滨海沉积物发育的水稻土时间序列母质均一性判定与特性演变

时间序列方法是研究土壤发生特性演变的重要途径,而比较土壤变化的重要前提之一是序列中的土壤具有相同的起源,即具有母质的相对均一性。本研究根据史料记载中浙江慈溪海塘修筑年代估计出水稻土的耕作年龄,选择了植稻年龄约为50、300、500、700、1000a以及一个未垦滩涂剖面组成的一个时间序列作为研究对象。利用各种土壤属性参数对该时间序列的母质不连续性(或母质均一性)以及水稻土相对年龄进行了判定和验证。结果表明,时间序列的6个剖面虽然具有微小的差异,但其剖面内与剖面间母质来源相同。在水稻土母质不连续性判定中,去除黏粒的粉粒与粉粒中稳定元素Ti/Zr比值具有较好的指示作用。相对易变的土壤属性参数如碳酸钙、磁化率以及游离铁的剖面分异程度在水稻土相对年龄的判定中具有较好的指示作用。综合这些参数在时间序列中的演化趋势,发现500a剖面与整个序列的变化趋势不相符合,可能是利用历史的差异所致,在相关的性质演变研究中应该从序列中剔除。     

新嵊盆地玄武岩发育土壤的母质均一性判定

成土母质的均一性判定是土壤发生研究的必要起点,也是构建土壤时间序列和评价土壤质量变化的先决条件。选取浙江省新嵊盆地典型玄武岩发育土壤剖面为研究对象,采用土壤地理学和元素地球化学方法,通过对土壤剖面的形态特征、颗粒组成、母质不连续性系数、稳定元素Ti与Zr比值以及稀土元素分布模式等指标的分析,进行不同土壤剖面母质均一性的判定。研究结果表明,土壤颜色、结构、根系等土壤剖面形态自下而上呈现均一、渐变特性特征,且所有剖面没有发现异源堆积特征,可以初步直观判定研究剖面的母质均一性;土壤颗粒组成及扣除黏粒后的粗粉粒/中粉粒含量等指标都比较均一,并沿剖面垂直方向呈现较好的渐变趋势;Ti/Zr比值和稀土元素配分模式在不同层次间的分布也没有明显的差异;母质均一性系数均介于?0.6 ~ 0.6之间。因此,研究剖面内与剖面间母质来源相同。     

土壤时间序列的构建及其在土壤发生研究中的意义

土壤时间序列在研究土壤演化速率与方向、建立土壤发生演化模型上具有重要的价值,并且能为土壤发生学理论的验证提供宝贵的信息。为了获得可靠的结果,时间序列的构建必须包括剖面内与剖面间母质均一性或母质不连续性的判定以及土壤的绝对或相对年龄的判定这两个重要过程。本文综述了土壤时间序列的类型及其构建方式,详细论述了在时间序列建立过程中母质不连续性的判定方式与土壤定年方法,并阐明了土壤时间序列方法在土壤发生研究中的重要意义,旨在为正确建立土壤时间序列、深刻理解土壤发生中的时间因素提供较为详尽的参考。     

南方丘陵区不同母质水耕人为土发育速率的比较

如何度量水耕人为土的发育程度和发育速率是土壤发生学的一个难题。选择南方丘陵区3种常见母质(紫色砂页岩类坡积物PS、第四纪红黏土RC和红砂岩类坡积物RS)发育的水耕人为土时间序列作为研究对象,尝试利用属性距离和土壤发育指数来表征水耕人为土的发育程度,揭示母质对水耕人为土发育速率的影响。结果表明,水耕人为土剖面形态特征经定量后和属性距离一样能够表征水耕人为土发育的时间趋势,在指示水耕人为土的发育程度和估算发育速率上有重要意义。有机碳(SOC)、pH、黏粒含量和磁化率(MS)在计算发生层距离(HD)中贡献很大,而土壤颜色和湿结持性在计算发生层指数(HI)中起着重要作用。RC母质的土壤,土层较厚,颜色红,黏粒含量较高,保肥和保水状况好,土粒的黏结性和可塑性较好,SOC容易累积,发育速率最快。PS母质的土壤,土层较厚,细颗粒(黏粒+细粉粒,0.01mm)含量高,保肥和保水状况好,土粒有一定的黏结性和可塑性,SOC容易累积,发育速率次之。RS母质的土壤,黏粒和细颗粒含量均很低,土层薄,保肥和保水状况以及黏结性和可塑性差,SOC很难累积,发育速率最慢。母质对水耕人为土发育过程的影响可以通过影响其发育速率表现出来。研究同时显示,水耕人为土平均发育速率远较自然土壤快,并在人为培育下快速定向发育。但随着种稻年限的增加,水耕人为土的发育速率普遍下降,水耕人为土发育速率和成土年龄的关系大致符合对数关系。这种定量方法可以提高对水耕人为土形成过程的理解并能实现不同地区水耕人为发育速率的定量比较,有较好的使用前景。但此方法仍处于试验探讨阶段,有待更多的研究来验证和改进。     

鼎湖山土壤有机质深度分布的剖面演化机制

根据鼎湖山森林植被带(SL)、灌丛—草甸过渡带土壤剖面(GC)有机质含量,有机质Δ14C、δ13C值,土壤粘粒含量及孢粉分析结果,研究华南亚热带山地土壤有机质深度分布特征的成因机制。结果表明土壤有机质的深度分布特征与土壤剖面的发育过程密切相关,随深度增大,有机质的来源数量不断减少,而成土时间增加,分解作用导致的有机质含量降低幅度增大,有机质含量不断减少。土壤有机质14C表观年龄随深度增加,土壤有机质δ13C值与有机质含量的深度变化具有明显对应关系,这些都是土壤剖面发育过程中有机质不同更新周期组分呈规律性分解的结果。粘粒的深度分布反映土壤剖面淋滤淀积的特点,表明土壤剖面经受了长期成土风化。土壤剖面的上述特征均为剖面发育过程中不断沉积、不断成土的结果,表明土壤剖面成土演化对于有机质深度分布具有显著制约。     

雷州半岛玄武岩发育的时间序列土壤的发生演变

采集了广东省南部热带地区雷州半岛第四纪以来不同时代(0.58～6.12 Ma)喷发的玄武岩上发育时间序列土壤剖面样品,分析了一些理化性质的变化趋势。结果表明:(1)容重随深度增加而增大,与成土年龄有较好的相关性,说明容重在一定程度上可以指示土壤的发生层次和发育程度。(2)游离铁(Fed)、铁游离度(Fed/Fet)、活性氧化铝(Alo)和铝活化度(Alo/Ald)与成土年龄有着较好的相关性,可以指示土壤的发育程度和相对成土年龄;而无定形铁(Feo)、游离铝(Ald)和无定形硅(Sio)与成土年龄的关系不明显,尚难于指示土壤的发育程度。(3)常用的黏粒风化发育指标,如硅铝率Sa(SiO2/Al2O3)、硅铁铝率Saf(SiO2/(Al2O3+Fe2O3))、风化淋溶系数ba((Na2O+K2O+CaO)/Al2O3)、A指数((SiO2+CaO+K2O+Na2O)/(Al2O3+CaO+K2O+Na2O))、B指数((CaO+K2O+Na2O)/(Al2O3+SiO2+CaO+K2O+Na2O))、WI指数([(2Na2O/0.35)+(MgO/0.9)+(2K2O/0.25)+(CaO/0.7)]×100)、CIW指数([Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O)]×100)、CIA指数([Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)]×100,与成土年龄之间相关性不显著,难以指示土壤的风化程度,但黏粒的Sa、Saf和元素Si迁移率的变化在一定程度上揭示了土壤中生物复硅的存在。     

母质对南方丘陵区水耕人为土理化性质演变的影响

基于时间序列系统分析了我国南方丘陵区三种母质起源的水耕人为土理化性质的演变,结果表明:成土母质可以决定黏粒与土壤有机碳(SOC)对人为水耕成土过程的敏感性,明显影响其演变特征。游离铁(Fed)对人为水耕的成土过程非常敏感,其迁移与转化主要受人为水耕成土过程影响,受成土母质影响很小;硅酸盐铁(Fet-Fed)对人为水耕的成土过程不敏感,但全铁(Fet)含量的分布主要受Fed的影响。黏粒的淋失会对土壤中元素的迁移与分布产生重要影响,造成SiO2相对富集和Al2O3相对亏损,在利用由Al和Si两种元素计算所得到的一些指标指示丘陵区水耕人为土的发育程度时一定要慎重;而TiO2在水耕人为土发育过程中相对稳定,可以作为稳定元素来指示水耕人为土演变过程中其他元素的迁移率。     

南亚热带不同母质发育土壤团聚体特征及其稳定性

团聚体是土壤的基本结构单位,其稳定性是评价土壤质量的重要指标。以南亚热带地区不同母质(石灰岩、第四纪红黏土、砂页岩)发育的土壤作为研究对象,采用湿筛法和LB法测定不同母质发育土壤团聚体稳定性特征。结果表明:(1)随着土层深度的增加,土壤容重呈上升趋势,而孔隙度、有机质和游离氧化铁含量呈下降趋势。砂页岩母质发育的土壤有机质含量最高,为22.44～42.97 g/kg。石灰岩和第四纪红黏土母质发育的土壤以黏粒(40.93%,42.51%)和粉粒(41.69%,42.31%)为主,砂页岩母质发育的土壤黏粒含量最低,为33.79%。(2)经湿筛法处理后,石灰岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为91.58%～92.31%,第四纪红黏土母质发育土壤水稳性团聚体含量为76.45%～90.80%,砂页岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为79.18%～86.67%,3种土壤团聚体的稳定性都随着土层深度增加而降低。(3)LB法处理后土壤团聚体MWD值均表现为慢速湿润处理预湿润振荡处理快速湿润处理,砂页岩母质发育的40—60 cm土层对消散和机械破碎作用最为敏感,其相对消散指数RSI和相对机械破碎指数RMI分别为0.78和0.42。不同母质土壤团聚体稳定性均与黏粒、有机质、游离态铁含量呈正相关。     

丹江中游河谷黄土母质发育土壤的诊断特征及其系统分类研究

选择位于河南省南阳市淅川县荆紫关镇龙泉村丹江中游河谷黄土母质发育的土壤剖面作为研究对象,对其剖面构型及其色度、元素、粒度等理化性质进行了分析。结果表明,丹江中游河谷黄土母质发育的土壤具有Ap-Bp-Bt-Bw剖面形态特征;在剖面40~220 cm深度发生明显的黏粒富集,具有黏化层(Bt)的诊断特征;风化成壤强度达到中等风化强度阶段。剖面具有热性土壤温度状况和湿润土壤水分状况,在中国土壤系统分类中可划为耕淀简育湿润淋溶土。     

热带地区玄武岩发育时间序列土壤中石英颗粒微形态特征

利用扫描电镜研究了热带地区雷州半岛和琼北地区不同年代喷发的玄武岩上发育的时间序列土壤中石英颗粒的表面形态特征,结果表明:①同一剖面中表层土壤中石英的风化程度相对较大。②从新成土到铁铝土阶段(0.01~1.33 Ma),石英颗粒表面风化程度逐渐加深,机械作用形成的特征完全消失。成土时间较长的铁铝土(6.12 Ma)中石英颗粒出现裂解现象。③本研究一方面证实Darmody评估方法在研究我国热带地区土壤石英颗粒表面风化程度的可行性,同时也说明在相同母质和环境条件下发育的土壤中,石英颗粒表面的风化状况在一定程度上可以指示土壤的相对发育程度。     

Assessing parent material uniformity of a red and black soil complex in the landscapes

The distribution of red and black soil (Xeralfs–Xerolls) associations in the Monarto area (South Australia) is complex and their genesis either being derived from a uniform parent material or a lithologic discontinuity is not known. The objectives of this study were (i) to assess Zr- and Ti-bearing grains as minerals resistant to chemical weathering prior to employing Zr and Ti in determining parent material uniformity, and (ii) to confirm whether pedological processes or a lithologic discontinuity may be responsible for the textural contrast within the red and black soil profiles. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDAX) were used to study chemical weathering and elemental composition of surfaces of Zr- and Ti-bearing grains. X-ray fluorescence (XRF) analysis was used to determine elemental concentrations in various soil fractions. Results showed that Zr-bearing grains consisted of only zircon having smooth clean surfaces, which are characteristic of a mineral resistant to chemical weathering. EDAX spectra confirmed that Zr was a specific element to represent zircon, suggesting its reliability to be used in assessing parent material uniformity. On the other hand, Ti derived not only from minerals (rutile/anatase) resistant but also from minerals (ilmenite/pseudorutile, biotite) susceptible to chemical weathering. This limited the usefulness of Ti as an index mineral for soil development studies. Except for Zr:Ti ratio, all other indicators of parent material uniformity, i.e., depth distribution curves of Zr and Y in various fractions and Y:Zr ratio showed no considerable inflection and variation with depth in a Xeralf (red soil). This indicated the Xeralf derived from a uniform parent material (mica schists), thereby texture contrast within a profile is due to pedological processes. On the other hand, depth distribution curves showed clear inflection and variation in Xerolls (black soils), indicating soils developed from lithologic discontinuities, so different trends in particle size fractions between 0–48 cm for MA5 and 0–59 cm for MA3 profiles compared to the underlying layers are due to parent material differences and not pedogenesis. The presence of complex red and black soil association in the landscape is attributed to the difference in parent materials, where the red soil developed from mica schist and the black soils from calcareous deposits.     

巫山黄土成因及其发育土壤特征研究

  目的  为探明巫山黄土成因,了解该类母质发育土壤的发生学特征。  方法  以典型巫山黄土及其发育土壤剖面为研究对象,通过野外调查采样和室内分析,详细考察剖面形态、颗粒组成、常量元素地球化学特征及其他相关理化性质,计算探讨硅铝率（ Sa ）、化学蚀变指数（ CIA ）、钠钾比（ Na/K ）、铁游离度等风化指标。  结果  （1）巫山黄土的颗粒组成以粉粒为主,平均含量为53.29%,与典型风尘沉积物相似,同时,巫山黄土与其他区域风成黄土的主要元素硅、铝、铁含量非常接近,上陆壳（UCC）标准化曲线也较为相似;（2）该剖面100 ~ 140 cm深度与其他深度相比,有机碳和硒含量较高,CaCO₃相当物含量和δ13C值较低,推测在此深度堆积过程中的气候较为温湿,并可能出现过植物的生长;（3）巫山黄土剖面的 Sa 为8.73 ~ 9.17、 CIA 为65.96 ~ 69.10、 Na/K 为0.74 ~ 0.89、铁游离度为22.88% ~ 29.74%,与其他地区风成黄土相比,巫山黄土风化程度强于洛川黄土而弱于下蜀黄土和成都黏土,与汉江黄土和甘孜黄土十分接近。  结论  巫山黄土应为风积成因,处于中等化学风化程度,以脱盐基为主,脱硅富铁铝化程度弱,可能与汉江黄土或甘孜黄土同源。     

四川盆地晚中生代古淋溶土发生学特征与形成因素研究

[目的]理解和揭示深时古土壤的形成与演化有助于了解地球宜居性的形成与演化、促进土壤发生学理论的发展.[方法]以四川盆地晚中生代侏罗系和白垩系地层发育的古土壤为研究对象,通过对典型剖面的形态与微形态、矿物组成、颗粒组成以及地球化学等发生学特征的观察与分析,开展深时古土壤发生学特征与分类研究,并基于母质、气候、生物、地形和...     

成都平原农地利用方式转变对不同母质土壤剖面磁化率的影响

[目的]分析区域土壤磁化率变化特征有助于掌握土壤环境变化规律和土壤演化特点,为区域土壤资源管理提供依据.[方法]本研究基于174个土壤剖面的675个采样数据,分析成都平原不同农地利用方式和母质条件下土壤剖面磁化率的差异,采用时空替代法探究农地利用方式转变对农田土壤剖面磁化率的影响.[结果]结果表明,研究区土壤磁化率随土...     

广东罗浮山土壤颗粒分形维数分布特征

  目的  揭示广东罗浮山不同海拔高度土壤颗粒组成分形维数特征的分布规律。  方法  在广东罗浮山不同海拔高度的10个土壤采样点挖掘剖面,采集各发生层土壤,测定了土壤颗粒组成、有机碳（SOC）、全铁（Fe_t）、游离铁（Fe_d）、无定形铁（Fe_o）、阳离子交换量（CEC）等理化性质,分析了土壤颗粒分形维数与海拔、土壤颗粒分布及化学性质之间的相关关系。  结果  随着土层深度的增加,土壤颗粒分形维数先增加后减小;随着海拔的升高,土壤黏粒含量、颗粒分形维数均呈减小趋势,且与海拔高度均呈极显著相关关系;随土壤质地的变细,分形维数平均值由2.7601上升到了2.8954,即分形维数随土壤质地的变细而增大;颗粒分形维数与砂粒呈极显著负相关关系,与黏粒呈极显著正相关关系;分形维数与SOC、Fe_o、Fe_o/Fe_d、CEC呈极显著或显著负相关关系,与Fe_t、Fe_d含量表现为极显著正相关关系;通径分析表明Fe_t、Fe_o/Fe_d是化学性质中影响颗粒分形维数的主要因素。  结论  土壤颗粒分形维数可以作为土壤质地的重要诊断指标,也可作为不同海拔高度土壤风化成土进程的参考表征指标。     

侵蚀性花岗岩坡地不同地貌部位土壤剖面风化特征研究

为揭示发育于侵蚀性风化花岗岩坡地上不同地貌部位土壤剖面的风化发育特征,在浙江省选择了典型的风化花岗岩坡地:浙江省嵊州市水土保持监测站为研究区,在监测站同一坡面不同侵蚀强度的坡顶、坡中、坡底选取3个典型的土壤剖面(140 cm),从下至上等距离(20 cm)采集土壤样品,共采集21个土样。进行了各层土壤基本理化特性和化学全量的分析,并分别计算了3个剖面不同层次的主要化学风化系数及总的风化强度,结果表明:(1)在强烈侵蚀的花岗岩风化残积坡地发育的土壤,总体发育成熟过程较弱,其进一步的发育与典型的地带性土壤的发育有很大的差异,侵蚀过程严重地影响了土壤的进一步成熟,侵蚀强度越大,则土壤发育越差。(2)土壤剖面总的风化强度不大,上下层的递变差异很小,脱硅富铝化过程随着剖面深度的增加风化程度越来越弱。(3)土壤剖面的化学分层不明显,各种风化指标均在60 cm左右形成了一个分界层,其上受水力侵蚀影响明显,其下呈现出的特性以继承残积母质为主。(4)不同地貌部位的风化发育程度排序为:坡底坡中坡顶,其与采样坡面的侵蚀强度排序正好相反。(5)风化程度与有机质和黏粒含量具有较为明显的正比关系,在侵蚀环境下,土壤的物理特性对风化的影响明显,在沉积环境下土壤有机质的影响大于黏粒含量的影响。总之,由于受侵蚀的影响,坡地土壤剖面的淀积层不发育,剖面呈现出的假淀积层不是由淋溶作用形成的,而是具有一定风化程度的风化残积层,结果导致发育于山地丘陵侵蚀性坡地的土壤层次划分不同于常规的土壤层次划分。