深土层中粘土矿物-有机质作用机制及其对土壤圈碳循环的启示
批准号:
41772032
项目类别:
面上项目
资助金额:
68.0 万元
负责人:
洪汉烈
依托单位:
学科分类:
D0203.矿物学(含矿物物理学)
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
王朝文、方谦、陈淑玲、程柳菱、赵璐璐、姬凯鹏、类维东、刘瑶
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中文摘要
采用现代微观测试技术手段,对我国温带、亚热带地区典型土壤剖面深土层中有机质与粘土矿物之间的结合机制及其稳定性,开展深入系统的实验研究,查明不同气候环境、不同成土作用条件下深土层中有机质的化学组成特征、粘土矿物学性质、以及环境介质条件等对有机质-粘土矿物之间结合状态及稳定性的影响;结合对土壤剖面不同层位中有机质组成、结构以及有机质-粘土矿物结合方式演化研究,弄清土壤剖面中有机质及其与粘土矿物结合形式与有机质稳定性随深度(时间)演化的原因,揭示深土层中有机碳对土壤圈碳循环过程的影响。
英文摘要
To obtain better understanding of effect of chemical compositions of organic matters, clay mineralogy, and environmental media on interaction mode between organic matter and clay mineral,and stabilty of organic matters in deep soils under different climate and pedogenesis conditions, experimental study on interactions between organic matter and clay mineral and stabilty of organic matters in typical deep soil profiles in temperate and subtropical climate zones in China is undertaken using modern microscopic analysis methods and techniques. In addition, study is also undertaken to make clear the evolution of interaction mode between organic matter and clay mineral and stabilty of organic matters with deep (or time) of the soil profile, by combining the results of evolution of chemical composition and structure of organic matters and interaction mode betwwen organic matter and clay mineral in different horizons of the deep soil profiles, and therefore, shed light on the effect of organic matters in deep soils on the pedosphere cycling process of soil carbon.
深土层中有机质的存在形式及稳定性研究,有助于更加准确地了解土壤中有机碳存在的信息,揭示成土作用过程中土壤有机碳的迁移、转化、及其对全球气候变化响应的动力学过程。本项目对温带气候条件下代表性剖面(湖北高山湖泊有机质土、广西与安徽强烈风化淋淀土)的成土作用过程、深土层中有机质与粘土矿物之间的结合机制等开展深入系统的研究,探究不同成土作用条件下,影响深土层中有机质的化学组成结构特征、以及环境介质条件对有机质-粘土矿物结合关系及有机质与稳定性的影响。研究成果表明,有机质土壤剖面中还原性环境条件是决定土壤有机质是否可以稳定存在的主要原因,此外,粘土矿物可以与有机质形成集合体的物理作用或与粘土矿物表面成键的化学作用方式保护有机质的稳定,与粘土矿物表面结合的有机质有烷基碳脂肪族、氧-烷基碳糖类、以及芳基碳及羧基碳类化合物等,芳香族化合物易于与粘土矿物结合成键,其含量随着深度的增加而增加,多糖类物质更易于被微生物降解而多分布于土壤剖面上部。在风化作用强烈的淋淀土剖面中,EDTA和NH4OX选择性溶解2:1粘土矿物层间的有机质,证实2:1粘土矿物的层间存在Fe-、Al-有机质层间化合物,而且这些有机质分子含有CH3(CH2)、C=O、COO-、以及N—H基团,其分解氧化反应的温度近于300 °C;强烈的风化成土作用导致有机质形成分子量更小的稳定的有机质分子,从而导致粘土矿物层间有机质的形成。发现早期形成的与粘土矿物表面结合的有机质,在新成有机质的扰动作用下可能导致深土层中有机质的矿化分解。由于老有机质多为具有强吸附力的有机分子(主要为芳香族),这些吸附的分子降低了可供吸附的位点以及矿物表面电荷,新输入有机质分子可以与矿物表面老有机质分子发生交换,土壤剖面有机质通量和有机质分布的驻留效应,主要取决于其与粘土矿物之间的吸附性能、及其与粘土矿物表面之间的化学作用。这些研究成果对于理解成土作用过程对深土层中有机质的化学组成特征、以及对有机质-粘土矿物之间结合状态及稳定性的影响(比如:提供了有效提高土壤有机质稳定性的途径-即利用新成土壤尤其侵蚀出露的土壤,这既改善土壤质量、同时有助于抑制有机质的矿化防止温室气体进入大气),对于全面系统地理解成土作用过程与陆地环境碳循环的响应机制,对于粘土矿物学、土壤科学、乃至于全球变化研究等,均具有十分重要理论意义和实际应用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Fusion of visible near-infrared and mid-infrared data for modelling key soil-forming processes in loess soils
融合可见近红外和中红外数据来模拟黄土中的关键成土过程
DOI:10.1111/ejss.13208
发表时间:2022
期刊:European Journal of Soil Science
影响因子:4.2
作者:Lulu Zhao;Hanlie Hong;Thomas J. Algeo;Chen Liu;Anhuai Lu
通讯作者:Anhuai Lu
DOI:doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114924
发表时间:2021
期刊:Geoderma
影响因子:6.1
作者:Lulu Zhao;Qian Fang;Thomas J. Algeo;Anhuai Lu;Ke Yin;Zhenggang Duan;Hanlie Hong
通讯作者:Hanlie Hong
Geochemical and detrital zircon U-Pb geochronological constraints on provenance of the Xiaomei red earth sediments (Bose Basin, Guangxi Province, southern China)
地球化学和碎屑锆石U-Pb年代学对小梅红土沉积物物源的限制(中国南方广西百色盆地)
DOI:10.1016/j.palaeo.2017.08.040
发表时间:2018
期刊:Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology
影响因子:--
作者:Cheng Feng;Hong Hanlie;Bae Christopher J.;Li Zhaohui;Algeo Thomas J.;Huang Shengmin;Cheng Liuling;Fang Qian
通讯作者:Fang Qian
Potential of VNIR spectroscopy for prediction of clay mineralogy and magnetic properties, and its paleoclimatic application to two contrasting Quaternary soil deposits
VNIR 光谱预测粘土矿物学和磁性的潜力及其在两种对比第四纪土壤沉积物中的古气候应用
DOI:10.1016/j.catena.2019.104239
发表时间:2020
期刊:Catena
影响因子:6.2
作者:Lulu Zhao;Hanlie Hong;Qian Fang;Thomas J. Algeo;Chaowen Wang;Ming Li;Ke Yin
通讯作者:Ke Yin
Adsorption of organic matter on clay minerals in the Dajiuhu peat soil chronosequence, South China
华南大九湖泥炭土粘土矿物对有机质的吸附作用
DOI:10.1016/j.clay.2019.105125
发表时间:2019-09
期刊:Applied Clay Science
影响因子:5.6
作者:Hong Hanlie;Chen Shuling;Fang Qian;Algeo Thomas J.;Zhao Lulu
通讯作者:Zhao Lulu
基于土壤气候带特征粘土矿物的气候条件解析及P/T古土壤古气候重建研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2024
- 负责人:洪汉烈
- 依托单位:
表层土中含钾粘土矿物异常发育的耦合机制-以玄武岩风化剖面为例
- 批准号:42172045
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61万元
- 批准年份:2021
- 负责人:洪汉烈
- 依托单位:
火山沉积物中锐钛矿的纳米矿物学特征及其对沉积改造历史的记录
- 批准号:41972040
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:67.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:洪汉烈
- 依托单位:
火山成因粘土矿物学的沉积环境响应及其对母质的示踪
- 批准号:41472041
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:98.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:洪汉烈
- 依托单位:
基于矿物晶体化学的粘土矿物的风化淋滤与过渡状态结构研究
- 批准号:41272053
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:洪汉烈
- 依托单位:
长江中下游典型红土剖面中1.4nm粘土矿物过渡相的成因及气候环境意义
- 批准号:41072030
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:洪汉烈
- 依托单位:
红土剖面中高岭石埃洛石发育演化的动力学因素及其气候环境意义
- 批准号:40872038
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:46.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:洪汉烈
- 依托单位:
国内基金
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