土垫旱耕人为土发生特性的演变

来源 :中国科学院南京土壤研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tomotar
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塿土,是黄土高原南部关中地区重要的农业土壤之一,广泛分布于渭河超河漫滩各级阶地之上。长期以来,关于塿土覆盖层的成因一直是学者们关注的热点:许多学者认为塿土覆盖层的形成,主要是在发育于马兰黄土的干润淋溶土的基础上,人类长期施用土粪并进行耕作熟化的结果。中国土壤系统分类系统还将满足堆垫表层这一诊断层要求的塿土定义为土垫旱耕人为土。但也有学者认为覆盖层的物质来源以风尘沉积为主。   为了进一步探讨土垫旱耕人为土覆盖层内的物质来源,以及自然因素和人为因素在土垫旱耕人为土形成过程中的相对作用,本研究按照系统分类的要求,根据利用类型和堆垫厚度的不同,在关中地区采集三个土垫旱耕人为土剖面,对样品的微形态、基本理化性质以及元素化学等发生特性进行分析,同时采集三个马兰黄土样品作为土垫旱耕人为土的背景值样品,并进行了理化分析。研究结果表明:   (一)过渡层2BkC和石灰积聚层2Bk:处于全新世早期(?~8500a B.P.),气候干冷,并逐步向暖湿条件转变。这一阶段土壤物质来源为风尘沉积,土壤发育表现为自然过程:粘粒含量、磁化率(x)、有机质(OM)和游离铁(Fed)为全剖面最低值,CaCO3、Sr在该层段淀积,总磷(TP)、有机磷(OP)、无机磷(IP)的变化不是很明显,K、Fe、Al、Ti、Cu、Zn、Pb、Mn、Rb为弱移动元素,由于CaCO3淀积而在该层表现为相对的最低值。总体来说,自然成土作用较弱,人类活动几乎没有对土壤产生影响。   (二)粘质化B层2Bt(YL01、YL02)、粘质化石灰积聚层2Btk(YL03)、干润淋溶表层2A:处于全新世中期(8500~3100a B.P.),气候温暖湿润,喜欢暖湿的C4植物增加。土壤物质来源在三级阶地(YL01、YL02剖面)为风尘沉积,在二级阶地(YL03剖面)包括风尘沉积和次生堆积。土壤发育表现为自然过程:粘粒含量、x、OM和Fed自下而上逐渐增加,且粘粒含量、Fed、x在该层段达到全剖面最大值。颗粒组成变细,具有光定向性粘粒胶膜。YL01、YL02剖面中CaCO3、Sr在该层段强烈淋溶,Na、Mg也有微弱淋溶。弱移动元素K、Fe、Al、Ti、Cu、Zn、Pb、Mn、Rb由于CaCO3淋溶而在该层表现为相对的富集。TP、IP含量由于暖湿气候条件下发生活化流失和植物吸收也在该层表现为低值。微形态的分析结果显示,由于覆盖层厚度的增加,CaCO3在该层段发生复钙淋溶。YL03剖面中,受次生堆积、相对较多的人为堆垫以及灌溉等诸多因素影响,CaCO3的淋溶更为复杂。人类活动对土壤微形态的影响仅体现在2A层中观察到的有机体形成的生物孔隙。总体来说,这一阶段自然成土作用强烈,人类活动影响较弱。   (三)埋藏耕作层Aupb:处于全新世晚期(3100~0a B.P.),气候相对冷干。土壤物质来源在YL01、YL02剖面为风尘沉积和人为堆垫,以风尘沉积为主导;在YL03剖面包括风尘沉积、次生堆积和人为堆垫,以风尘沉积和次生堆积为主导。土壤发育过程表现为自然过程:由于气候相对冷干,粘粒含量、x、OM和Fed在该层段逐渐降低,CaCO3、Sr、Na、Mg的淋溶程度减弱。K、Fe、Al、Ti、Cu、Zn、Pb、Mn、Rb等弱移动元素含量与马兰黄土中含量接近。人类活动对土壤的影响在土壤微结构上表现为孔隙类型和数量的变化,在土壤化学性质上表现为OM、TP、OP、IP含量的增加。总体来说,与下伏干润淋溶层段相比,该层段自然成土作用减弱,人类活动强度增加。   (四)现代耕作层Aup1、Aup2:处于全新世晚期(3100~0a B.P),气候相对冷干。土壤物质来源在YL01、YL02剖面为风尘沉积和人为堆垫;在YL03剖面为风尘沉积、人为堆垫和次生堆积。土壤发育过程表现为自然过程为主,人为过程为辅:粘粒含量、x和Fed较低,但CaCO3、Sr的淋溶依然存在。K、Na、Mg、Fe、Al、Ti、Mn、Rb等元素含量的变化很小。受人为堆垫土粪和施加化肥的影响,OM,TP、IP、OP含量在三剖面明显增加,Cu、Zn、Pb也有一定程度增加,但主要表现在YL03剖面,且集中体现在耕作表层Aup1。人类活动也使Aup1、Aup2中土壤的结构发育更好、孔隙类型和数量增多。总体来说,这一阶段自然成土作用较弱,人类活动对土壤发生特性的影响进一步加强。   总体来说,土垫旱耕人为土形成过程中,自然因素的作用表现为先增强后减弱。人为因素在干润淋溶表层2A以下各层对土壤的影响微乎其微,在2A层以上,即3100年以来,人类活动对土壤的影响强度逐渐增加,在微形态上表现为孔隙、结构和土壤形成物的变化,在其他理化性质上表现为OM、TP、IP和Cu、Zn、Pb的变化。
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