亚热带典型白云岩喀斯特区土壤磁化率特征及环境意义——以贵州施秉黄洲河流域为例
贵州施秉喀斯特以独特的热带-亚热带白云岩喀斯特特征被列入世界自然遗产名录，是全国乃至全球研究亚热带白云岩喀斯特的绝佳场所。喀斯特地区极易流失的土壤易导致石漠化，使得土壤变得更加贫瘠，因此对白云岩喀斯特地区土壤的研究具有显著意义。 土壤磁学是土壤科学的一个新领域，可以反映母质、气候、植被、水文和人类活动等综合信息。本研究以贵州施秉白云岩喀斯特世界遗产地黄洲河流域为研究区域，通过测量分析表层和剖面土壤磁化率特征及土壤养分特征，探讨白云岩区土壤磁化率空间分布特征及环境指示意义，将丰富施秉喀斯特世界自然遗产地土壤资源的相关研究，为监测遗产地土壤迁移与环境演变过程提供依据，同时为后续高效的土壤磁学技术应用在喀斯特地区土壤侵蚀、石漠化防治等领域提供理论参考。主要研究结论为： （1）白云岩喀斯特区土壤养分呈现以下特征：表层土壤中，土壤pH值平均值为6.92；水解氮最不稳定，全氮最稳定；全氮、全磷、全钾含量平均值分别为1.61、0.70、20.36g?kg-1；水解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为：59.79、8.90、108.75mg?kg-1；C:N、C:P、N:P比值分别是18.14、23.87、2.11，低于全国水平。剖面土壤中，pH值平均值为6.48，近基岩层土壤pH值最低，且规律性不明显，整体上变化不大；水田土壤有机碳表现出从表层向下逐渐减少的变化特征，但林地和旱地则相反；全氮含量的变化与有机碳沿的变化高度一致；全磷和有效磷含量随土层深度增加呈现降低趋势；全钾和速效钾在40cm土层后保持稳定趋势。除0-10cm土层土壤P含量与N:P之间外，其余不同土层深度土壤C、N、P含量与化学计量比之间存在显著的二次函数关系。各土壤养分之间存在一定的相关关系。有机碳含量远高于全国表层土壤，有机碳和全氮含量丰富，全磷含量最适宜。坡度、坡向、气候条件和人类活动是影响土壤养分的主要因素，其中人类活动深刻影响表层土壤养分的聚集。 （2）白云岩喀斯特区表土磁化率呈现以下特征：χlf变化范围为6~69.04×10-8?m3?kg-1，平均值为26.03×10-8?m3?kg-1，与其他区域相比较低，表土磁化率以低频磁化率为主；χfd变化范围为0.5~13.69%，绝大部分表土以SP颗粒为主，但有6%的表土中基本不含有SP颗粒；χlf和χfd的均为中等变异强度，变异系数为57.40%、43.32%，。χlf和χfd的空间分布均分为四个等级，与土地利用类型、人类活动范围、高程相关。χlf和χfd分布最高的区域主要土地利用是林地，最低的是水田。土壤pH值与χlf存在正相关关系，与χfd呈负相关关系，但均为达到显著水平；有机碳与χlf、χfd呈现正相关关系；全氮、水解氮、全钾、全磷、有效磷、速效钾与χlf、χfd之间存在一定的相关关系，可表明这些养分含量与亚铁磁性矿物也存在相应关系，致使磁化率值变高或降低，反映了亚铁矿物与土壤养分赋存的矿物具有一定的关系。 （3）白云岩喀斯特区剖面土壤磁化率呈现以下特征：表土χlf大于底层χlf；有林地和旱地土壤剖面的表土χlf增强，主要因素是成土作用和耕作方式。有林地以母质层为主的土层成土作用强，且绝大部分土壤中超细磁性矿物含量gt;75%；旱地剖面土壤同时含有超细磁性矿物和粒径更粗的非超细磁性矿物；水田土壤在0-10cm、50-60cm、70-80cm、80-90cm四个土层土壤中SP颗粒含量gt;75%，其余土层土壤同时含有SP颗粒和粒径更粗的非超细磁性矿物。总体上，旱地土壤剖面χlf和χfd与pH值、有机碳、全氮、全钾呈负相关关系；水田土壤剖面χlf和χfd与有机碳之间呈正相关关系，其他养分参数与χlf之间是正相关关系，与χfd之间是负相关关系，但都未达到显著水平；有林地土壤剖面χlf与有效磷、全钾、速效钾、有机碳之间显著正相关，χfd与有机碳之间显著负相关。 （4）白云岩喀斯特土壤磁化的环境指示意义。研究区域表土磁化率以低频磁化率为主，χlf与其他区域相比较低。χfd变化范围为0.5~13.69%，初歩认为研究区土壤发育程度较高，绝大部分表土以SP颗粒为主，但有6%的表土中基本不含有SP颗粒；研究区的土壤随着成土风化作用的进行，因成土作用形成的磁性颗粒逐渐增多，导致土壤的磁化率增强。从剖面土壤磁化率变化特征来看，随着土层深度的增加，旱地、水田、有林地土壤磁化率χlf呈逐渐减小的变化趋势，在0~30cm耕作层土壤χlf较高，进一步表明0~30cm耕作层受到人类农业活动的频繁影响，导致土壤磁化率增强明显，而耕作层下部土壤受人类活动的影响较少，30cm以下土壤相对人类活动产生的磁性矿物，由气候及生物化学因素导致的成土作用对土壤磁性的影响更为显著，且符合弱磁性基岩发育土壤铁铝化过程的一般规律，土壤磁性主要由磁赤铁矿贡献。
喀斯特地区;土壤磁化率;世界自然遗产;亚热带;空间分布
贵州师范大学
硕士
地理学
肖时珍;喻阳华
2021
中文
S153.2
2021-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）