基于时间序列的玄武岩发育土壤大气沉降物源贡献研究

Soil is the most important interface in terrestrial ecosystem, and it is also an important contributor to global biogeochemical cycles. Besides mineral weathering, the contribution of atmospheric input has often been overlooked. Soil chronosequences are valuable tools for investigating rates and directions of pedogenic changes and their modeling as well as for testing theories of pedogenesis. We will select basalt-derived soil chronosequence to study contributions of atmospheric input in typical subtropical zone. We will analyze the general physical and chemical characteristics, trace elemental and Sr, Nd and Pb isotopic geochemistry characteristics to systematically understand the dynamic process of pedogenesis. We will also propose implications of trace elements and isotopes for soil material sources, and calculate the mass fraction of atmospheric-derived and accretion rates of atmospheric input to quantify its contributions to soils. These would be beneficial to understand of environmental pollution repair and pedogenesis in subtropical zone.

土壤是地球各圈层系统相互作用的产物，也是全球生物地球化学循环重要参与者。除矿物风化之外，大气沉降对土壤物源的贡献经常被忽视，在我国的相关研究也比较薄弱。由于土壤时间序列研究在土壤发生、演化上具有重要的价值，并能为土壤发生学理论的验证提供宝贵的信息。因此，本研究以亚热带地区同时受到干、湿沉降双重影响的玄武岩发育土壤时间序列为研究对象，采用同位素地球化学方法，通过对比不同风化水平下土壤发生层次土壤的元素组成、痕量元素和Sr、Nd、Pb同位素特征，系统分析玄武岩发育土壤的发生演化规律及其所受大气沉降的影响，提出指示不同土壤物质来源的痕量元素、同位素组成指标，估算大气沉降对土壤物质组成和含量的相对贡献及大气沉降速率，以期为理解我国亚热带地区土壤的发生演化和地表环境污染整治提供可靠的科学理论依据。

土壤是地球各圈层系统相互作用的产物，也是全球生物地球化学循环重要参与者。除矿物风化之外，大气沉降对土壤物源的贡献经常被忽视。本研究以亚热带地区同时受到干、湿沉降双重影响的玄武岩发育土壤时间序列为研究对象，采用同位素地球化学方法，系统分析不同风化水平下土壤发生层次土壤的粒度组成、元素组成、痕量元素和Sr、Nd、Pb同位素特征，取得了如下研究成果：（1）通过野外土壤剖面形态特征、去除黏粒的粉粒含量等多项母质不连续性判定指标的综合结果，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。（2）不同土壤剖面层次上的粒度组成、频率曲线和粒度参数特征研究表明，土壤粒度受到母质与大气沉降双重影响。土壤样品中大量元素以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主，而K2O、Na2O、CaO、MgO等易溶组分的含量很低；非稳定痕量元素（如Li、Be、Mn、Ce、 Co、Sc、Sr和Ba等），在亚热带地区强风化条件下均发生了较大程度的迁移。（3）新嵊盆地玄武岩发育土壤的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。.通过本项目的研究工作，发表文章5篇（其中2篇SCI检索，1篇EI检索），获得实用新型专利1项。本项目的研究，为理解我国亚热带地区土壤的发生演化和地表环境污染整治提供可靠的科学理论依据。