本文關鍵詞：典型灘涂圍墾區(qū)土壤理化性質(zhì)和磷形態(tài)演變，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國人口眾多,土地資源短缺,為緩解人地矛盾,大面積的潮灘被圍墾為農(nóng)田。作為植物必須的營養(yǎng)元素,土壤中磷的含量及形態(tài)對于土壤肥力有重要作用,而目前缺乏針對圍墾土壤磷形態(tài)的系統(tǒng)研究,在百年尺度之上研究磷形態(tài)演化的研究還是空白。本文以江蘇省大豐市沿海灘涂及圍墾區(qū)為典型研究區(qū),采用以空間換時間的思路,結(jié)合歷史資料整理和遙感解譯手段將研究區(qū)按圍墾利用年限劃分為五種類型,由老至新分別為：圍墾90年左右E區(qū)、圍墾60年左右的D區(qū)、圍墾30年左右的C區(qū)、圍墾10年左右的B區(qū)和潮間帶未圍墾區(qū)(A區(qū))。研究區(qū)南北長約56km,東西寬19～38 km,面積約為1600 km2。共采集表層土壤和沉積物樣品(0～20 cm)241個(其中潮灘沉積物60個),剖面(0～200 cm)土壤和沉積物采樣點20個。采樣點均勻分布于各個分區(qū),保證每個分區(qū)表層土壤或沉積物數(shù)量大于40個,剖面采樣點4個。根據(jù)土地利用方式樣品又可分為農(nóng)田土壤、魚塘沉積物、潮灘沉積物和荒地土壤4類。測定了pH、含鹽量、粒度、有機碳、無機碳、常量元素含量等土壤理化性質(zhì),并且針對圍墾區(qū)土壤和沉積物的富鈣特征,首次將SEDEX法引入土壤的磷形態(tài)分析中,此方法將鈣結(jié)合態(tài)磷分為自生鈣磷和原生碎屑磷灰石磷。以潮灘沉積物作為對照,研究了圍墾后土壤理化性質(zhì)及磷形態(tài)含量的變化及其隨圍墾時間的演變,對比分析了不同土地利用方式、不同作物下土壤理化性質(zhì)及磷形態(tài)的差異,并且通過相關分析、通徑分析、因子分析等統(tǒng)計方法揭示了磷形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化及其與土壤理化性質(zhì)的關系。主要的研究結(jié)論如下：1)潮灘沉積物受水動力條件的影響很大,粒度及元素含量在光灘、泥草灘和近岸灘呈現(xiàn)明顯的分異。潮灘沉積物圍墾后,粒度組成有明顯變化。主要表現(xiàn)在隨圍墾時間增加砂粒含量呈指數(shù)形式逐漸減少,粉砂含量呈指數(shù)形式逐漸增加,粘粒含量變化較小。2)潮灘沉積物圍墾后pH及含鹽量均有顯著的下降,pH均值從8.74下降到8.42,含鹽量均值從7.57 gkg-1下降到1.88 g kg-1。pH隨圍墾年限增加呈指數(shù)形式降低,超過30年后pH趨于穩(wěn)定。含鹽量隨圍墾時間增加呈有理函數(shù)形式逐漸降低。鹽分離子組成上以Na+及C1-為主,隨著圍墾時間的增加,Na+、Cl離子的相對含量逐漸減少,Ca2+、Mg2+、SO42-離子相對含量增加。pH及含鹽量在剖面上大多表現(xiàn)為隨深度增加而增加,說明了鹽分的淋溶過程未完全。3)潮灘沉積物中以碳酸鹽碳為主,隨著圍墾利用時間的增加碳酸鹽碳含量逐漸減少,而有機碳含量逐漸增多。TOC隨圍墾時間呈指數(shù)形式增加,超過60年后趨于穩(wěn)定,碳酸鹽碳隨圍墾時間呈線性減少。在土壤剖面上,有機碳呈現(xiàn)表層富集現(xiàn)象,而碳酸鹽碳表層含量偏低,這是植物土壤小循環(huán)及土壤淋溶淀積過程共同導致的。4)因子分析表明,研究區(qū)土壤和沉積物圍墾過程中主要受粒度效應、生物富集作用、脫鈣作用及脫鹽作用的影響。各因子得分的空間分布趨勢主要沿海陸梯度遞變,但同時也受到土地利用方式及人為施肥的影響。5)潮灘沉積物中TP含量與黃河沉積物磷含量較為接近,說明了母質(zhì)受古黃河影響較大。圍墾后TP含量顯著大于潮灘沉積物含量,并且隨著圍墾時間逐漸增加。TP在空間上表現(xiàn)為有沿海向內(nèi)陸遞增,但也受到土地利用方式的影響,TP在水田土壤中的含量小于旱地土壤,高值區(qū)出現(xiàn)在施肥較多的蔬菜地集中區(qū)。地統(tǒng)計分析表明TP呈現(xiàn)出高度的空間自相關性,具有各向異性的特征,各向異性呈現(xiàn)的方向在160。附近,大體與海岸線平行。TP在剖面上均表現(xiàn)為表層富集(0-20cm),深層含量下降明顯且變化較小,但個別點仍出現(xiàn)磷的下滲。隨著圍墾進行,TOC：TP呈現(xiàn)增加趨勢,而C03-C：TP則顯著下降,這表明磷的富集伴隨著有機質(zhì)的積累及CaCO3的淋失。同時Ca：P的下降也暗示了圍墾過程中穩(wěn)定鈣磷礦物向活性次生鈣磷的轉(zhuǎn)化。6) ExP、FeP、CaP、DeP和OP在潮灘沉積物中的平均含量分別為16.3、10.6、58.7、477.8及55.1 mg kg-1,圍墾區(qū)樣品ExP、FeP、CaP、DeP及OP的平均值分別為48.3、82.5、315.9、284.9和117.5 mg kg-1。圍墾后ExP、FeP、CaP及OP分別增加了2.0倍、6.8倍、4.4倍及1.1倍,而DeP則減少40%。CaP隨圍墾時間呈指數(shù)形式逐漸增加并在60年后趨于穩(wěn)定,而DeP呈指數(shù)形式逐漸減少。OP隨圍墾時間逐漸增加,但圍墾時間超過60年后有所下降。ExP及FeP總體上也呈現(xiàn)增加的趨勢,但受土地利用方式影響較大。在魚塘沉積物及施肥較多的蔬菜地土壤中ExP和FeP的含量很高,而且旱地土壤的CaP含量相對較高,水田土壤FeP相對較低。潮灘磷形態(tài)空間分布受地形及水動力影響,呈現(xiàn)出明顯的粒度效應。CaP及OP含量表現(xiàn)為：近岸灘泥草灘光灘,而DeP表現(xiàn)為相反趨勢：近岸灘泥草灘≤光灘�？臻g分布上,ExP、FeP、CaP及OP均呈現(xiàn)由沿海向內(nèi)陸增加的趨勢,DeP呈現(xiàn)由沿海向內(nèi)陸遞減的趨勢。在土壤剖面上,ExP及OP呈現(xiàn)出表層富集的現(xiàn)象,而深層含量穩(wěn)定。DeP出現(xiàn)隨深度增加而含量減少的趨勢,而CaP、FeP規(guī)律性不明顯。圍墾顯著增加了土壤剖面中CaP和OP的含量,而DeP含量減小。7)通徑分析表明,圍墾過程中TP的增加主要是CaP的增加引起的,而且揭示了FeP向CaP及ExP的轉(zhuǎn)化。因子分析結(jié)果表明磷形態(tài)受自然成土過程和人類活動共同影響。TP、ExP、FeP主要受人類活動的影響,OP則主要受自然成土過程的影響,而CaP受著自然成土過程和人類活動的共同影響。除DeP與pH及含鹽量有正相關性外,其它磷形態(tài)與pH及含鹽量有負相關性。DeP主要分布于粗顆粒物中,而其它形態(tài)磷主要分布于細顆粒物中。除DeP外,其它磷形態(tài)與有機質(zhì)有顯著的正相關性,與Cl、Sr及CaCO3有負相關性,說明各磷形態(tài)的富集伴隨著有機質(zhì)的富集及脫鹽脫鈣作用。8)ExP與土壤有效磷含量呈顯著正相關,能夠指示土壤磷的有效性。自生鈣磷的富集和原生磷灰石磷的減少是濱海鈣質(zhì)土壤圍墾過程中磷形態(tài)演化的主要特征。自生鈣磷是由碳酸鈣的分解提供的Ca2+,和施肥及其他形態(tài)磷的轉(zhuǎn)化提供的磷酸根離子,在堿性條件下形成的。鈣結(jié)合態(tài)磷的細分能夠提供更深入的土壤磷形態(tài)的信息,基于SEDEX法的長期施肥實驗及機理模擬實驗將有助于幫助我們理解土壤磷形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化及磷形態(tài)數(shù)據(jù)的指示意義。
【關鍵詞】：圍墾 磷形態(tài) 土壤時間序列 灘涂
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S153
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 背景及選題15
• 1.2 文獻綜述15-28
• 1.2.1 圍墾后土壤理化性質(zhì)的演變15-18
• 1.2.2 自然成土過程中磷形態(tài)演變18-20
• 1.2.3 土地利用和管理對磷形態(tài)的影響20-24
• 1.2.4 磷形態(tài)及影響因素24-28
• 1.3 研究內(nèi)容28-29
• 第二章 研究區(qū)及研究方法29-39
• 2.1 研究區(qū)概況29-34
• 2.1.1 自然地理概況30
• 2.1.2 地質(zhì)背景30-31
• 2.1.3 土壤概況31-32
• 2.1.4 土地資源利用特征32-34
• 2.2 樣品采集及處理34-36
• 2.2.1 采樣方案34
• 2.2.2 樣品采集與處理34-36
• 2.3 實驗方法36-38
• 2.3.1 土壤常規(guī)分析36-37
• 2.3.2 磷形態(tài)連續(xù)提取37-38
• 2.4 統(tǒng)計方法38-39
• 第三章 灘涂圍墾前后土壤理化性質(zhì)的演變39-66
• 3.1 潮灘沉積物組成及分異39-43
• 3.1.1 潮灘沉積物組成的影響因素42-43
• 3.2 土壤和沉積物粒徑分布特征43-48
• 3.2.1 土壤和沉積物粒徑統(tǒng)計特征43-46
• 3.2.2 土壤和沉積物粒度空間分布46-48
• 3.3 土壤和沉積物pH、鹽分的分布特征48-55
• 3.3.1 表層土壤和沉積物pH、鹽分的統(tǒng)計特征48-52
• 3.3.2 土壤和沉積物pH及含鹽量剖面特征52-53
• 3.3.3 土壤和沉積物pH和含鹽量的空間分布53-55
• 3.4 土壤和沉積物碳的分布特征55-60
• 3.4.1 表層土壤和沉積物碳的分布特征55-57
• 3.4.2 土壤和沉積物碳的剖面分布特征57-58
• 3.4.3 土壤和沉積物碳的空間分布特征58-60
• 3.5 圍墾區(qū)土壤性質(zhì)演變的影響因素60-65
• 3.6 小結(jié)65-66
• 第四章 土壤和沉積物總磷的分布特征66-74
• 4.1 表層土壤和沉積物的TP含量的統(tǒng)計特征66-68
• 4.2 土壤和沉積物TP的空間分布特征68-71
• 4.2.1 表層土壤和沉積物TP的空間分布68-69
• 4.2.2 土壤和沉積物總磷的剖面分布特征69-71
• 4.3 土壤和沉積物C：P及Ca：P的分布特征71-73
• 4.4 小結(jié)73-74
• 第五章 土壤和沉積物磷形態(tài)分布特征74-89
• 5.1 潮灘沉積物磷形態(tài)分布特征及影響因素74-76
• 5.1.1 潮灘沉積物磷形態(tài)分布特征74-75
• 5.1.2 潮灘沉積物磷形態(tài)的影響因素75-76
• 5.2 圍墾后磷形態(tài)的演變76-81
• 5.2.1 不同分區(qū)磷形態(tài)的差異77-80
• 5.2.2 不同土地利用方式下磷形態(tài)的差異80
• 5.2.3 耕作方式對土壤磷形態(tài)的影響80-81
• 5.3 磷形態(tài)的空間分布81-88
• 5.3.1 表層磷形態(tài)的空間分布81-84
• 5.3.2 磷形態(tài)的剖面分布84-88
• 5.4 小結(jié)88-89
• 第六章 磷形態(tài)的影響因素與指示意義89-105
• 6.1 磷形態(tài)之間的關系89-91
• 6.2 磷形態(tài)含量與土壤性質(zhì)及組成的關系91-97
• 6.2.1 pH及含鹽量組成對磷形態(tài)的影響92-94
• 6.2.2 粒度效應對磷形態(tài)的影響94-95
• 6.2.3 磷形態(tài)與土壤元素的相關性95-97
• 6.3 磷形態(tài)的演化及其指示意義97-103
• 6.3.1 磷的生物有效性97-98
• 6.3.2 圍墾過程中磷的演化98-101
• 6.3.3 自生鈣磷的形成及指示意義101-103
• 6.4 小結(jié)103-105
• 第七章 結(jié)論與展望105-108
• 7.1 結(jié)論105-106
• 7.2 創(chuàng)新點106-107
• 7.3 不足與展望107-108
• 參考文獻108-117
• 致謝117-118

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  本文關鍵詞：典型灘涂圍墾區(qū)土壤理化性質(zhì)和磷形態(tài)演變，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：295083