论文部分内容阅读
陕西关中平原是陕西省重要的粮食生产基地,塿土是该区主要的土壤类型。本研究以陕西武功农田土壤为研究对象,分析土壤剖面中水稳性团聚体的分布及其稳定性,同时对土壤大量元素养分和微量元素养分的分布及周转机制进行研究,并结合同位素质谱分析技术,探索土壤有机碳的来源,旨在为该区农田土壤资源的合理利用提供理论依据和数据参考。主要的研究结果如下:(1)在耕作层、古耕层及钙积层中,土壤团聚体含量随粒径的减少呈“高-低-高-低-高”型分布;在粘化层和母质层中,土壤团聚体含量呈“低-高-低-高”型分布。耕作层和古耕层中均以>5 mm粒径团聚体为主,而母质层中则以<0.25 mm粒径团聚体为主,粘化层和钙积层土壤中以>0.5 mm和<0.25 mm粒径团聚体为主。平均重量直径和几何平均直径与>5 mm团聚体含量呈极显著正相关关系,与<2 mm粒径团聚体含量呈显著负相关关系,而土壤分形维数与2-5 mm粒径团聚体含量呈极显著负相关关系,与<0.25 mm粒径团聚体含量呈极显著正相关关系。(2)塿土剖面土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳含量均表现为随土层不断加深而逐渐减少,且减少的速度逐渐降低。磷素则在耕作层中含量较高。土壤钾素整体上随土层加深呈“高-低-高-低-高”型分布。土壤碳酸钙含量表现为钙积层>母质层>古耕层>耕作层>粘化层。根据第二次全国土壤养分普查分级标准,该剖面土壤有机碳及全氮含量处于相对较低的水平,磷素储量中等,钾素储量丰富。(3)团聚体土壤有机碳和全氮含量与>5 mm团聚体含量呈极显著正相关关系,与0.5-1 mm、0.25-0.5 mm及<0.25 mm粒径团聚体含量呈极显著负相关关系;土壤全磷含量与>5 mm粒径团聚体含量呈显著正相关关系,与0.5-5 mm粒径土壤团聚体含量呈显著正相关关系;土壤微生物量碳与>5mm粒径团聚体含量有关;速效磷含量与2-5 mm团聚体含量有关。团聚体分形维数与土壤有机质和全氮含量均呈极显著负相关关系,与土壤全钾含量呈显著正相关关系,而与土壤全磷含量之间不存在相关关系。(4)土壤剖面<0.25 mm粒径团聚体中有机碳、全氮含量随土层的加深表现出先升高,再降低的变化。各粒径团聚体中全磷含量随土层逐渐加深呈“高-低-高”分布。土壤各粒径团聚体全钾含量则随土层的加深呈“高-低-高-低”分布。在土壤团聚体有机碳和养分分布方面,土壤有机碳和养分主要分布于>5 mm粒径的团聚体中,且随土层的加深,该粒径团聚体中有机碳分布逐渐减少,<0.25 mm粒径大小的团聚体有机碳储量则相反。(5)剖面土壤铁、锰、铜和锌含量分别在3.47-4.12%、707-880 mg/kg、23.7-29.2 mg/kg和67.4-97.6 mg/kg之间,且均在粘化层中达到最高,土壤各粒径团聚体的微量元素含量因土壤层次而异。粘化层、钙积层及母质层中,<0.25 mm粒径团聚体中铁、锰含量低于其它粒径团聚体,而锌含量高于其他粒径团聚体。各粒径团聚体微量元素在土层间的分布状况与大量元素养分的分布状况一致。土壤团聚体铜、锌含量与有机碳、全氮含量关系密切。(6)土壤有机碳δ13C值的垂直分布表现出先增加后降低的变化特征,且各粒径团聚体有机碳δ13C值不同。土壤有机碳中55.91-84.09%来源于C3植物,15.91-44.09%来源于C4植物,说明土壤有机碳主要来自C3植被,土壤形成的不同时期,地面生长C3和C4植被的比例不同。土壤有机碳含量与δ13C的关系可以反映有机质的分解程度,因此,钙积层以上,土壤有机质的分解程度较低,而钙积层以下,土壤有机碳则分解程度高,且有机碳性质趋于稳定。