土壤粒度和磁化率特征对绰墩古水稻土成因的指示

本文研究了绰墩农业遗址P-02原状土剖面的粒度分布,定量分析了土壤黏粒的矿物组成,测定了土壤/沉积物及其各粒级组分(黏粒、粉砂粒、细砂粒和粗砂粒)的磁化率。结果表明：在0 ~ 30 cm和134 ~ 154 cm两层段,黏粒含量从下向上有降低的趋势,这可能预示着长期的水耕作业造成黏粒从表层向亚表层移动;在148 ~ 200 cm层段,土壤磁化率从下向上有降低的趋势,可能说明该处存在长期淹水的状况。总之,黏粒含量和质量磁化率数据说明长江下游地区的先民在马家浜文化时期已开始采用“水溽”方式进行水稻的栽培。     

绰墩遗址古水稻土孢粉学特征初步研究

自1998年以来,绰墩遗址发现了大量的马家浜时期的水稻田.对遗址Ⅵ工作区两个剖面P01和P03进行植硅体和孢粉分析,P01的植硅体分析结果显示在马家浜文化中晚期、马桥文化时期、宋代直至现代,研究点都有水稻生长.孢粉分析还显示,在植硅体浓度较高土壤沉积物中,水生植物花粉在整个孢粉谱中所占比例较小,与现代水田相似.这表明,在新石器时代,人类在种植水稻过程中可能已将杂草除去.绰墩遗址孢粉分析的结果可能为判断古水稻土提供一个有效的方法.     

绰墩埋藏古水稻土中木质素特征研究

利用CuO氧化方法分析了苏州绰墩山埋藏古水稻土中木质素分解酚酸产物及特征,以此了解长期利用条件下水稻土中木质素的来源、保存及变化。通过比较相邻埋藏土壤剖面植稻和非植稻层次中木质素源的酚酸化合物特征,探讨水稻种植对土壤木质素结构特征的影响。结果表明,在埋藏古水稻土中木质素源的总酚酸含量在0.004～0.035 mg kg-1之间,显著低于现代水稻土(0.27～0.34 mg kg-1),而在埋藏土壤中,植稻与非植稻土壤层次中木质素无显著差异。埋藏古土壤中木质素源酚酸的组成(香草基类/紫丁香基类(S/V)及肉桂类/紫丁香基类(C/V)比分别为0.40～1.55、0.15～0.89),可证实此古土壤曾种植非木本被子植物;而S/V和C/V在植稻与非植稻土壤中没有显著差异,表明利用木质素特征难以区分同类(不同草本)有机质的具体来源。在埋藏古土壤中木质素碳占总有机碳比例很小,说明木质素在土壤中并非如通常所预期的容易被保存。     

长江三角洲绰墩遗址古水稻土孢粉和植硅体分析

A number of paddy fields pertaining to the Majiabang Cultures （5500-3800 years BC） were discovered during the archaeological excavations that were carried out since 1998 at the Chuodun site in the Yangtze River Delta. The pollen and phytolith analyses of two soil profiles from the northeastern part of this site were carried out to trace the agricultural practices of the Neolithic period. The phytolith results showed that rice domestication in the Yangtze River Delta could be traced back to as early as the Majiabang Culture. The pollen assemblage also revealed low levels of aquatic species, similar to that in modern paddy fields. This finding suggested that humans might have removed weeds for rice cultivation during the Neolithic period. Thus, pollen analysis in association with phytolith analysis was a promising method for identifying ancient paddy fields.     

绰墩山遗址古水稻土的一些微生物学特性研究

在江苏绰墩山遗址考古发掘中,发现了在剖面不同深度埋藏的距今约6 500 a的史前古水稻田土层(100~200 cm)和距今约3 320 a的商周时期的古水稻田土层(42~100 cm)。本研究为了解古水稻土的生物学性状及其与现代水稻土的差别,以土壤剖面P-01(包含史前古水稻土和商周时期古水稻土)与P-03(仅含商周时期古水稻土)为对象,利用土壤厌氧培养、Biolog分析和广古生菌界16S rDNA的V3区的PCR-DGGE分析,初步研究了不同土层厌氧微生物多样性、产甲烷潜势以及产甲烷古菌群落多样性的变化。结果表明,史前古水稻土仍有较多厌氧微生物存活,可达7.0×105cfu g-1干土,并且其单一碳源利用能力和多样性也显著高于其湖相沉积母质和相同时期的非水稻土(黄土母质)。与现代水稻土相比,古水稻土仅存留了很微弱的产甲烷潜势。但史前古水稻土比同期非水稻土和商周时期古水稻土的产甲烷潜势较高。PCR-DGGE结果显示,水稻土层都有其区别于非水稻土层的产甲烷古菌群落结构,而现代水稻土、商周时期古水稻土和史前古水稻土也各有不同的优势产甲烷古菌种群,不同时期的水稻耕作方式是造成这种差异的可能的重要原因之一。     

绰墩遗址古今水稻土黏土矿物特征比较研究

在江苏绰墩山遗址考古发掘中,发现了在剖面不同深度埋藏的距今约6000年的史前水稻土层、距今约3 000年的商周史前的古水稻土层和现代水稻土层.本研究为了比较古今水稻土黏土矿物特征的差异,以土壤剖面P01(包含史前古水稻土、商周史古水稻土和现代水稻土)与P03(仅含商周时期古水稻土和现代水稻土)为对象,测定其各种形态铁锰...     

绰墩遗址新石器时期水稻田、古水稻土剖面、植硅体和炭化稻形态特征的研究

绰墩遗址第六次发掘的300 m2范围内出土22块古田块,通过对其田埂、灌排系统(水口、水沟、水井)等结构特征的观察研究,对古田块和水沟中出土的灌溉用具——陶罐和陶盆碎片的鉴定是属于马家滨文化时期的器物;从田块表土层中淘洗出大量的炭化稻粒,每克土壤中检测到有上万至十余万颗水稻植硅体,这些结果证明所发现的田块是马家滨时期的灌溉稻田。对出土的炭化稻粒和土壤有机质的14C定年结果表明其年龄分别为5 907 a BP和6 280 a BP,是新石器即晚马家滨文化时期的水稻文明。对在遗址挖掘的两个整段剖面(P-01和P-03)的研究发现,P-01剖面上42~103 cm层位埋藏有马桥文化-商朝初期(3 320 a BP)和在103~200 cm层位埋藏有马家滨时期(6 280 a BP)的两个古水稻土剖面,这一结果佐证了前人关于8 000年来长江三角洲地区曾有过几次大的洪水泛滥而使人类耕作活动中断的气候变化事件的结论。然而距P-01仅15 m的P-03整段剖面上仅出现了马桥-商朝初期的古水稻土剖面(40~100 cm),未发现马家滨时期古水稻土剖面(100~200 cm),说明当时的生产力非常低下,仅能利用低洼平坦的地方种稻,稍高一点的居住点附近的坡地就无法改成梯田种植水稻了。这两个埋藏的古水稻土剖面均已经发育了水稻土的明显特征。对出土炭化稻粒的形态学研究表明,外型多为椭圆形,长宽比的变异较大,稃面有方格凹陷结构、周边有稃毛,顶端残留有稻芒的基部,基部有护颖而没有小梗,"钝形"的双峰乳突、浅平的凹陷乳沟等均显示其为人工栽培的粳型水稻。结果与丁颖20世纪50年代在黄河流域发现的汉代的炭化稻粒的特征是吻合的,从而支持了关于"我国长江流域与黄河流域古代最早栽培的水稻都是粳稻品种"的论点。     

雨花台红土的磁化率特征及其古环境意义

本文以江苏省南京市雨花台红土作为研究对象,进行野外形态观察及室内磁化率、游离氧化铁和颗粒组成的测定,结果表明,土壤剖面按形态可自上而下依次划分为黄棕色土层、红棕色土层和网纹红土层3大层段:低频磁化率呈黄棕色土层＞红棕色土层＞网纹红土层的特点,网纹红土层和红棕色土层的游离氧化铁和游离度均高于上部黄棕色土层,指示红色土层有更强的风化成土作用:网纹红土层＜10μm细颗粒和＞100μm颗粒的增加,进一步表明其经历了更强烈的风化成土作用.因此,雨花台红土剖面自下而上低频磁化率逐渐升高,反映的是气候由湿热向温凉转变的总体特征.     

苏打盐碱土壤黏粒分散特征研究进展

土壤黏粒分散指的是黏土颗粒遇水相互分离的行为。苏打盐碱土可交换性钠含量高,使得黏粒表面大部分负电荷被中和,形成较厚正电荷层,引起黏粒分散。目前国内外对黏粒分散的研究集中在化学和环境领域,针对农业领域,特别是苏打盐碱土壤黏粒分散特征的研究还鲜有报道。本文系统总结了黏粒分散特征表征方法,归纳可用于表征黏粒分散程度的主要指标;概述了黏粒分散对土壤物理性质的影响;重点阐述影响黏粒分散的因素,包括：土壤酸碱性、离子浓度、土壤有机质、农业管理措施、外源物质施用等;提出了黏粒分散控制方法。分析表明,根据钙钠钾镁不同分散和絮凝能力得出,离子性指数、电荷稀疏性、净分散量、土壤结构稳定性的阳离子比和阳离子交换量等是表征黏粒分散特征的常用指标;电动电位势和浊度与黏粒分散存在密切联系,有待进一步应用于苏打盐碱土壤黏粒分散研究。黏粒分散破坏土壤结构,导致土壤水力传导率下降,严重阻碍土壤正常功能。黏粒分散机理：不同阳离子价态不同和不同土壤溶液浓度不同导致黏粒表面正电荷层厚度不同,引起黏粒之间范德华吸引力和静电排斥力作用效果差异,正电荷层较厚导致黏粒分散。通过明晰黏粒分散机理,有助于掌握影响黏粒分散的主要因素,抑制苏打盐碱土壤黏粒分散,改善土壤结构,以期为苏打盐碱土治理提供理论参考和技术指导。     

太湖流域水稻土的磁化率剖面

土壤磁学是一门新兴的土壤学分支学科。它以研究土壤磁性为中心内容,把现代磁学理论以及磁测、磁查和磁诊断等研究手段和方法应用到土壤学中来^[2]。土壤磁性的强弱,可用磁化率作为指标。土壤磁化率的大小,主要决定于含铁矿物的种类和数量,特别是强磁性矿物(亚铁磁性的磁铁矿Fe₂O₃·FeO和磁赤铁矿γ-Fe₂O₃)的数量。     

用Wien效应研究土壤有机质对阳离子与黄棕壤型水稻土黏粒相互作用的影响

选择富含有机质的黄棕壤型水稻土,提取小于2μm的黏粒,将其中1/2黏粒去除有机质,分别制成为不同阳离子(Na+、K+、NH4+、Ca2+、Cd2+和La3+)饱和的土样,用Wien效应法研究土壤有机质对阳离子与土壤黏粒相互作用的影响。研究结果表明:原土悬液的起始电导率大于去有机质土者;除含Na+悬液外,去有机质土悬液的电导率随场强而增加的速率在50～100 kV cm-1以上,明显大于原土。有机质会使Na+以外的阳离子的平均结合自由能增大,Ca2+的结合能增加最大(增量为0.57 kJ mol-1),而Cd2+的结合能增加最小(增量为0.03 kJ mol-1)。对于供试土壤悬液,不同阳离子的结合能顺序均为Na+相似文献   

堆积碎石土中细小黏粒的细观孔隙特征

孔隙特征(多孔性、变异性、复杂性)对雨水入渗的具有重要影响。应用图像处理技术对具有级配代表性的湖南省湘潭市昭山区某堆积碎石土斜坡中细小黏粒的细观孔隙特征进行了试验研究。研究结果表明,相同质量的细小黏粒土体的孔隙度与含水率存在二次曲线关系,试验土体在含水率为10.41%时压实性最好;孔隙数目、孔隙复杂度以及孔隙变异度随着含水率的增加而减小,表明含水率越小孔隙的扭曲程度越高,孔隙就越复杂,且孔隙数含量越多,越有利于表层雨水下渗;不同含水率下孔隙定向角在10°~20°,50°~60°,100°~110°,140°~150°这4个方位上分布相对密集,且含水率越小,孔隙定向性相对较明显;孔隙定向角分布具有辐射状,含水率为15%时最为明显,有利于水分的水平渗透迁移。     

上海城市土壤磁化率的垂向分布特征及环境指示意义

土壤含有各类磁性矿物。土壤磁性矿物可区分为自然成因或人为成因:自然成因的磁性矿物主要来源于母岩,风化成土过程或生物成磁作用;而人为成因的磁性矿物通常产生于工业活动(化石燃料燃烧,钢铁厂、水泥厂、发电厂等)和交通     

广西水耕人为土黏粒矿物组成及其空间分布特征

黏粒矿物影响着土壤理化性质,可指示成土因素特征和土壤发生发育过程/强度,也是中国土壤系统分类的基层单元土族矿物学类型划分的重要依据。本研究选择了广西不同纬度和成土母质的18个代表性水耕人为土的剖面,应用X射线衍射(XRD)方法分析了其典型水耕氧化还原层(Br层)的黏粒矿物组成及其空间分布特征,并确定了其中"黏质"剖面的土族控制层段矿物学类型。结果表明:①供试土壤的黏粒矿物主要包括高岭石、伊利石、三水铝石、1.42 nm过渡矿物、蒙脱石和蛭石等,依次分别出现在100%、88.9%、72.2%、61.1%、44.4%和38.9%的剖面中。②黏粒矿物组成在纬度空间分布上具有明显规律性特征。随着纬度降低,土壤黏粒中的高岭石增加,伊利石、蒙脱石、1.42nm过渡矿物逐渐减少;纬度>23°N区域内,成土母质对黏粒矿物组成影响明显。③纬度23°N是黏粒矿物组成和土族矿物学类型分界线,<23°N区域,黏粒矿物均以高岭石为主,是"黏质"剖面的土族控制层段的主要矿物学类型;>23°N区域,黏粒矿物组成以高岭石、蒙脱石、伊利石或1.42 nm过渡矿物为主,因成土母质不同而异,"黏质"剖面的...     

种植水稻对古水稻土与现代水稻土微生物功能多样性的影响

通过温室盆栽试验，研究种植水稻对长江三角洲绰墩山遗址的古水稻土与现代水稻土的微生物功能多样性和氨氧化细菌数量的影响。在60d的试验期内观察发现，现代水稻土含有0．416～1、235MPN mg^-1的氨氧化细菌，古水稻土在温室培养后也检测到0．013—0、055MPN mg^-1的氨氧化细菌，但数量远远低于现代水稻土；在不施氮的条件下种植水稻会降低古水稻土与现代水稻土中氨氧化细菌的数量，但施加硫酸铵在种植水稻30d时增加了其数量，而施加硝酸钠对其数量没有显著影响。现代水稻土的碳底物利用能力明显弱于古水稻土，微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数也不同程度的低于古水稻土；种植水稻60d后，现代水稻土中微生物群落的整体活性显著提高，三种多样性指数也达到与古水稻土相同的水平，但施加氮肥又减缓了种植水稻对微生物整体活性的增强作用。种植水稻和施用氮肥对古水稻土微生物群落的三种多样性指数均没有显著影响，而且3320a古水稻土和6280a古水稻土的微生物功能多样性也没有显著差异。     

新疆县域土壤黏粒历史数据的不确定性

我国至今进行了两次全国性土壤调查,新疆地域辽阔,土壤调查范围有限,历史土壤数据可能存在较大的不确定性。本文选取新疆乌苏县和精河县为研究区,以38个土壤剖面的黏粒数据为例,利用Arc GIS空间分析,通过以点带面法得到两县1∶50000新疆土壤数据库(XSD)。以该图为基础,对1∶1000000面向陆面模拟的中国土壤数据集(LSM)和1∶1000000世界土壤数据库(HWSD)进行空间叠加运算,得出土壤黏粒绝对误差、相对误差的空间图,探讨了三种土壤数据库之间的差异。结果表明:LSM与XSD在0~30 cm平均绝对误差为72.6 g kg~(-1),高于HWSD的66.5 g kg~(-1)。LSM与XSD在30~100 cm的平均绝对误差为82.1 g kg~(-1),低于HWSD的92.7 g kg~(-1)。0~30 cm、30~100 cm HWSD土壤黏粒高于300 g kg~(-1)的图斑最大,面积分别为3567.75 km~2和5423.58 km~2。通过三种数据库之间的差异比较,证明了土壤黏粒历史数据具有较大的不确定性,LSM数据在县域尺度比HWSD数据更为可信。     

ESP值和黏粒含量对土壤表面封闭作用的影响

降雨导致土壤表面结皮形成封闭是自然现象,它能降低土壤入渗,增加土表径流,导致土壤侵蚀。该文系统地研究了不同性质土壤表面的封闭作用过程,分别确定封闭过程中的物理机械作用和化学作用。试验采用了具有不同土壤交换性钠百分率(ESP)值(2、5、10、20)和黏粒含量(10％、20％、40％、60％)的4种土壤进行降雨模拟试验,通过土壤表面播撒磷石膏(PG)(2000 kg/hm²)和PG与聚丙烯酰胺(PAM)(PG 2000 kg/hm²+PAM 20 kg/hm²)混合物的处理,分别抑制了土壤的化学封闭和物理封闭,论述了ESP值和黏粒含量对土壤化学封闭和物理封闭作用的影响,结果表明：在高ESP值土壤中,化学封闭作用占土壤封闭的主导作用;低ESP值土壤中,土壤的物理封闭作用增大。当黏粒含量较低时,土壤物理封闭作用较低;当黏粒含量较大时,土壤物理封闭作用显著增大。     

开封市城市土壤磁化率空间分布及对重金属污染的指示意义

建立基于土壤磁化率的重金属污染等级标准可为土壤重金属污染评价提供更为简便的磁学方法。采集开封市城市土壤表层样品99个,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量以及低频磁化率(χLF)和高频磁化率(χHF)。采用普通Kriging插值法探讨χLF的空间分布,污染负荷指数(PLI)评价土壤重金属污染程度,并在PLI与χLF相关分析的基础上建立了基于χLF的土壤重金属污染等级标准。结果表明,开封市城市土壤各样点7种重金属的平均PLI为2.53,呈中度污染,Cd是最主要的污染因子。土壤χLF平均值为125.7×10-8m3kg-1,总体上由东南向西北递减,高值区出现在东南部、老城区北部和陇海铁路沿线附近。各样点土壤重金属PLI与其χLF的回归方程为PLI=0.011χLF+0.320(r=0.663),呈极显著正相关(p0.01)。用土壤χLF可以评价开封市城市土壤重金属污染程度:当土壤χLF≤62×10-8m3kg-1时,为无污染;当62×10-8χLF≤153×10-8m3kg-1时,为轻度污染;当153×10-8χLF≤244×10-8m3kg-1时,为中度污染;当χLF244×10-8m3kg-1时,为强度污染。     

古水稻土与现代水稻土硝化活性的比较

根据最新的考古发现，中国种植水稻的历史可以追溯到公元前4000多年。据考证，位于长江三角洲的昆山市正仪镇绰墩山古水稻土遗址的地下42～57cm与100～116cm均为古水稻土层，历史耕作时间分别距今约3320a和6280a。硝化细菌在耕作土中的数量及其硝化强度被认为是土壤肥力的指标之一，在土壤氮素循环中起着重要作用，氨氧化细菌在硝化作用过程中将铵氧化为亚硝酸盐，实现亚硝化作用，是硝化过程中必不可少的步骤，同时也是其限速反应。本试验比较研究古水稻土与现代水稻土硝化活性的差别，观察氨氧化细菌沿土壤深度的分布规律，对揭示古水稻土在长期埋藏于土壤深层后的硝化功能演变具有积极的指示意义。     

澧阳平原古水稻土有机质红外光谱特征

澧阳平原杉龙岗古水稻土遗址剖面中不同耕作年限、不同环境条件、不同深埋的有机质的积累与迁移变化明显。以澧阳平原杉龙岗古水稻土遗址为研究对象,采用溴化钾压片法对剖面中古水稻土和现代耕作水稻土进行红外光谱测定,分析土壤中有机质的官能基团以及各基团的结构特征。结果表明,古水稻土官能基团的振动主要集中在卤素化合物和无机化合物,有机质对古水稻土官能团影响很大,其中,古水稻土中波数1 882 cm-1(烯烃碳)在去有机质后吸收峰弱化;古水稻土中波数为1 631~470 cm-1段,逐渐形成苯环、烯烃化合物且芳构化程度增加,卤素和无机化合物的结合力增强。由一阶导数可知,古水稻土与现代耕作水稻土相差不大,在去有机质后,波峰均被弱化且FD值峰值均小于去有机质前FD值。