大荔人遺址黃土-古土壤剖面巖石磁學(xué)性質(zhì)

13章第二節(jié)巖石和土壤 九亭中學(xué)孫啟航 【教學(xué)設(shè)計思路】 本設(shè)計的主要內(nèi)容有兩個方面。一是使學(xué)生知道巖石的分類及轉(zhuǎn)化關(guān) 系，二是掌握土壤的主要成分及其作用和理解土壤中的物質(zhì)循環(huán)。 本設(shè)計的基本思路是將一個活動分解和增加成4個活動。既“活動一” 的觀察三種巖石：通過實物等各種直觀手段讓學(xué)生對巖石的分類有一個大致 的了解；“活動二”的觀察土壤：按課本要求，結(jié)合多媒體手段更加清晰具 體的體現(xiàn)知識點。在活動中明確了“控制變量”這一重要的科學(xué)思想，使學(xué) 生的科學(xué)素養(yǎng)得到加強；“活動三”的土壤與水混合：在指導(dǎo)學(xué)生的親自動 手操作中，讓學(xué)生的動手能力得到鍛煉。同時也提高了直觀性和趣味性；“活 動四”的土壤中的動物和微生物：使學(xué)生理解土壤中動物對植物的好處和壞 處；理解土壤中物質(zhì)循環(huán)。 本課土壤中的空氣、水分和養(yǎng)分的學(xué)習(xí)是大綱要求的重點，也是為今 后學(xué)習(xí)生物知識打下基礎(chǔ)。所以本設(shè)計

天然濕度下 平均容重 極限壓碎強 度 用輕鉆孔機 鉆進1m 開挖方法及 工具 緊固系數(shù) kg/m3kg/cm2minf 砂1500 砂壤土1600 腐殖土1200 泥炭600 輕壤土和黃 土類土1600 潮濕而松散 的黃土，軟 的鹽漬土和 堿土 1600 平均15mm 以內(nèi)的松散 而軟的礫石 1700 含有草根的 密實腐殖土1400 －用尖鍬開挖?。?我國工程地質(zhì)科學(xué)工作者（科學(xué)院地質(zhì)所等）為了建立統(tǒng)一評價工程巖爆穩(wěn)定性的分級標準，為巖 土工程建設(shè)的勘察、設(shè)計、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)，經(jīng)過多年研究并制定頒布了我國工 程巖體分級標準（gb50218-94）。不僅可以確定爆破巖體的基本質(zhì)量級別，還可用于判斷巖體爆破 的難易程度。（巖體基本質(zhì)量級別分為ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ）級，巖石堅硬程度的定性劃分為硬質(zhì) 巖，軟質(zhì)巖兩類5級；巖體完整程度的定性劃分為：

對福建三明某鋼鐵廠和火電廠附近的污染表土樣品進行了多參數(shù)的巖石磁學(xué)測試分析,包括χt曲線、磁滯回線、等溫剩磁獲得曲線等.三明地區(qū)污染表土中的磁性礦物有磁鐵礦、赤鐵礦和磁黃鐵礦.樣品中磁性礦物的平均粒度較粗,為較大的準單疇,甚至多疇,粒度明顯大于成土作用所產(chǎn)生的磁性顆粒.粗粒的磁鐵礦顆粒是污染物的主要磁性組分.雖然磁化率測量可以作為一種簡單、快速而且廉價的檢測污染土壤的方法,但同時輔以必要的巖石磁學(xué)測量將有利于提取更多的污染信息.對于低磁化率的污染土壤,亞鐵磁性硫化物的存在可以作為土壤可能被污染的證據(jù)之一.

深圳地區(qū)土壤及巖石分類

土壤及巖石(普氏)分類表格

1 土壤及巖石（普氏）分類表 2 3 4

通過巖石與土壤學(xué)的課程教學(xué)改革與實踐,不斷完善課程設(shè)置體系,優(yōu)化和更新教學(xué)內(nèi)容,強化和完善實踐教學(xué),構(gòu)建巖石與土壤學(xué)的人才培養(yǎng)新模式,為社會輸送具有高素質(zhì)和自主創(chuàng)新能力的復(fù)合型應(yīng)用和科研人才.

為從蒸散耗水角度對黃土區(qū)刺槐林地土壤水分剖面進行垂直分層,在山西吉縣蔡家川流域刺槐林地布設(shè)頻域反射儀對0～150cm土層分層連續(xù)測定土壤水分,綜合利用灰關(guān)聯(lián)分析法和有序聚類法對各土層、不同時間蒸散耗水特性進行研究。結(jié)果表明:從蒸散耗水角度,黃土區(qū)刺槐林地土壤水分可垂直劃分為地表植物蒸散耗水層(0～10cm)、林下灌木蒸散耗水層(10～40cm)、刺槐蒸散耗水層(40～150cm);灰關(guān)聯(lián)分析法和有序聚類法可以綜合應(yīng)用于土壤水分剖面垂直分層研究。分層方法數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)較嚴密,取得的分層結(jié)果與現(xiàn)有相關(guān)研究結(jié)果基本一致,因此,有較高可信度,可為黃土區(qū)刺槐林地土壤水分研究提供參考。

以24個黃土高原石灰性耕層土壤樣品數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運用分形模型研究了黃土高原石灰性耕層土壤顆粒的分形維數(shù),探討了利用土壤顆粒粒徑分布的分形維數(shù)來定量表征黃土高原石灰性耕層土壤的特征。結(jié)果表明,24個黃土高原石灰性耕層土壤顆粒的分形維數(shù)d為2.5936～27094,分形維數(shù)表現(xiàn)為干潤砂質(zhì)新成土>黃土正常新成土>簡育干潤均腐土>土墊旱耕人為土;土壤顆粒分形維數(shù)與<0.001mm顆粒的含量呈顯著正相關(guān),土壤顆粒分形維數(shù)與土壤有機碳含量、全氮含量和碳/氮比相關(guān)性不顯著;土壤有機碳含量與全氮含量呈顯著正相關(guān)。

通過室內(nèi)培養(yǎng)實驗來評估土壤含水量的變化對土壤枯落物層、不同深度土壤層及doc淋失后的土壤呼吸的影響。采集安塞紙坊溝31a刺槐林土樣及林下混合枯落物,通過堿液吸收法測定100%,20%和2%含水量條件下3個深度土樣(20,40和60cm);去除doc土樣(僅100%含水量條件下);3種處理枯落物混合土樣(林下混合枯落物、刺槐枯落物和草本類枯落物)培養(yǎng)過程中co2的累計釋放量。結(jié)果表明,100%和20%含水量條件下各深度土壤co2釋放量為20cm土樣>60cm土樣>40cm土樣;20cm土樣去除doc后co2釋放量明顯減少,40cm明顯增加,60cm沒有明顯變化;混合枯落物土樣在100%含水量條件下co2釋放量最高;20%和2%含水量條件下刺槐枯落物co2釋放量明顯大于草類,而100%含水量條件下草類枯落物略大于刺槐枯落物。研究證明土壤含水量對soc組分含量和枯落物種類不同的土壤層呼吸強度存在差異性影響,強降水對doc的淋失可造成表層土壤呼吸的減弱。

簡要總結(jié)了保水劑對土壤性質(zhì)及對土壤微生物的影響研究概況,包括對根際微生物的影響,以探索保水劑影響土壤微生物的途徑。

為了分析咸水灌溉的可行性,試驗于衡水市開展連續(xù)多年的大田定位咸水灌溉試驗。以2012年棉花生長季為例,研究采用不同礦化度咸水灌溉后,不同灌水技術(shù)對土壤理化性狀、土壤酶活性和棉花產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明,咸水畦灌和溝畦輪灌均造成土壤積鹽,其中溝畦輪灌處理在溝灌時的脫鹽效果比畦灌處理好。隨灌溉水礦化度的增加,0-20cm土層的土壤鹽度、容重和ph表現(xiàn)出增加的趨勢;畦灌處理的土壤鹽度和ph整體高于相應(yīng)的溝畦輪灌處理,但土壤容重較低。畦灌處理的土壤有機質(zhì)含量在試驗初期和結(jié)束時分別比相應(yīng)的溝畦輪灌處理高8.9%~16.0%和13.8%~19.4%。2種處理土壤轉(zhuǎn)化酶的恢復(fù)能力表現(xiàn)最強,脲酶相對穩(wěn)定;在相同的土壤鹽度水平下,畦灌處理的土壤酶活性整體高于溝畦輪灌處理。隨土壤鹽度的增加,畦灌處理的籽棉產(chǎn)量先增加后減少,而溝畦輪灌處理線性降低。當(dāng)土壤鹽度低于0.8ds/m時,畦灌處理的籽棉產(chǎn)量高于溝畦輪灌處理,反之則低。由以上分析可知,咸水灌溉導(dǎo)致土壤積鹽、土壤酶活性受抑、ph和表層土壤容重增加;與畦灌相比,溝畦輪灌處理的土壤鹽度水平更低,且具有更好的脫鹽效果,但是因種植方式差異導(dǎo)致耕層土壤容重增加,有機質(zhì)含量和土壤酶活性降低,籽棉產(chǎn)量低于畦灌處理。

以黃土高原26年生人工刺槐(robiniapseudoacacia)林為對象,在調(diào)查了5個樣地和測定125個碳含量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,分析了造林后土壤有機碳密度的變化特征與造林對土壤碳增匯的效應(yīng)。結(jié)果表明:在研究的0~80cm土層范圍內(nèi),26年生刺槐林林地土壤有機碳密度(4.093kg.m-2)與荒地(4.533kg.m-2)相比,減少了0.440kg.m-2,說明黃土高原荒地刺槐造林不能提高土壤有機碳密度。對土壤分層研究表明:荒山刺槐造林明顯改變了原土壤有機碳密度分布,表現(xiàn)為:在0~10cm土層范圍,有機碳密度顯著提高(33.4%);在10~30cm土層范圍內(nèi),有機碳密度則明顯降低(45.5%)。通過土壤層中總有機碳密度的研究顯示,由于根系有機碳不斷積累,林地總有機碳密度(5.214kg.m-2)比荒地(4.688kg.m-2)明顯增加,土壤中總碳增匯率為11.2%,說明黃土高原刺槐造林具有顯著的碳匯能力。

砂土類土壤黏土類土壤

研究貴州地區(qū)辣椒地土壤的理化性質(zhì),結(jié)果表明,各地土壤除非毛管孔隙度、全n、水解n、全p、速效k、有機質(zhì)含量達到統(tǒng)計學(xué)上的差異水平外,容重、比重、總孔隙度、毛管孔隙度、自然水含量、緩效k、ph值均無顯著差異?；ㄏ┎萃寥婪敲芸紫抖葹?7.37%,極顯著高于其他地區(qū),但土壤有效p含量最低,為6.5mg/kg。都勻土壤全n、水解n、有效p、有機質(zhì)含量最高,分別為0.22%、178.12mg/kg、30.0mg/kg、5.80%?；ㄏ渫寥廊玴、速效k含量最高,分別為0.19%和950mg/kg。畢節(jié)土壤非毛管孔隙度、全n、全p、含量最低,分別為8.5%、0.13%、0.05%。遵義土壤水解n、有機質(zhì)含量最低,分別為53.81mg/kg、1.61%。天柱土壤速效k含量最低,為160mg/kg?；ㄏ┎莺突ㄏ溆捎谕瑢冱h武鄉(xiāng),性質(zhì)相近。

文章研究了西樵山森林改造對林地土壤理化性質(zhì)(包括土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及微生物含量等)的影響。結(jié)果表明:森林改造后,林地枯落物增多,土壤容重、毛管持水量、總孔隙度及非毛管孔隙度等物理性狀都得到了改良;林地土壤有機質(zhì)含量增加,土壤全n、有效n及有效k等養(yǎng)分指標普遍比對照樣地高;且隨著造林時間延長,效果越來越顯著。但林地土壤ph值、全p、全k及有效p等養(yǎng)分指標規(guī)律性不明顯,土壤微生物含量差異不大,這可能與造林整地引起暫時的局部水土流失及林木生長年限尚短有關(guān)。

不同林型內(nèi)土壤的理化性質(zhì)存在差異,柞樹林內(nèi)土壤結(jié)構(gòu)疏松,滲透能力強,土壤物理性質(zhì)最好,其次為紅松林,雜木林內(nèi)最差,10～20cm土層深度滲透速率僅為0.57mm.min-1。從化學(xué)性質(zhì)來看,闊葉樹種土壤中養(yǎng)分含量較針葉林高,比較而言,柞樹林內(nèi)土壤各養(yǎng)分含量比雜木林內(nèi)高。作為針葉樹種的紅松林土壤內(nèi),其速效養(yǎng)分含量較其他林型高。

主要研究集約經(jīng)營和粗放經(jīng)營這2種措施對竹林土壤理化性質(zhì)的影響,研究結(jié)果表明,集約經(jīng)營措施下竹林土壤容重小于粗放經(jīng)營,且均隨著土層深度的增加而增加;集約經(jīng)營和粗放經(jīng)營2種經(jīng)營措施下竹林非毛管孔隙度為:6.83%、5.66%,毛管孔隙度為:44.95%、40.12%,總孔隙度為:51.11%、45.33%;集約經(jīng)營措施下土壤毛管持水量、最大持水量、最小持水量分別是粗放經(jīng)營的1.06、1.02、1.15倍;集約經(jīng)營措施的有機碳含量是粗放經(jīng)營措施的1.07倍,全氮含量則是1.18倍。通過研究表明,集約經(jīng)營措施對土壤的物理化學(xué)性質(zhì)有一定改善,可適用于竹林培育,以獲得更高的經(jīng)濟效益。

為研究侵蝕紅壤區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中土壤理化性質(zhì)分布特征,通過選取紅壤侵蝕區(qū)羅漢松、玉蘭、紅楓、茶花、梅花、竹柏6種植被下土壤為研究對象,分析其土壤理化性質(zhì)。結(jié)果表明:(1)土壤容重與最大持水量、毛管持水量、最小田間持水量、非毛管孔隙、總孔隙均達到顯著或極顯著水平的負相關(guān)關(guān)系。茶花土壤容重最大,土壤孔隙、持水能力較差,梅花、竹柏土壤容重較小,土壤孔隙、持水能力較好；(2)土壤ph介于4.60～5.20,呈酸性。竹柏土壤ph最小,酸性最強,梅花0～20cm土層土壤ph最大,酸性較弱；(3)植被對土壤養(yǎng)分具有表聚作用。土壤有機質(zhì)含量為2.27～20.02g·kg~(-1)。全氮與有機質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān),玉蘭土壤磷素含量較高,速效鉀主要集中在表層土壤；(4)土壤綜合肥力指標值分析結(jié)果表明,玉蘭植被下土壤質(zhì)量最高,恢復(fù)效果最好。不同植被下土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出明顯的差異性,玉蘭是改良土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤肥力的優(yōu)勢植被品種。

土壤是人類生存和發(fā)展的必要物質(zhì)基礎(chǔ),土地利用方式的改變直接影響土壤性質(zhì)。從土壤理化性質(zhì)和微生物特性兩個方面,綜述了土地利用變化對土壤性質(zhì)的影響,旨在為土地有效利用及可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

為了探索不同深度土壤對枯落物腐解的影響差異,通過對3個刺槐林樣地c1、c2、c3的野外培育試驗和室內(nèi)培養(yǎng)試驗,研究分析了添加枯落物后土壤有機碳(soc)、顆粒態(tài)有機碳(poc)和總氮(tn)周期為4個月的兩個階段的含量變化以及3個深度土樣59d的co2累計釋放量。結(jié)果表明,soc、poc及tn在兩個階段的變化量呈增減互補趨勢,其變化幅度隨深度增加而減小,表明枯落物腐解速率降低;室內(nèi)培養(yǎng)試驗中,soc組分的差異造成了co2累計釋放量為20cm>60cm>40cm。

根據(jù)自然界中碎石存在的2種形式,布設(shè)碎石覆蓋和土石混合2個試驗,利用中子儀定期監(jiān)測土壤水分變化,研究碎石對黃土高原農(nóng)田土壤水分的影響,以期為黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉提供參考依據(jù)。結(jié)果表明,碎石覆蓋及無碎石覆蓋處理土壤含水量均隨土層深度的增加呈先增加再緩慢減少的趨勢,但碎石覆蓋處理土壤含水量減小幅度明顯低于無碎石覆蓋處理,且隨著碎石覆蓋量的增加土壤含水量減小幅度變小;土石混合處理土壤含水量呈波浪式增加趨勢,尤其是碎石含量高的處理,而無碎石混合處理呈平緩增加趨勢,且其土壤含水量明顯低于土石混合處理?？傊?碎石覆蓋和碎石鑲嵌在土壤中均可以提高土壤含水量,其中碎石覆蓋于地表可以有效抑制表層土壤水分蒸發(fā),增加水分入滲深度;碎石鑲嵌在土壤中可以改變土壤物理性質(zhì),增加土壤入滲率和大孔隙數(shù)量,且碎石含量越高,其對土壤物理性質(zhì)的影響程度越大。