摘 要

为了探究土壤有机质在土壤剖面的分布特征，本课题以安徽宣州区土壤为研究对象，测定各土层有机质含量，全氮含量，分析农田，菜地，果园3种不同耕作方式下土壤有机质含量和分布的特征，并利用Spass分析了耕层土壤中有机质和全氮的相关性。结果表明，土壤有机质和全氮的含量随土壤深度增加呈降低的趋势，有机质在耕作层的含量为菜地＞农田＞果园，土壤有机质和全氮显著相关。分析土壤剖面上有机质的分布特征并进一步研究该类土壤剖面上有机质对土壤养分状况、评价生产能力、农田土壤可持续利用重要作用。

关键词：土壤剖面；土壤有机质；全氮

Distribution Characteristics of Organic Matter in Soil Profile

ABSTRACT

In order to explore the distribution characteristics of soil organic matter in soil profiles, the soil of the Xuanzhou area in Anhui Province was used as the research object to determine the content of organic matter and total nitrogen in each soil layer, and to analyze the soil organic matter content under three different farming methods: farmland, vegetable plot, and orchard. And the characteristics of the distribution and the use of Spass analysis of the correlation between organic matter and total nitrogen in the plough layer soil. The results showed that the content of soil organic matter and total nitrogen decreased with increasing soil depth. The content of organic matter in the tillage layer was vegetable fieldgt; farmlandgt; orchard, and soil organic matter and total nitrogen were significantly correlated. Analyze the distribution characteristics of organic matter on the soil profile and further study the organic matter on the soil profile to the soil nutrient status, evaluation of production capacity, and the important role of farmland soil sustainable utilization.

Key words: Soil Profile；Soil organic matter；Total nitrogen

目 录

第一章绪论 1

1.1研究目的和意义 1

1.2国内外研究进展 1

1.2.1国外研究进展 1

1.2.2国内研究进展 2

1.3研究内容与技术路线 3

1.3.1研究内容 3

1.3.2技术路线 3

第二章材料与方法 5

2.1研究区概况 5

2.1.1位置面积 5

2.1.2地形地貌 5

2.1.3气候类型 5

2.1.4水文条件 6

2.1.5土壤类型和土地资源 6

2.2数据源获取 7

2.2.1土壤样品采集及记录 7

2.2.2全氮的测定 7

2.2.3有机质的测定 7

2.3研究方法 7

第三章结果与分析 8

3.1土壤有机质在土壤垂直剖面的分布 8

3.1.1不同土地利用类型中土壤剖面有机质的分布规律 8

3.1.2不同土地利用类型中土壤剖面全氮的分布规律 12

3.2土壤剖面有机质和全氮的相关性 16

第四章结论与讨论 17

4.1结论 17

4.2讨论 18

4.2.1存在问题 18

4.2.2研究展望 18

致谢 19

参考文献 20

第一章 绪论

研究目的及意义

土壤有机质通常指的是土壤中来源于生命的物质，是土壤具有结构性和生物性的基本物质。土壤有机质在土壤肥力和生态环境方面发挥着重要功能。在土壤肥力中，土壤有机质不仅能够提供作物所需的养分，还可以改善土壤物理性质，促进土壤团粒结构的形成，调节土壤的通气性和透水性；在生态环境方面，土壤有机质对重金属离子的络合以及对有机污染物的吸附、降解作用，能消除或降低土壤中有害污染物的毒性，并且，土壤有机质作为表层陆地生态系统最大的C库，在全球C循环中起着至关重要的作用，见微知著的影响着全球气候^[1]。随着全球气候变暖，农业固碳越来越引起重视。本次实验通过测定土壤剖面的有机质含量，分析土壤垂直剖面上土壤有机质的分布特征，以期为中国农业通过土壤固碳来应对和缓减全球气候变化、提高土壤的可持续利用提供理论依据。

国内外研究进展

1.2.1国外研究现状

国外学者对有机质性质的研究开展较早，Christensen（1992）^[2]研究发现土壤有机质组成结构及存在方式较为复杂，既有易分解，可被作物迅速利用的活性有机质，也包括难分解，转化时间漫长的惰性有机。Kuzel（1994）^[3]等研究了1km²区域内镉含量、pH和土壤有机质的空间变异。JC Rodríguez-Murillo（2012）^[4]对地中海半干旱湿地（Las Tablas de Daimiel，西班牙中部）的湿地土壤进行了研究，以确定有机质（OM）起源和转化，研究表明OM的数量和质量似乎不依赖于水文学（尽管季节性洪水与TOC湿地土壤较低有关）或土壤特性；GA Studdert（2000）^[5]研究了可持续发展受土壤有机碳（SOC）的含量和动态变化以及作物轮作在许多生产系统的影响；Frogbrook（2001）^[6]采用两种试验方法预测土壤有机质的空间分布。这些实验都为本文探究有机质在土壤中的分布特征提供了理论支持和技术指导。

1.2.2国内研究现状

从上世纪末开始，我国国内的学者就在土壤和有机质的性质功能等方面开展了研究。王学锋（1995）^[7]在农田尺度上探讨了土壤有机质的空间变异性；郭旭东（2000）^[8]在区域尺度上研究了黄土高原有机质的时空变异特征；张世熔（2002）^[9]在区域尺度上研究了黄淮海冲积平原有机质的时空变异特征；高俊琴（2002）^[10]以三江平原毛果苔草湿地及其开垦后的农田为研究对象，探讨了湿地开垦前后土壤中主要营养元素含量差异及垂直分异。结果表明，毛果苔草湿地土壤中主要营养元素含量要远高于农田土壤中营养元素含量（土壤表层K元素除外）而农田土壤中主要营养元素的垂直分异不太显著，都在24%以下，主要受水分条件和有机质的含量控制；王军（2003）^[11]在区域尺度上研究了洪泛区天然湿地有机质的时空变异特征；陈庆强（2003）^[12]选择鼎湖山自然保护区两种植被带土壤剖面，研究表明有机质含量计算值与实测值的明显偏差出现在0～1 0cm土层，这很可能与土壤表层处于陆气界面，受气候、环境变化直接影响有关；在中、下部，两种结果吻合较好，反映成土环境稳定，扩散作用对土壤剖面有机质分布影响显著，平移作用仅对上部0～1 0cm层段影响明显。对比分析表明，土壤有机质动态主要受剖面性状制约；黄元仿（2004）^[13]在区域尺度上研究了干旱荒漠区有机质的时空变异特征；舒建英（2005）^[14]在区域尺度上研究了南方红壤区有机质的时空变异特征；冯娜娜（2006）^[15]等研究了两种尺度低山茶园土壤有机质含量的空间变异；姜勇（2006）^[16]对中国科学院沈阳生态实验站潮棕壤水稻田、玉米地、撂荒地和人工林地营养元素随剖面深度变化的研究表明不同土地利用方式营养元素在土壤剖面中的分布差异及表聚性特征，主要受到植物循环的影响，另外还受到淋溶及人为干扰的影响；马力（2008）^[17]基于已持续26年的土壤长期定位试验，研究了长期施肥对土壤剖面氮素迁移分布和C/N的影响，不同施肥方式下土壤氮素矿化曲线和硝化强度变化，以及累积矿化量与有效积温的关系，结果表明：长期施肥使土壤表层氮素累积量明显增加，土壤矿化曲线在前期差异明显，长期施肥使土壤的硝化强度明显提高，施有机肥处理普遍高于施化肥处理；祝锦霞（2008）^[18]研究了县域尺度下的低丘红壤土壤养分的空间变异特征；武丽（2009）^[19]综述了土壤有机碳、总氯、总磷和总硫在剖面中的分布规律，这几种元素的含量在土壤剖面中大体随着深度增加呈下降趋势，并从自然因素、人文活动等角度探究土壤养分剖面分布的影响因素；张忠启（2010）^[20]等采用地统计学方法预测了江西省余江县土壤有机质含量的空间分布，并对预测结果进行了评价；王合玲（2012）^[21]根据新疆艾比潮流域土壤有机质（SOM）数据，分析了土壤剖面深度对SOM含量的影响，研究表明流域内土壤剖面成土演化的空间异质性对有机质沿土壤深度垂直分布的空间变异性有显著制约；李明德（2012）^[22]采用野外调查、挖掘土壤剖面、分层取样及室内分析的方法，调查了张家界市不同植烟土壤类型剖面的形态特征及其养分分布特征，结果表明旱地土壤剖面的土体构型均为A11-A12-C1，土壤土壤剖面的土体构型为Aa-Ap-W-C；除pH和交换性钙含量随着剖面层次的加深而增加外，其他土壤养分含量均随剖面层次的加深而降低，表现出较强的表聚性特征；贾乾威（2015）^[23]研究盐城滩涂不同植物带土壤剖面有机质含量及其分布规律，发现在垂直方向上土壤有机质含量由表层向深层递减。土壤腐植酸和富里酸含量与有机质含量变化趋势相同。这些实验都探究了有机质复杂的性质，但是实验对象通常为土壤表层土或虽探究了剖面土壤，但深入层次较有限，本次实验着重于在土壤不同层次的剖面对土壤有机质的分布特征进行研究，为进一步研究土壤有机质提供理论依据。

研究内容和技术路线

1.3.1研究内容

本文通过对安徽省宣州区土壤土样数据的采集和测定，统计各剖面基本信息，重点研究土壤有机质在剖面上的分布，绘制各剖面点有机质含量形态特征图，从而分析整个区域土壤剖面上有机质的分布特征。为进一步研究土壤养分状况、评价生产能力、农田土壤可持续利用提供重要数据支撑。主要研究内容有：

（1）不同土地利用类型中土壤剖面有机质的分布规律；