毕业论文-花岗岩成土剖面铁铝氧化物与有机碳氮的分布特征.doc

编号：2012441122毕 业 论 文（2016届本科）论文题目：花岗岩成土剖面铁铝氧化物与有机碳氮的分布特征学 院： 能源工程学院 专 业： 采矿工程 班 级： 2012级采矿工程班 作者姓名： 指导教师： 职称： 讲 师 指导教师： 职称： 教 授 完成日期： 2016 年 0 5 月 10 日陇东学院本科生毕业论文诚信声明本人郑重声明：所提交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下取得的成果。毕业论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标出，毕业论文中的结论和结果为本人独立完成。有关教师、同学和其他人员对完成本毕业论文提出过并为我在论文中采纳的意见、建议，均已在文中做了明确的说明并表示感谢。如本人的毕业论文涉及抄袭或剽窃等行为，本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。 毕业论文作者： 指导老师： 年 月 日花岗岩成土剖面铁铝氧化物与有机碳氮的分布特征刘杰（陇东学院 能源工程学院采矿工程专业， 甘肃 庆阳745000）摘要铁铝氧化物作为土壤结构体的重要组成部分之一，也是土壤中最主要、最活跃的组分之一，对土壤中营养元素的释放与固定具有较大的影响。碳和氮是土壤质量中最为重要的指标，它不仅可以反映土壤的肥力水平，也印证着生态演变规律和生态建设的基本成果。因此，了解土壤有机碳氮和铁铝氧化物的分布特征及其相关性，对了解各区域的土壤有着重要的研究意义。本文以热带、亚热带、温带三个区域依次采取海南、广东、山东等典型土壤剖面土层土样，通过测定土壤有机碳氮以及铁铝氧化物的组分含量，在明确有机碳氮以及铁铝氧化物分布规律的基础上，分析土壤有机碳氮与铁铝氧化物之间的相关关系，以及温度和降雨量与铁铝氧化物和碳氮比之间的相互关系。通过研究，得到以下结论：（1）不同气候带的花岗岩成土剖面铁铝氧化物的含量存在明显的差异，而且，表层土壤（0-20cm）的铁铝氧化物含量受环境因素影响较大。（2） 不同气候带的花岗岩成土剖面有机碳氮含量均随土壤土层深度的增加呈减小趋势，在表层土壤（0-20cm）尤其明显。且不同气候带对剖面表层土壤有机碳氮的含量差异较大，但气候因素对江西龙南、小兴安岭伊春、海南剖面的影响程度最大。（3） 不同气候带的花岗岩成土剖面有机碳和氧化铝均呈弱相关性，有机碳与氧化铁除了小兴安岭伊春和腾冲高田村剖面不相关外，江西龙南、小兴安岭伊春、海南、山东岱崮剖面均呈中度相关。（4） 不同气候带花岗岩成土剖面土壤（0-20cm、20-40cm）土层有机碳与氧化铁、氧化铝以及碳氮比均呈极显著相关，说明在表层土壤有机碳对铁铝氧化物以及碳氮比的影响较大；降雨量与氧化铁、氧化铝以及碳氮比均呈中度相关，说明在表层土壤降雨量对氧化铁、氧化铝以及碳氮比的影响较小；温度与氧化铁、氧化铝以及碳氮比均呈弱相关，说明温度在表层土壤对氧化铁、氧化铝以及碳氮比的影响极小。关键词：花岗岩；气候带；有机碳氮；铁铝氧化物；影响因素The Distribution Characteristic of Fe and Al Oxides and Organic Carbon and Nitrogen in Granite Soil Profilesliujie(Longdong college energy engineering, mining engineering, qingyang, gansu province, 745000)AbstractCarbon and nitrogen in soil quality is the most important indicators, it can not only reflect the soil fertility levels, also confirm the ecological evolution and ecological construction of the basic results. Iron and aluminum oxide as an important part of soil structure, is also one of the main and the most active component of soil, it can not only improve the soils ability to remove certain pollutants in waste water and soil, at the same time can also affect the soil for plants need nutrients release and fixed. Therefore, understanding the distribution of soil organic carbon and nitrogen and iron and aluminum oxide characteristic and the correlation between, on the understanding of the regional soil has important research significance. Based on the tropical, subtropical, temperate in three areas to haiman, guangdong, shandong and other typical soil profile soil layer soil samples, by measuring soil organic carbon and nitrogen, and the component content of iron and aluminum oxide, organic carbon and nitrogen in clear and distribution regularity of iron and aluminum oxide, on the basis of analysis of soil organic carbon and nitrogen and the relationship between iron and aluminum oxide, as well as temperature and rainfall and iron and aluminum oxides and the relationship between carbon and nitrogen ratio. Through research, we get the following:(1) Different climatic zone of granite soil profile of iron and aluminum oxide content of obvious differences, and the surface soil (0 20 cm) of iron and aluminum oxide content is greatly influenced by environmental factors. (2) Different climatic zone of granite soil organic carbon and nitrogen content in the trend of decrease with the increase of the soil depth of soil layer, the surface soil (0 20 cm). And different climatic zone of profile surface soil organic carbon and nitrogen content of influence is different, the longnan in Jiangxi province, Yichun xiao xing, the influence degree of profile in hainan is the largest.(3) Different climatic zone of granite soil profile are in weak correlation between the organic carbon and aluminum oxide, organic carbon and iron oxide in addition to Yichun Xiao Xing and Tengchong tamura high profile are not relevant,Longnan in Jiangxi province, Yichun Xiao Xing, Hainan, ShanDong adai multifunction profile are moderately correlated.(4) Different climatic zone of granite surface soil soil profile (0 20 cm, 20-40 cm), organic carbon and iron oxide, alumina and carbon nitrogen ratio are significantly related, in surface soil organic carbon and the influence of carbon nitrogen ratio of iron and aluminum oxides; Rainfall and iron oxide, alumina and carbon nitrogen ratio were moderately related, in the surface soil precipitation of iron oxide, alumina, and the effects of carbon and nitrogen than smaller; Temperature and iron oxide, alumina, and are in weak correlation, the carbon nitrogen ratio shows that temperature in surface soil of ferric oxide, alumina and the influence of carbon and nitrogen ratio.KEY WORDS:Granite,Climate zone,Organic carbon and nitrogen,Iron and aluminum oxide,Factors affecting 目录1 前言11.1 研究的背景意义11.2 国内外研究进展11.2.1 花岗岩成土土壤中土壤铁铝氧化物的研究现状11.2.2 土壤有机碳氮的研究现状21.3 研究内容和目的41.3.1 花岗岩成土土壤铁铝氧化物分布特征41.3.2花岗岩成土土壤有机碳、氮分布特征41.3.3土壤铁铝氧化物与有机碳、氮相关性分析42 材料与方法52.1 供试土壤52.1.1 采样点位置52.1.2 采样点基本信息52.2 测试项目及方法72.2.1 土壤样品前的处理72.2.2 土壤铁铝氧化物的测定72.2.3 土壤有机碳氮的测定72.2.4 数据处理73 结果与分析83.1 花岗岩成土土壤铁铝氧化物分布特征83.1-1 花岗岩成土土壤氧化铝（Al2O3）分布特征83.2 花岗岩成土剖面土壤有机碳氮分布特征113.3 土壤铁铝氧化物与有机碳氮相关性分析133.4 剖面土壤0-20cm、20-40cmSOC与铁铝氧化物的相关性163.4.1 剖面土壤0-20cmSOC与铁铝氧化物的相关性163.4.2 剖面土壤20-40cmSOC与铁铝氧化物的相关性173.5 剖面土壤0-20cm、20-40cm温度和降雨与铁铝氧化物以及C/N的相关性183.5.1 剖面土壤0-20cm温度和降雨与铁铝氧化物以及C/N的相关性183.5.2 剖面土壤20-40cm温度和降雨与铁铝氧化物以及C/N的相关性194 结论21参考文献致谢刘杰：花岗岩成土剖面铁铝氧化物与有机碳氮的分布特征1 前言1.1 研究的背景意义地球上的火成岩中，喷出岩以玄武岩为主，侵人岩则以花岗岩为主，而花岗岩是地球大陆地壳的重要组成部分，是地球区别于太阳系内其它行星的重要标志。在中国，华南地区、东北地区以及青藏高原等地区都有巨大面积的花岗岩出露，这些花岗岩产生于地质历史中的不同时代，具有复杂的形成及演化过程。花岗岩在大陆地壳生长中主要通过两种方式使大陆增生1。一种方式是主要通过慢源与壳源岩浆的混合作用使大陆发生增生，即以慢源岩浆为载体的地慢物质通过岩浆混合作用形成混源花岗岩这种方式为大陆生长提供了物源。另一种方式则是通过软流圈上涌部分熔融形成的慢源玄武岩浆底侵作用的热源使下部大陆壳发生重熔及部分熔融形成花岗岩而使大陆地壳发生改造和垂向生长2。土壤有机碳的绝对数量依赖于气候和土壤类型，土壤有机碳的垂直分布与植被类型关系密切，因此，气候主要控制表层的土壤有机碳含量，土壤矿物则控制着有机碳的时空分布，但对土壤有机碳的储量和周转的权重却研究较少。通过对不同气候带花岗岩成土土壤铁铝氧化物分布特征；不同气候带花岗岩成土土壤有机碳、氮分布特征的分析，结合这两点对土壤铁铝氧化物与有机碳、氮进行相关性分析。1.2 国内外研究进展1.2.1 花岗岩成土土壤中土壤铁铝氧化物的研究现状铁铝氧化物（包括晶质、非晶质的铁铝氧化物）作为土壤结构体的重要组成部分之一，也是土壤中最主要、最活跃的组分之一3。铁、铝等氧化物将土壤中的黏土矿物包被后，土壤中黏土矿物的吸附性能增强，从而提高土壤对废水及土壤中某些污染物的去除能力，同时还可以影响土壤对植物所需要的营养元素的释放与固定4。例如，土壤中铁铝氧化物可对土壤中Bt蛋白的吸附、解吸和残留等产生影响5。Bt蛋白在去除络合态铁铝土壤上吸附量增加，而去除其它形态铁铝氧化物土壤上的吸附量均有不同程度的降低，且游离态铁铝氧化物对Bt蛋白吸附的影响不大。铁铝氧化物对团聚体稳定性的影响主要是通过三种机制6:铁铝氧化物在溶液中充当絮凝剂;充当黏粒和有机分子的胶结剂;作为凝胶在黏粒表面沉淀。铁、铝氧化物通过降低临界凝聚的浓度(CFC)以减少黏粒的分散、水分的吸收和黏粒的膨胀，从而增强土壤的持水性、导水率，减小土壤的体积质量(容重)和破裂系数。去除土壤中的铁、铝氧化物后，土壤黏粒的分散性增强。随着水铁矿施入量的增加，酸性土壤的入渗量升高、径流量和土壤流失量减少，而碱性土壤的入渗量减少、径流量和土壤流失量增加。可见，氧化铁对不同类型土壤所起作用不同，水铁矿在酸性条件下可与带负电荷的薪粒和有机质相结合，起团聚作用：在碱性条件下，则起分散作用。土壤团聚体是土壤固碳的主要场所7，其对土壤有机碳的物理保护被认为是有机碳稳定性的重要机制。铁铝氧化物-高岭石复合物对土壤团聚体的形成、稳定和性质有着重要的影响，因为它具有结构稳定和表面活性强的特性。同时，在有机无机复合过程中铁铝氧化物有着链接作用，有研究认为这种有机无机复合过程是团聚体形成的基础。但学界对铁铝氧化物对团聚体形成的作用仍存在争议，体现在结晶度、颗粒大小、氧化物分布和氧化物作用的程度上8。1.2.2 土壤有机碳氮的研究现状1.2.2.1 土壤有机碳的研究现状土壤中的碳和氮不仅反映土壤肥力水平，也印证着区域生态演变规律和生态建设的基本成果。土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库。土壤有机碳不是一种单纯化合物，它包括植物、动物及微生物的遗体、排泄物、分泌物及其部分分解产物和土壤腐殖质。土壤有机碳在维持土壤良好的物理结构等方面具有重要作用9。气候因子在土壤有机碳积累过程中有着最重要的作用10，其一，气候的变化会影响植被类型和植被生产力，因此而决定了输入土壤的有机碳量；其二，气候通过土壤水分和温度等条件的变化，影响微生物对有机碳的分解和转化（微生物是土壤有机碳分解和周转的主要驱动力）。全球变暖会引起温度和湿度的变化，所以也会对土壤有机碳氮产生重要的影响。主要原因是气候变暖会影响植物的生长，改变植物残体向土壤的归还量，以及改变土壤中有机碳氮的释放量。植被的物种组成在某种程度上控制着土壤有机碳的分解速度11。土壤有机碳主要来源于植被的凋落物和地下部分根须所产生的有机碳，土壤中的分解速率各不相同，是因为不同来源的有机物均具有各自的化学特性。如植物碎屑的分解速度与其木质素和氮素相对含量密切相关，木质素不仅自身难于分解，而且还对易分解的土壤有机碳具有屏蔽保护作用，因而，随着碎屑中木质素含量增加，其分解速率呈下降趋势。另外，农田管理措施、地形地貌等也会影响土壤有机碳的含量与分布12。1.2.2.2 土壤有机氮的研究现状每种土壤所对应的氮素含量也是不一样的，在自然条件下，土壤氮素的含量与气候、植被和成土条件相关，除了自然因素外，土壤氮素含量与土地的利用方式、管理模式有较大的关系13。与土壤碳库的大量研究相比，对土壤氮库，特别是土壤剖面氮储量的研究相对较少。早在上世纪80年代初，Post 等14根据Holdridge生命带的分类估算了全球氮储量，得出全球。-100m土层土壤氮储量为9.51013kg；其后，McElory 15利用土壤数据库估算了全球区域的土壤氮储量，得出全球土壤氮储量为71013kg。土壤有机氮的来源有有机质分解的中间产物、施入的有机肥料、微生物和根系的代谢产物、分泌物等，影响因素包括植被、施肥和气候等17。植物吸收的有机氮基本上是小分子的18，而大部分的小分子有机氮基本上是氨基酸类。氨基酸的直接来源是土壤有机质的分解，这些有机质包括土壤中固有的有机质和外部加入的有机肥料。植物对有机氮的吸收还受到有机氮化合物本身性质及植物所处地理位置等因素的影响。有研究发现，植物吸收有机氮的能力与有机氮分子量呈负相关，对相同种类的有机氮化合物而言，植物往往偏向于吸收分子量较小的有机氮化合物，这可能与植物在对有机氮的同化过程中的能量消耗有关，另外，在植物种和有机氮化合物均相同的条件下，植物对有机氮化合物的吸收受其所处环境的影响较大17。1.2.2.3 土壤有机碳氮关系的研究目前，土壤碳氮关系是全球气候变化研究中的热点问题，主要是通过采取一定的措施增加土壤有机碳的固定（提高土壤碳氮比）。有研究发现，土壤碳氮比的大小大部分与土壤有机质的腐殖化程度有关，腐殖化程度低的有机物质碳氮比比较高，腐殖化程度高的有机物质碳氮比往往比较低。碳氮比在一定程度上可以反映出土壤氮素矿化能力的大小，有研究发现，碳氮比高的不利于微生物的分解，氮的矿化速率就低。反而，碳氮比低的则利于微生物的分解，氮的矿化速率就高。通过以上的比较发现，腐殖化程度高低与有机物质对氮的矿化速率呈反比。许泉等19利用中国第2次土壤普查数据，分析了我国农田耕层土壤有机碳和全氮特征，从全国水平看，水田耕层土壤碳氮比值平均为10.8旱地为9.9，土壤碳氮比值最高的为东北水田，达到11，华东和西北旱地最低，仅为9. 2，各区域水田耕层土壤有机碳氮比值普遍高于旱地土壤，这与水田土壤有机碳含量普遍高于旱地土壤相一致，总体来看，碳氮比值的区域变异不如有机碳或全氮含量的变异程度大，农田耕层土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关，除华北地区外，各地区无论水田还是旱地其碳氮含量之间相关系数都超过0.8，达极显著水平。同时，有研究表明20影响土壤碳氮比的主要因素有气候、母质、土地利用方式等。1.3 研究内容和目的1.3.1 花岗岩成土土壤铁铝氧化物分布特征根据我国花岗岩分布特征，对不同气候带花岗岩剖面进行样品采集，分析不同花岗岩成土土壤剖面中铁铝氧化物的含量及分布特征，揭示不同气候因素对花岗岩成土过程中铁铝氧化物的影响机制。1.3.2花岗岩成土土壤有机碳、氮分布特征土壤有机碳、氮维护生态系统可持续发展的重要因素，对不同气候带花岗岩成土剖面土壤有机碳、氮分布特征的分析，揭示影响区域内土壤有机碳、氮分布的主要因素。1.3.3土壤铁铝氧化物与有机碳、氮相关性分析土壤风化成土过程中铁铝氧化物是土壤形成的产物，在保存有机碳、氮方面具有重要作用，本研究对不同气候带花岗岩土壤铁铝氧化物与有机碳、氮的相关性进行统计分析，以期为土壤碳循环提供基础资料和科学依据。-24-2 材料与方法2.1 供试土壤2.1.1 采样点位置如图1所示，采样点1为小兴安岭伊春（下文中用XXAL-YC表示）；采样点2为山东蒙阴岱崮（下文中用SD-DG表示）；采样点3为江西龙南（下文中用JLN-S1表示）；采样点4为广东惠州（下文中用GD表示）；采样点5为海南乐东自治县（下文中用HN表示）；采样点6为云南腾冲高田村（下文中用GTC表示）。165423图1 采样点位置描述2.1.2 采样点基本信息如表1所示。表1 采样点基本信息剖面名称采样地点植被气候带年平均气温（）年平均降水（mm）海拔（m）剖面描述GD-1广东省惠州市多为常绿阔叶及灌木混交林亚热带季风性气候22200039土壤层厚约50cm，剖面颜色从地表的棕褐色到土壤与淀积层的界面渐变为黄褐色。东侧仰角0度，北侧12度，南侧坡度35度，剖面顶部25度。0-60cm，每5cm采集一个样品；60-100cm，每10cm采集一个样品。HN-2海南省乐东黎族自治县常绿阔叶灌木和人工橡胶林热带季风性气候251559.3171土壤类型为红壤，地表腐殖质层薄约5-10cm。表层0-30cm石英颗粒含量较多。10-50cm颜色褐色偏紫色，50-70cm粘土矿物成分增多，质地变硬，70-100cm零散分布黑色斑点，或为矿物结构残余。0-100cm，每5cm采集一个样品。JLN-S1江西省赣州市龙南县常绿阔叶林亚热带湿润季风性气候18.91509.7225剖面顶部坡度：24坡向：NE，0-10cm黑褐色腐殖土分布有少量石英颗粒；10-30cm 胶泥质红壤石英分布较少细根多分布在30cm深度内。剖面颜色逐渐由红褐色变成灰褐色。 50-100cm由上向下石英颗粒逐渐增多。 XXAL-YC小兴安岭伊春松树和黄柏温带大陆性季风气候1625367剖面在山坡的一侧，坡脚下较为干燥，大量黄色细砂。SD-DG山东蒙阴岱崮以针叶林为温带季风气候12.8782.4740采样点位于丘陵底部，坡度为35度左右，土壤呈现棕红色，腐殖质层较薄，每5cm采集一个样品。GTC云南省保山市腾冲县高田村针叶沙树热带季风气候14.815311538剖面顶部0-100cm为红土层；上部0-70cm土壤湿润，具有一定的黏性，颜色为褐红色；下部70-100cm红土颜色逐渐变浅，黏度降低。整个红土层土壤质地较细而紧实。2.2 测试项目及方法2.2.1 土壤样品前的处理土壤样品自然风干去除杂质后，粗磨过10 目（2mm）筛，用四分法缩分，一份取适量用于土壤pH 值的测定，其余三份混合后继续缩分，将缩分得到的样品用玛瑙研钵充分磨制，过100 目筛，缩分出的土样待用，剩余样品继续磨制，过200 目筛，缩分出20g 待用，其余样品装袋，干燥保存备用。磨制好的样品在进行每一项目的实验和测试前，先将样品置于70烘箱中加热48 小时充分干燥。基岩样品先洗净晾干，取内部新鲜部分磨制至200 目待用。2.2.2 土壤铁铝氧化物的测定土壤样品的主成分化学全分析在X-射线荧光光谱仪上进行。样片的制作：试样0.5000 克(预灼烧)，加入5.00 克优级纯混合熔剂（67%Li2B4O733% LiBO2），1050熔融12 分钟,自动浇铸成型后上机测试。数据采用标准曲线法（经验系数法）分析，标样为中国国家一级岩石标准样GBW07101-07114；GBW07295-07429。基体效应校正的数学模型为De Jongh 方法。2.2.3 土壤有机碳氮的测定称取过100目筛的土样1.00g，放入50ml离心管中，加入0.5mol/L的盐酸溶液20ml，浸泡24h，其间每8h摇动一次，以去除土壤中的碳酸盐，然后用去离子水离心洗涤至中性并60烘干，研磨后装瓶待用。用PE2400型元素分析仪测定土壤有机碳、氮的含量，仪器对C的分析范围为0.001 3.6mg，仪器对N的分析范围为0.001 6.0 mg。2.2.4 数据处理使用Excel软件对测定结果进行统计分析，并采用Excel软件进行作图。（1）分析6个剖面间土壤有机碳氮以及铁铝氧化物的分布特征；（2）利用独立样本所得到的图表，分析在不同的剖面上同一个深度的土壤层的有机碳氮与铁铝氧化物的分布特征，及其在同一个土壤层上温度和降雨量与有机碳氮及铁铝氧化物的相关性分析；（3）通过图表得出有关因素的相关性系数R2值，通过R2值的变化得到有管因素之间的相关性。3 结果与分析3.1 花岗岩成土土壤铁铝氧化物分布特征铁铝氧化物是土壤中最常见的氧化物，具有较高的活性，很多研究表明铁铝氧化物对土壤的肥力以及土壤固氮等方面有重要作用。其对团聚体稳定性的影响主要是通过三种机制:铁铝氧化物在溶液中充当絮凝剂；充当黏粒和有机分子的胶结剂；作为凝胶在黏粒表面沉淀21。因此，了解铁铝氧化物的分布特征具有重要的研究意义。3.1-1 花岗岩成土土壤氧化铝（Al2O3）分布特征图2 各剖面Al2O3分布特征对土壤Al2O3含量随剖面深度变化的分析表明（图2），不同剖面在0-100cm土壤层Al2O3含量存在明显差异，其中，6个剖面平均值最大的是GTC剖面（21.88%），最小是SD-DG剖面（14.66%）。在20cm深度，Al2O3含量存在明显差异（SD-DGXXAL-YCGDJLN-S1GTCHN，SD-DG和XXAL-YC剖面是温带，GD和JLN-S1剖面是亚热带，GTC和 HN剖面是热带），由此可以看出不同的气候带对表层土壤的影响比较大。在0-40cm的土壤层上，各剖面的变化趋势不一致，简要说明如下：0-10cm土壤层，SD-DG和GTC剖面的值在减小，其中GTC剖面的变化不明显，但在另外4个剖面中Al2O3的含量均有所增加，其中GD剖面的增加幅度最大。（2）10-20 cm土壤层，HN剖面三氧化二铝的量逐渐增加，GTC剖面的Al2O3的量基本保持不变，其余4个剖面上Al2O3的含量开始减小，其中XXAL-YC剖面的幅度减小最大。（3）20-40cm土壤层，6个剖面Al2O3的含量基本均呈减小趋势，JLN-S1 剖面变化趋势最明显，且在20-30cm至30-40cm土壤层的变化趋势逐渐增大。（4）40-100cm土壤层，各剖面的变化趋势基本稳定，SD-DG和GTC剖面基本没有明显的变化，Al2O3含量分别维持在14.5%和23%左右；XXAL-YC和SD-DG剖面Al2O3的含量均逐渐增大，其变化程度随剖面深度的增加逐渐呈下降趋势；JLN-S1剖面Al2O3的含量逐渐减小，其变化程度随剖面深度的增加而逐渐呈下降趋势；HN剖面Al2O3的含量在大体上来说是增加的，但是其变化趋势不明显，其数值基本上稳定在20-25%之间。通过以上分析可得，各剖面Al2O3的含量在0-40cm土壤层上的变化较明显，且没有一定的规律可循。40-100cm各剖面的变化趋势保持不变，除SD-DG和GTC剖面的Al2O3含量分别保持一个固定值左右（14.5%、23%）外，其余剖面Al2O3的含量变化较大。但随着深度的增加，各剖面的变化幅度呈逐渐减小的趋势，可能剖面深度达到一定程度后，各剖面会稳定在某个范围之内，这还有待进一步研究。对于表层（0-20cm）土壤Al2O3的含量相较于底层（60cm以下）土壤发生了明显的变化，表层土壤剖面的分布是SD-DGXXAL-YCGDJLN-S1GTCHN，而深层土壤的变化分布是JLN-S1SD-DGGDXXAL-YCHNGTC，而各剖面分属不同的气候带（参照表1）。由此，可以看出不同气候带对于土壤表层Al2O3的含量有较大的影响。3.1.2 花岗岩成土土壤Fe2O3分布特征对土壤Fe2O3的含量随剖面深度变化的分析表明（图3），不同剖面在0-100cm土壤层存在明显差异，尤其表现在数值方面。（1） GD剖面的变化范围在1-2之间，其Fe2O3的含量在0-20cm土壤层先增大后减小，20-80cm呈增大趋势，80-100cm先减小后基本保持不变。图 3 各剖面Fe2O3分布特征（2） SD-DG剖面的变化范围在2.2%-3%之间，其Fe2O3的含量在0-60cm的土壤层呈减小趋势，60-80cm先增大后减小，80-100cm呈增大趋势。（3） XXAL-YC剖面的变化范围在3.8%-5%之间，其Fe2O3的含量在0-10cm的土壤层呈减小趋势，15-45cm呈减小趋势，45-90cm呈增大趋势，90-100cm呈减小趋势。（4） JLN-S1 剖面的变化范围在4.1%-4.8%之间，其Fe2O3的含量在20-40cm土壤层呈减小趋势，40-60cm呈增大趋势，60-100cm其值无明显变化，基本维持在4.2%左右。（5） HN剖面的变化法范围在4.8%-8%之间，其Fe2O3的含量在0-20cm土壤层呈增大趋势，20-100cmFe2O3的含量随深度的增加呈“”型变化。（6） GTC剖面的变化范围在6.8%-7.6%之间，其Fe2O3的含量在0-45cm土壤层上呈增大趋势,45-60cm上呈减小趋势，60-100cm其值无明显变化，基本维持在7.0%左右。综上所述，不论是表层还是底层，除HN剖面外，其余剖面Fe2O3的含量没有发生明显变化，各剖面的Fe2O3的含量均保持在各自的数值范围内。各剖面在0-20cm土壤层Fe2O3含量均发生变化，其中GD、HN、GTC剖面呈增大趋势，SD-DG、XXAL-YC、JLN-S1剖面呈减小趋势。导致各剖面的变化趋势不一致的原因可能有两个，第一是各剖面所处的气候带不一致；第二是Fe2O3的存在状态不一致。同时，Fe2O3的存在状态也有可能是导致各剖面Fe2O3的含量差别较大的原因之一。3.2 花岗岩成土剖面土壤有机碳氮分布特征土壤有机碳（SOC）不仅影响土壤的物理特性和肥力，还影响生物的生长和产量，其含量多少能为土壤生产力、土壤水文特性和以碳为基础的温室气体研究提供非常重要的信息22。有机氮（SON）是生态系统生产力构成的重要因素，是植物生长发育的必需元素，且90%以上的氮存在于土壤中23。C/N是指土壤有机质中的有机碳总量和氮素总量之比，其大小可反映有机质的分解状况，被认为是氮素矿化能力的标志。一般认为微生物在生命活动过程中，需要土壤最佳的C/N约为25 : 1，即C/N越接近25:1时越有利于有机质的转化24。因此，了解土壤有机碳氮以及碳氮比具有重要的研究意义。3.2.1 花岗岩成土剖面土壤有机碳（SOC）分布特征图 4 各剖面SOC分布特征对SOC的量随剖面深度变化的分析表明（图4），在整个土壤层，各剖面的SOC含量和变化程度均随剖面深度的增加而呈减小趋势，尤其在0-40cm土壤层JLN-S1、XXAL-YC、HN、GD剖面的下降幅度较快。在40-100cm土壤层，各剖面的SOC含量均保持在0-1.3%之间，随着深度的增加其值无限接近于0，其中SD-DG剖面SOC含量保持在0.2%左右且变化范围较小。由此可以看出在0-40cm土壤层SOC含量受外界因素的影响较大（各剖面环境因素参照表1），XXAL-YC、JLN-S1、HN剖面相较于其它几个剖面受环境影响比较大，SD-DG剖面相较于其它几个剖面受环境影响较小。导致剖面在0-40cm土壤层SOC含量远高于40cm以下土壤层的主要原因是，土壤中的SOC主要来源于地表植被的枯枝落叶层的补充和积累，而下层（40cm以下）土壤受地表腐殖质影响较小，而且底层的生物活性弱。这也与徐秋芳等25研究的同一海拔随土层的加深，有机碳含量显著降低的结论是一致的。3.2.2 花岗岩成土剖面SON的分布特征图 5 各剖面SON分布特征对SON含量随剖面深度变化的分析表明（图5），在0-100cm整个土壤层，除SD-DG剖面外，其余剖面的SON含量以及变化程度随剖面深度的增加而呈减小趋势。在0-40cm土壤层，XXAL-YC、JLN-S1、HN、GD剖面的SON含量变化程度较大。在40-100cm土壤层，各剖面的SON含量均保持在0-0.1%之间，并且变化幅度不大。由此可以看出，在0-40cm土壤层受到外界条件的影响较大（各剖面剖面环境参照表2-1），各剖面所受影响程度不同，XXAL-YC剖面受影响程度最大，GTC剖面受影响程度最小。各剖面0-100cm土壤层，SON含量随深度的增加而减小是因为，土壤不同层次中有机质含量的多少是影响土壤氮矿化的主要因素,随着深度的增加，土壤透气性降低，可供降解的有机质也越来越少，微生物数量迅速下降，氮矿化随之下降，这是造成下层全氮含量减少的主要原因26。3.2.3 花岗岩成土剖面C/N的分布特征图 6 各剖面C/N分布特征对土壤C/N随剖面深度变化的分析表明（图6），各剖面在0-100cm土壤层C/N随剖面深度的增加沿y=-5x+100这条函数曲线呈逐渐下降的趋势；XXAL-YC剖面的C/N变化程度最大，GTC剖面的变化程度最小；0-60cm土壤层的C/N变化幅度较大，60-100cm土壤层的C/N变化幅度相较于0-60cm土壤层较小。土壤C/N受区域水热条件和成土过程特点的控制，气候、成土母质、土壤类型、地形地貌和土地利用方式等因素都会影响到土壤碳和氮的比例关系27。土壤碳氮之间的比例关系可以全面地阐述土壤碳氮变化的特点，反之，通过了解土壤有机碳氮也可以间接说明C/N的印象因素，因而研究土壤碳氮比的分布特征及其影响因素具有重要意义。3.3 土壤铁铝氧化物与有机碳氮相关性分析3.3.1 SOC与Al2O3的相关性分析图7 土壤SOC与Al2O3的相关性对土壤SOC与Al2O3的相关性分析表明，各剖面SOC与Al2O3的相关性均不相同（图7），简要说明如下：（1） XXAL-YC剖面中Al2O3与SOC的对数关系为y = -1.6514ln(x) + 16.966（R2 = 0.77959）；SD-DG剖面中Al2O3与SOC的线性关系为y = -6.122x + 15.212（R2 = 0.39925）。（2） JLN-S1剖面中Al2O3与SOC的线性关系为y = -1.1502x + 19.182（R2 = 0.53142）；GD剖面的幂指关系为y = 14.352x-0.23561（R2 = 0.6956）。（3） HN剖面的线性关系为y = -3.1264x + 24.57（R2 = 0.60642）；GTC剖面的线性关系为y = -3.9562x + 24.626（R2 = 0.67344）。各剖面SOC与Al2O3的关系表明，除SD-DG和JLN-S1剖面呈弱负相关外，其余剖面均呈中度负相关。由此可以看出，在0-100cm的土壤层SOC与Al2O3的相关性不明显。3.3.2 Fe2O3与SOC的相关性分析图8 有机碳与三氧化二铁的相关关系图9 有机碳和三氧化二铁的相关关系各剖面Fe2O3与SOC的关系如图8、9，简要说明如下：（1） SD-DG剖面的线性关系为y = 1.206x + 2.2622（R2 = 0.65922）；XXAL-YC剖面的线性关系为y = 0.09845x + 3.9898（R2 = 0.11335）。（2） GD剖面的线性关系为y = -0.39901x + 1.6743（R2 = 0.71904）；JLN-S1剖面的多项式关系为y = -0.333x2 + 1.6868x + 3.1884（R2 = 0.45833）。（3） HN剖面的线性关系为y = -0.92088x + 7.6951（R2 = 0.62578）；GTC剖面的线性关系为y = -0.0709x + 7.1307（R2 = 0.01183）。由此可得，SD-DG、GD、HN剖面Fe2O3和SOC呈中度相关；XXAL-YC、JLN-S1、GTC剖面Fe2O3和SOC不相关。而SD-DG、XXAL-YC剖面属于温带；GD、JLN-S1剖面属于亚热带；HN、GTC剖面属于热带，可以看出两个剖面在同一个气候带上Fe2O3和SOC的相关性不一致，因此，气候条件不一定是影响Fe2O3和SOC相关性的主要因素。3.4 剖面土壤0-20cm、20-40cmSOC与铁铝氧化物的相关性3.4.1 剖面土壤0-20cmSOC与铁铝氧化物的相关性表2 各剖面在0-20cm土壤层有机碳和铁铝氧化物样品名称剖面深度(cm)C %Al2O3%TFe2O3%MSG-DG0-200.58 13.91 2.94 16.85 GTC1.25 15.22 4.22 19.44 GD1.56 14.34 3.66 18.00 HN2.50 17.60 5.71 23.31 JLN-S14.51 17.90 6.46 24.36 XXAL-YC6.35 21.69 7.86 29.55 各剖面不同气候带0-20cm土壤层SOC和铁铝氧化物的关系（表2、图10）：（1） SOC与Al2O3的线性关系为y = 1.2612x + 13.257（R2 = 0.91462），显著相关。（2） SOC与Fe2O3的线性关系为y = 0.81223x + 2.8735（R2 = 0.93158），显著相关。（3） SOC与M（Fe2O3和Al2O3的总和）的线性关系为y = 2.0734x + 16.13（R2 = 0.93001），显著相关。图10 0-20cmSOC与铁铝氧化物的相关性由此可以看出，在0-20cm土壤层SOC与铁铝氧化物之间有显著相关性。3.4.2 剖面土壤20-40cmSOC与铁铝氧化物的相关性表3 各剖面20-40cm土壤层有机碳和铁铝氧化物样品名称剖面深度(cm)气候带C %Al2O3（%）Fe2O3（%）MSG-DG20-40温带0.23 14.94 2.63 17.57 GD亚热带0.55 15.94 3.63 19.57 GTC热带0.77 16.94 4.63 21.57 HN热带1.20 16.22 5.63 21.85 XXAL-YC温带1.45 18.94 5.55 24.49 JLN-S1-01亚热带1.46 18.98 4.89 23.87 各剖面不同气候带20-40cm土壤层SOC和铁铝氧化物的关系（表3、图11）（1）SOC与Al2O3的线性关系为y = 2.8715x + 14.286（R2 = 0.78157），中度相关。（2）SOC与Fe2O3的线性关系为y = 2.0715x + 2.5432（R2 = 0.81838），显著相关。（3） SOC与M（Fe2O3和Al2O3的总和）的线性关系为y = 4.943x + 16.83（R2 = 0.93588），显著相关。图11 各剖面20-40cm土壤层有机碳与铁铝氧化物相关性分析3.5 剖面土壤0-20cm、20-40cm温度和降雨与铁铝氧化物以及C/N的相关性表4 各剖面0-20cm土壤层温度、降雨与铁铝氧化物以及C/N剖面名称气候带降水（mm）温度（）Al2O3（%）C/NFe2O3（%）XXAL-YC温带625113.91 9.662.94 SD-DG温带782.412.815.22 8.954.22 JLN-S1亚热带1509.718.914.34 13.783.66 GTC热带153114.817.60 12.735.71 HN-2热带1559.32517.90 16.946.46 GD-1亚热带20002221.69 14.047.86 3.5.1 剖面土壤0-20cm温度和降雨与铁铝氧化物以及C/N的相关性温度和降雨与铁铝氧化物与C/N的相关关系如图12、13，温度和降雨与Al2O3的线性关系分别为y温度 = 0.21961x + 13.318（R2 = 0.40913），y降雨 = 0.00448x + 10.793（R2 = 0.64637