浙江省中亚热带风化壳型土壤和加积型土壤磁学特征对比研究

作     者：杜佳昊 

作者单位：福建师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕镔

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：中亚热带地区 环境磁学 加积型红土 风化壳型红土 浙江 

摘      要：中国南方地区广泛分布的红土,记录着区域丰富的气候信息,是环境磁学研究的重要材料。南方红土成因多样,风化壳型和加积型是两种常见的红土形成方式。两类成土方式产生的红土各有怎么样的特征,成因的不同又会对土壤的磁学特征有什么影响?这些问题的探讨与解决是提取红土中磁学特征中的“气候信号的基础,对于南北方土壤环境磁学对比研究也具有独特的意义。浙江省中亚热带地区典型风化壳型红土和加积型红土兼具,是开展相关研究的理想场所。本文在该区采集10个海拔相近、空间分布相对均匀的红土剖面作为研究对象,其中有4个剖面属于风化壳型剖面,3个剖面属于加积型剖面。对采集的所有土壤样品进行常温磁学测量,选择代表性样品进行高温磁学测量。并结合色度、漫反射光谱实验结果来反映反铁磁性矿物的情况,地球化学元素特征反映成壤作用的强度。通过对两类红土的详细磁学特征的讨论与对比,总结浙江省中亚热带风化壳型红土和加积型红土的磁学特征的异同点,并尝试初步分析产生相似或差异现象的机制,寻找合适的气候代用指标。通过本文研究,得到以下的结论:（1）浙江省中亚热带地区的风化壳型与加积型两类红土磁性存在着显著的差异,成土因素中的母质和气候因素磁学特征是造成这些差异的主导因素。（2）两类红土的磁性矿物种类包括亚铁磁性矿物、反铁磁性矿物。同一类型中不同剖面间主要的亚铁磁性矿物种类和来源有所区别,种类包括磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄铁矿等;来源为母质残留（原生成因）和成土形成（次生成因）。亚铁磁性矿物种类和来源主要取决于母质性质,而与气候等因素关系较小。两类红土的反铁磁性矿物包括赤铁矿和针铁矿,为次生成因。（3）磁性矿物的颗粒大小受到了气候和母质的共同影响。风化壳型剖面的磁性颗粒粒径随深度减少而降低,表明成土作用使得土壤磁颗粒变细。剖面之间,磁性颗粒粒径与磁畴有较大差别:母质中的原生磁性颗粒较粗,发育而成的土壤中磁性颗粒也较粗,以假单畴（PSD）、多畴（MD）颗粒为主;母质中原生磁性矿物的细颗粒的成分多,土壤中超顺磁（SP）、单畴（SD）细颗粒占绝对比例优势。与风化壳型红土的相比,风成加积型剖面的物源整体上体现为:原生磁性颗粒较细、Fe元素低的特点。故风成加积型红土的磁性颗粒较细,SP、SD组分比例高。但是加积型剖面的古土壤,尤其是网纹层,因为当时古气候更为湿热,在成土作用后期还可能存在部分细小铁氧化物流失出土体,导致细小磁颗粒比例的降低。（4）风化壳型、水成加积型红土亚铁磁性矿物受母质影响大,转变更为复杂,机制更为多样;表现出含量水平高,垂直变化模式多、幅度大等特点。风成加积型剖面的亚铁磁性矿物分布与变化主要取决于后期成土作用,更有规律性。赤铁矿含量则与剖面类型无关,且两类剖面中赤铁矿含量整体较高,基体效应明显,往往对以光学方法测定针铁矿含量产生干扰。（5）浙江省中亚热带的土壤的磁性矿物受众多因素影响。小区域范围内气候是温度和降水同步增减,且差异不大。所以磁性矿物中气候信号难以定量,许多反映磁性矿物特征的参数不能用作气候代用指标,如:磁化率、黄红比（b/a）等。而中亚热带的红土中赤铁矿含量较高,次生比例高,对气候敏感,尤其和年均温有明显的相关。能准确指示土壤赤铁矿含量的红度（a）、赤铁矿特征峰高两个参数具有气候意义。但是在用作温度指标时,由于浙江省中亚热带红土成因、母质种类的复杂性,有可能会导致少部分剖面的a、赤铁矿特征峰高失去气候指示意义,所以运用时必须借助其它信息综合考虑分析,才能保证正确性。