茶园土壤磁性特征及其对有机碳变化的指示意义研究

Soil magnetic properties measurement methods have been successfully applied to soils study in several fields, these techniques are fast, economical and non-destructive. So far, studies concerning the analyses of the soil magnetic properties in the soil profiles of tea plantations have not been reported. Based on previous work, this project is proposed to investigate the soil magnetic properties of tea plantations and analyze the relationship between soil magnetic properties and organic carbon . The tea plantations and surrounding forests and agricultural soil in Pu'er, Yunnan Province will be taken as an example. 6 Profiles will be collected from tea plantations and forests and agricultural soil respectively in order to represent different types of vegetation. 18 profiles will be collected for three soil types, 16 samples in every profile. Magnetic measurements, physical and geochemical studies will be carried out on samples . Magnetic susceptibility, hysteresis parameters plan to be measured. Additional analysis of κ-T curve will be conducted for selected sample. The magnetic properties of tea plantations soil profiles will be analyzed in detail and compared with those of forests and agricultural soil , and the soil organic carbon change of profiles will be researched in order to investigate the correlation with magnetic properties. Combining with physical and chemical characteristics of soil samples, comprehensive analysis of the causes that arise the change of magnetic properties and organic carbon and mechanism of existing relationship will be conducted. Based on all analysis, the significance of magnetic parameters on the change of organic carbon will be investigated .The results will contribute to explain the mechanism of magnetic mineral formation in soil and provides important information for the evaluation process of soil evolution and indirect estimation of the total soil carbon.

土壤磁性测量成功的应用于多个土壤研究领域，该方法具有快速、成本低和非破坏性的特点。茶园作为一种重要的土地利用类型，有关茶园土壤的磁性研究至今未见报道。本项目结合前期研究，拟以云南西双版纳大渡岗茶园为研究对象，采集茶园土壤剖面和周边森林、耕地对照剖面各6条，共18条，140cm深，每条剖面采集16个样品。测定样品各类磁参数、磁滞回线和代表性样品的κ-T曲线，研究茶园土壤磁性的变化特征，分析土壤中磁性矿物类型、磁畴状态，并与森林和耕地土壤磁性特征进行对比；测定总有机碳及活性有机碳浓度，分析土壤有机碳的变化特征，研究磁性参数与有机碳变化之间的关系；结合土壤物理、化学性质分析，综合研究影响土壤磁性和有机碳的因素，探讨土壤磁性和有机碳相关的机理及土壤磁性参数对有机碳变化的指示意义。研究结果为认识茶园土壤磁性特征提供案例，并有助于了解土壤中磁性矿物的形成机制，为利用磁性参数指示土壤有机碳变化提供依据。

土壤磁性测量广泛应用于土壤研究的多个领域，该方法具有快速、非破坏性等优点。本课题选择茶园土壤磁性特征为主要研究内容，并与森林和耕地土壤对比，分析引起磁性差异的原因，对认识土壤中磁性矿物的形成与转变化机制有重要帮助。与此同时，开展茶园土壤有机碳分布特征及其影响因素研究，茶园作为一种人类主导的生态系统，在中国广泛种植。土壤有机碳库是受人类影响最大的碳库，其微小变化足以导致大气CO2浓度的显著变化， 研究土壤有机碳浓度变化的影响因素对了解土壤碳库变化以及全球碳循环具有重要意义。在弄清土壤磁性和有机碳浓度的分布规律和影响因素的基础上，探讨了土壤磁性与有机碳之间的关系和可能机制，对利用磁参数指示有机碳的可行性进行分析，研究结果为利用磁性参数指示有机碳变化奠定基础。通过前期工作按照任务书的计划完成了研究内容，达到了预期目标。取得的主要成果如下：.（1）采集了茶园、森林和玉米地的土壤剖面合计27条，进行了详细的磁参数测试，分析得到研究区土壤磁性结构特征，并对三种利用方式进行了对比。该结果将为了解茶园土壤磁性特征提供一个案例。.（2）研究了土壤磁参数与理化参数、各种化学元素以及不同形态氧化铁的关系，阐明土壤环境对磁性的影响。明确土壤中导致引起磁性差异的原因，对认识土壤中磁性矿物的形成与转化机制具有重要帮助。.（3）阐明了茶园、森林和玉米地土壤有机碳垂直变化特征，分析了土壤环境因子对有机碳浓度的影响，利用结构方程模型分析主要影响因子的权重系数，所得结论对制定提高该类型土壤碳储量的措施提供依据。.（4）综合分析了土壤磁性、有机碳浓度和理化参数的关系。明确了土壤磁性和有机碳浓度的关系以及引起磁性和有机碳浓度变化的原因，得出与二者关系最为密切的因素均为氮、磷和硫含量，以及电导率和含水率。 .（5）探讨了土壤磁性与有机碳之间相关的机理。研究结果揭示有机碳的存在有利于土壤中亚铁磁性矿物的生成，可能是研究区磁化率等磁参数与有机碳含量正相关的机理，为利用磁化率指示有机碳含量提供了理论支撑。.（6）探讨了利用土壤磁性参数指示有机碳浓度的可行性。提出低频磁化率测量精度高，速度快，是指示有机碳的理想参数，对大尺度的土壤有机碳评估具有重要意义。.（7）发表SCI收录论文3篇，期刊影响因子累计14.444，最高影响因子为6.551。获批实用新型专利1项。.（8）培养硕士研究生8人。