● 摘要
本文通过研究不同土地利用方式下土壤微形态的特征，探明土壤微形态与土地利用方式的关系，准确解读微形态对土地利用变化的指示意义。为土地利用及变化的研究提供了新的思路和开辟了一种新的研究途径，为防治土地生态问题和提高土壤生态功能提供重要的理论依据，具有重要的科学意义和现实意义。
本文结合国家自然科学基金研究项目，选择西安黄土台塬为研究对象，基于3S技术和Leica显微数字图像处理系统深入的分析了土地利用变化对土壤微形态的影响问题。通过对研究区域野外实地考察确定采样地点，使所选的土壤剖面具有较强的代表性。应用Leica Qwin Standard v2.6图像处理系统,定量化分析了土壤微形态特征与土地利用变化的关系，获得了重要的实践经验。并且所获得的微形态特征数据能够与土壤其它理化性质相互解释。
本论文共分为六章，第一章综述了土地利用/土地覆盖变化及土壤微形态研究现状。第二章阐述了研究区域选择的原则、研究区域自然概况、考察路线、研究剖面选择和样品采集、处理分析。第三章是土壤微形态特征研究方法。第四章主要是土壤微形态与土壤理化性质关系分析。第五章涉及土壤微形态对土地利用的响应分析。第六章对全文进行了总结与讨论。
在研究中获得的主要结论：
（1）大量实践表明，在土壤微形态数据定量分析时不同放大倍数下的数字图像对于数值分析有很大的影响，其中10×10倍镜下所拍的图像最适合Leica Qwin Standard v2.6图像处理系统做定量化统计分析。
（2）分析土壤微形态特征各指标与土壤其他性质的关系，结果如下：
微形态指标中孔隙平均长度与土壤容重的相关系数达到0.270（检验0.05），孔隙最大长度与土壤容重之间的相关系数达到0.312（检验0.05），表明土壤容重与土壤孔隙长度关系密切；并且，孔隙总数与土壤容重之间的相关系数达到-0.325（检验0.05）。同时，微形态指标与土壤含水量相关性分析结果表明：土壤含水量与孔隙形状有关，并且与孔隙度存在正相关。由此得出，耕作土壤微结构为海绵状不仅有助于透气透水而且有助于土壤持水性能增强；并且，耕作土壤粘化过程增强也会提高土壤持水性能。微形态指标与土壤磁化率相关分析的结果表明粗颗粒的数量和形状是与矿物风化强弱程度有关的。本研究中各剖面土壤的低频和高频磁化率值均高于成土母质马兰黄土，表明各土地类型下马兰黄土都发生明显生物风化成壤过程。而且，不同土地利用类型导致的植被变化影响各土壤发生层有机碳含量的变化，耕作较短时期的土壤，其有机碳明显偏低，这与有机质的累积量有关。土壤质地的研究表明土壤胶粒与粘粒含量的变化规律基本吻合；长期耕作的田地、果园、林地和灌草地的胶粒含量较大。而且，土壤胶粒含量与土壤胶体的出现有因果关系。
（3）土壤与母质马兰黄土微形态的相似性分析，说明人类耕作的土壤随着耕作时间的延长加速了土壤的发育。此外，地形等环境条件也影响土壤的发育，坡度较大则土壤发育相对较弱，这应该与坡面流水侵蚀导致腐殖质和粘土流失有关。
（4）通过因子分析发现，10个综合因子代表了土壤微形态的绝大多数信息。包括：粗颗粒的形状、粗颗粒的最大面积、孔隙度、孔隙的形状、粗颗粒的数量、粗颗粒的最小宽度、粗颗粒的磨圆度、孔隙的光滑度、粗颗粒的总数、粗颗粒的最小面积。根据10个因子变量的贡献率，可计算出土壤微形态的综合指数，它定量化的反映了各土壤微形态的整体差异。
（5）本研究探讨了较小空间尺度上土壤环境受人类活动及非地带性自然因素的综合影响情况。通过分析发现，各影响因素与土壤微形态的关系，在不同的土壤层表现不同；但各非地带性成土因素对土壤微形态特征影响的总体情况是：土地利用时间﹥坡度﹥土地利用类型﹥高程﹥地表覆被﹥坡向。就总体情况来看，人类土地利用变化对土壤环境的影响大于地形等非地带性自然因素。
（6）通过对各土地利用方式下土壤剖面的微形态特征观察和定性描述，总结了土壤微形态对土地利用变化的响应规律。即：不同的土地利用方式呈现不同的土壤微结构特征，林地与灌草地的土壤微形态具有相似性，而田地与园地的微形态也具有显著的相似性；同一土壤剖面随着深度的变化呈现明显变化；不同利用时间的同一土地利用类型其土壤微形态特征变化具有规律性。随着耕作年限的增长，土壤发育的总体趋势是海绵状微结构发育增强、土壤粘化程度增强、铁染现象和团聚现象日趋明显。这是因为土壤发育过程是人为熟化的过程。因此，可以确定某些土壤微形态特征与土地利用方式之间有对应关系：海绵状微结构是耕作土壤微形态的突出表现，相应的孔隙类型以堆叠孔隙为主；在表层10㎝以下出现大的斑晶状粗颗粒如长石，其来源除沙尘搬运物外主要是在人工施肥过程中大量施入参加黄土物质的土粪肥的结果；有CaCO3胶结的粘土结核或孔隙包膜出现，或菌丝状、结核状次生方解石出现，表明土壤发育在半干旱环境中，若为田地必定是旱作方式。因为，本研究区降水深度基本在25-35㎝间，若25-30㎝层出现铁染粘土胶膜，这是黄土高原南部黄土区森林土壤淋溶淀积层的显著表征。与林地土壤不同，在耕作层土壤中未见到铁质粘粒胶膜或在孔隙边缘仅出现少量薄而断续状的铁质粘粒胶膜，正是由于人类耕作活动扰动，影响了淋溶淀积作用的结果。
本文至少有以下2个创新点：
①实现土壤微形态特征的定量化图像分析，并定量化分析探讨了微形态与土壤其他理化性质的关系。
②提出了土壤微形态综合指数及其获取方法，定量化分析探究了人类活动与非地带性自然因素对土壤微形态的影响。并描述了土壤微形态对土地利用变化响应的具体特征。