黑河流域土壤碳酸钙多尺度空间分布特征及其土壤发生学意义

Calcium carbonate is an important component in soils of the arid and semi-arid areas, it not only can significantly influence soil physical, chemical and biological properties, but also can indicate the development of pedogenesis. This application takes calcium carbonate in soils of Heihe river watershed in the arid area of western China as the study object, by using the methods of field observation,physical and chemical analysis,soil thin section and isotope techniques, explores the properties of multiscale spatial distribution of its origins and forms and its significance in pedogenesis as well as its influencial enviornment variables ,establishes the quantitative model on the relations between soil calcium carbonate and enviornmental variables. it can disclose further the enviornmental characteristics during pedogenesis and is helpful for the spatial predication and digital mapping of calcium carbonate as well as hydrological simulation.

碳酸钙是干旱区和半干旱区土壤中重要的组成物质，在很大程度上决定了土壤的物理、化学和生物性状，也可以反映成土环境特征、土壤发育程度和土壤类型。本申请项目拟以我国西部干旱地区黑河流域土壤碳酸钙为研究对象，综合利用野外观测描述、常规理化测定技术以及同位素技术，研究土壤碳酸钙的来源和理化形态的多尺度空间分布特征及其土壤发生学意义，研究影响土壤碳酸钙空间分布的多环境因素，建立土壤碳酸钙与环境协同变量之间的多尺度数学模型。研究成果不仅将有助于进一步揭示黑河流域成土环境特征，完善干旱地区土壤系统分类单元，也有助于土壤碳酸钙空间预测和数字制图以及相关的区域水文模拟。

碳酸钙是西北土壤中重要的组成，影响着土壤物理、化学和生物性状，反映了成土环境特征、土壤发育程度和土壤类型。关于西北黑河流域碳酸钙的报道一是甚少，二是数据老化。为此项目利用了野外观测描述、理化测定以及同位素技术，研究了黑河流域土壤碳酸钙的来源、含量、形态的多尺度空间分布特征、与环境要素的关系以及土壤发生学的意义。.流域内土壤颗粒组成特征分析和同位素特征分析结果表明碳酸钙主要是来自全新世以来的黄土沉积及其迁移，次生碳酸钙形成速率介于5-10.8 g/m2 a，次生碳酸钙占碳酸钙全量的71-100%，上游、中游和下游的碳酸钙含量平均分别为112.20、100.78和71.75 g/kg，1m土体中碳酸钙储量介于1.6-182.6 kg/m2，景观的复杂性程度决定了上游碳酸钙含量分布最为复杂、中游其次，下游相对简单。野外剖面观察发现，上游自然土壤、中游和下游农田的新鲜剖面中无碳酸钙新生体，但中游和下游的自然土壤可见白色的碳酸钙白色粉末和假菌丝体，甚至可见白色钙积层。碳酸钙含量和剖面分布模式与环境要素的关系复杂，上游地区碳酸钙含量与环境要素之间表现出一定相关性（R=0.235*-0.734**），但中游和下游地区相关性较弱，这主要是由于流域内成土要素及其复杂的空间分布。由于碳酸钙含量与淀积的差异导致了发育成土壤类型不同，如上游祁连山区，草毡寒冻雏形土和简育寒冻雏形土中均分异出了钙积、石灰、普通三个亚类；寒性干润均腐土中分异出钙积和普通两个亚类；而中游和下游正常干旱土中钙积、石膏和简育三个亚类。钙积过程广泛分布于整个流域，出现的上界介于10～95 cm，厚度10～≥110 cm，质地介于砂土-黏壤土，pH 7.1～10.1，碳酸钙101.7～464.5 g/kg，依据碳酸钙含量的剖面分布情况，碳酸钙在剖面的分布模式可以分为无、1、2、≥3次多次淀积。总体而言，流域碳酸钙特征空间分布与区域、土壤类型、土地利用类型等因素有关，建立的预测模型尺度多样。.合计已撰写文章14篇，其中已发表文章13篇，其中，8篇英文SCI，1篇英文非SCI，4篇《土壤学报》，1篇《土壤》。研究成果进一步揭示了黑河流域成土环境特征，完善了干旱地区土壤系统分类单元，支撑了流域土壤碳酸钙的空间预测和数字制图以及相关的区域水文模拟。