大气沉降对我国东部不同气候带玄武岩发育土壤的养分补给贡献研究

Nutrient element is an essential material foundation for soil and ecosystems, and it even affects the productivity of terrestrial ecosystems. Besides weathering of mineral, the contributions of nutrient element from atmospheric deposition have often been ignored. We will select typical basalt-derived soil during different region and climatic zone in eastern China, aiming to analyze the morphological features, general physical and chemical characteristics, nutrient elements, trace elements and Sr-Nd-Ba isotopes characteristics by pedogenesis and isotope geochemical methods. Values of elemental and isotope for soils, bedrocks, plant and atmospheric deposition were measured to systematically understand the features of pedogenesis and zonality, and to identify sources of nutrients from atmospheric input to soils in eastern China. We also calculated the accretion rates of atmospheric input to quantify its contributions to soils. These would be favorable to grasp of pedogenesis and global biogeochemical cycles.

矿质养分是土壤和植物生态系统发挥功能的物质基础，决定着陆地生态系统的生产量。除矿物风化外，大气沉降对土壤养分元素的补给作用和相对贡献经常被忽视。本研究拟在我国东部不同区域和气候带选取具有代表性的玄武岩发育土壤，采用土壤发生学和稳定同位素地球化学方法，研究土壤剖面形态、理化属性、养分元素、痕量元素及Sr-Nd-Ba同位素等特征，并结合大气沉降、母岩、植物中的相应元素和同位素值，揭示我国东部玄武岩分布区土壤的发生学特征和地带性特点，探究大气沉降对我国东部不同区域土壤发生、物质来源、养分生物地球化学循环的重要影响，估算大气沉降对土壤养分补给的相对贡献，并计算我国东部历史时期的大气沉降速率，为理解我国土壤的发生演化、地球关键带的物质循环提供可靠的科学理论依据。

除矿物风化外，大气沉降在土壤发育和陆地养分循环中的作用经常被忽视。本研究以我国东部不同气候带玄武岩发育土壤为研究对象，采用土壤发生学和稳定同位素地球化学方法，系统分析我国东部玄武岩发育土壤的粒度组成、元素及同位素特征，探究大气沉降对我国东部土壤发生、养分生物地球化学循环的重要影响，取得了如下研究成果：.（1）通过系统野外调查和土壤剖面形态特征、去除黏粒的粉粒含量、母质均一性系数等多项指标，判定土壤物质来源的均一性，表明本研究挑选的具有不同年龄玄武岩发育土壤其剖面内和剖面间的土体是由同种母质发育而成，为后续开展大气沉降的研究和理解土壤的发生演化与大气物源贡献奠定基础。.（2）通过我国东部不同气候带玄武岩发育土壤的理化性质、常量和痕量元素特征分析，揭示我国东部玄武岩分布区土壤的发生学特征和地带性特点。土壤粒度特征研究表明，土壤的粒度组成具有较好的相似特征，风尘基本粒级在表层显著升高，指示土壤粒度受到母质与大气沉降双重影响。.土壤剖面微量元素含量与母岩十分接近，进一步验证了母岩的物源继承性。随着风化作用的加强，微量元素表现不同程度富集现象。稀土元素分布模式均呈轻稀土富集，Ce显著正异常趋势。热带、亚热带和温带地区土壤的LREE/HREE和δCe比值图解差别明显，且有随土壤年龄增加而逐渐增加的趋势。.（3）不同气候带玄武岩发育土壤的Sr-Nd同位素特征和大气降尘的物源贡献率，均指示土壤同时受到来自玄武岩母岩和陆源大气沉降的影响，且随着土壤发育年龄的增加，大气降尘对土壤的贡献率也相应增大。依据土壤样品的Sr87/Sr86、Nd143/Nd144 和Pb207/Pb206 同位素比值，结合母质和大气沉降的同位素端元值，估算大气沉降对土壤的贡献，揭示大气沉降对不同地区成土过程的重要影响。.通过本项目的研究工作，发表文章7篇（其中4篇SCI检索，3篇中文核心），获得国家发明专利和实用新型专利各1项。本研究结果可为深化理解土壤发生演变和地球关键带物质循环提供可靠的科学依据。