的迁移方向也不同,磷、铜、锌、铅在坡脚B层的迁移方向也相反,这可能与土壤的水分特征、土壤的质地及施肥措施相关。②常量矿质元素的迁移强度要大于微量元素的迁移强度,而常量矿质元素中氮的迁移强度又大于磷和钾的迁移强度。土壤元素在紫色泥岩和砂岩土壤的迁移强度不一,在不同地形部位的相对迁移强度也不同,特别是氮、磷、钾的迁移强度,这说明紫色泥岩和砂岩土壤在各地形部位中的发育强度不一。 (3)不同地形部位上的土壤退化指数 相对于坡顶,坡腰和坡脚的退化指数都为正数,说明坡腰和坡脚的土壤退化强度小于坡顶,坡腰砂岩土壤退化指数高于泥岩土壤,而在坡脚却低于泥岩土壤,说明泥岩土壤在坡脚处其营养元素强烈淀积,而在坡腰处的淋溶淀积作用与坡顶相差无几。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S158

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