澧阳平原岩板垱剖面地球化学特征与风化强度研究

通过对岩板垱剖面氧化物含量分析及年代测定,揭示其常量地球化学特征,探讨澧阳平原晚更新世晚期至全新世中期的化学风化过程和环境变化。结果表明,岩板垱剖面沉积物出现不同程度Na、Ca元素亏损及TFe和Mn元素富集,其化学风化作用程度明显高于黄土高原黄土,稍高于镇江下蜀黄土,处于中等的风化阶段。多个风化指标的垂向变化表明岩板垱剖面化学风化强度表现为风化较强、风化较弱、风化加强和风化较强4个阶段的变化。化学风化强度指示澧阳平原27~6.0 ka B.P.间,气候环境经历了相对暖湿-凉湿-气候回暖-温暖湿润的演变过程。     

西峰蔡家咀黄土剖面记录的末次盛冰期到全新世最佳期气候变化

采用挖探井方式获取西峰蔡家咀剖面200 cm黄土沉积序列,以7个¹⁴C-AMS测年数据为年龄控制点,利用沉积物粒度模式建立最近20 ka的年代框架。磁化率、灰度、粒度等指标的综合对比表明该剖面记录了末次盛冰期增温以来几次重要气候事件,如Heinrich事件1(H₁)、Bølling-Allerød暖期(B-A)、新仙女木事件(YD)、8.2 ka事件等,说明西峰黄土剖面具有记录短尺度气候突变事件的潜力。     

澧阳平原晚更新世晚期至全新世早中期环境演变及其对人类活动的影响

通过对澧阳平原野外调查,多剖面地层对比分析及岩板垱（YBD）剖面样品的粒度、地球化学元素分析和年代测定,揭示该区晚更新世晚期至全新世早中期环境演变,并探讨其对人类活动的影响。研究结果表明,30~6 ka B.P.间,澧阳平原由冲沟发育的黄土台地向河湖发育的平原丘岗地貌过渡;气候环境经历了弱暖湿-气候变差-凉湿-波动回暖-暖湿的变化;更新世末至全新世早期稻作农业的出现与该区的环境条件和文化基础密切相关;环境演变也推动了古人类活动范围和聚落特征的变化。     

则克台黄土粒度组分分离及其记录的末次冰期气候波动

北大西洋地区的末次冰期气候波动在全球具有广泛记录。伊犁地区作为西风区向季风区过渡的边缘带,对气候变化响应敏感,千年尺度气候波动如何影响该区域有待进一步解答。黄土作为恢复古气候的重要地质记录,有利于上述问题的研究。通过对伊犁则克台剖面黄土沉积进行粒度端元分析,结果表明：则克台黄土粒度可分为四个端元,分别为EM1（0.8 μm）、EM2（8 μm）、EM3（25.1 μm）和EM4（51.6 μm）。EM1代表成壤组分;EM2代表高空西风组分;EM3和EM4代表尘暴组分,但EM4组分更能够反映末次冰期西伯利亚高压在伊犁地区的扩张。EM2和EM4都能记录千年尺度气候的波动,但响应程度却不同：51.3~20 ka,EM4含量变化曲线记录的千年尺度气候事件更为明显;然而20 ka之后,千年尺度事件在EM2含量变化曲线中更为突出。这表明西风和西伯利亚高压都是千年尺度气候信号的重要扩散机制,且造成上述差异的原因很可能是太阳辐射驱动下的北半球冰量变化。     

十五万年来临夏黄土粒度变化的气候记录

风成黄土沉积的粒度变化受控于风力强度及大气环流,具有气候学意义。根据临夏北塬黄土剖面的粒度资料,结合沉积物的年代测定,研究了粒度参数随时间的变化恃征,表明临夏黄土自150ka以来,粒度参数反映的气候变化经历了8个主要阶段,完全可以与南极东方站冰岩芯温度记录及深海氧同位素阶段对比。但气候阶段的始末在时间上有一些差异。可能反映不同气候区域对全球气候变化的响应不同,而粒度参数与全球海面变化却非常一致;海面的升降及温度变化也控制和影响着大陆环流系统。最后,从粒度变化讨论了冰期、间冰期影响中国大陆环流系统的变化。     

中国干旱、半干旱区末次冰期以来气候变化规律

以临夏塬堡末次冰期中晚期黄土剖面为基础,选用我国干旱、半干旱区末次冰期以来同期异相或同期同相的气候记录与研究剖面进行对比分析后表明：位于西风气流控制的新疆地区全新世气候总体表现为偏干偏冷,晚期较为温暖的特点．其气候波动的幅度和频率较低。而位于季风环流控制的其它地区．全新世气候变化反映了同样的变化规律,即早全新世的升温波动期、中全新世的温暖稳定期和晚全新世的变冷期,其气候波动的幅度和频率较快。而无论是西风气流控制的新疆地区,还是季风环流影响的其它我国干旱、半干旱区,末次冰期气候变化均表现为早晚期的干冷期和中期的温湿期,尽管其干冷和温湿的程度不尽相同。     

土壤颜色——一个可靠的气候变化代用指标

将研究剖面自上而下以2cm间隔采取的样品,烘干并研磨至小于45μm,此时,土壤的颜色将不再发生变化。将处理好的样品分别测土壤颜色指标亮度、红度和黄度,将测得的亮度、红度和黄度指标分MIS4、MIS3、MIS2和MIS14个阶段,通过与研究剖面的气候指标磁化率、粒度和CaCO_3在百年尺度、千年尺度上的对比分析,以及在万年尺度上与高纬格陵兰GRIP冰芯记录和反映全球冰量变化的SPECMAP曲线进行对比分析表明：土壤颜色指标作为气候变化的代用指标无论在百年尺度、千年尺度还是在万年尺度上均是可靠的,这种可靠性在末次冰期阶段表现得更为显著,这一结论是否适用于整个第四纪冰期间冰期旋回,尚需更多黄土剖面的研究事实来加以证明。     

库姆塔格沙漠东南缘BL剖面粒度记录的全新世快速气候事件

地质历史过程中全新世时期是一个温暖湿润的间冰期气候过程,中间出现过多次变冷或变干的快速气候事件。BL剖面位于库姆塔格沙漠东南缘,是一典型的风成砂黄土沉积地层,沉积厚度约350 cm。通过沉积地层光释光测年和沉积物粒度变化分析,结果显示：（1）BL剖面沉积的年代始于8.3 ka,处在全新世早期;（2）区域干旱气候条件下,反映冬季风的代用指标则以粗端组分含量为主,BL剖面沉积物平均粒度受到颗粒粗端的影响较大,对比3个不同粗颗粒组分含量所指示的古气候变化,选用>110 μm的沉积物颗粒组分含量作为冬季风研究的替代性指标,具有较好的指示意义;（3）剖面粒度对全新世中晚期的6次气候快速变化过程均有不同程度的记录,其特点是对全球性冷事件敏感性较强,对干旱事件响应较弱。对库姆塔格沙漠地区全新世气候过程的研究,可为极端干旱区域气候对全球气候变化过程的响应提供一定借鉴。     

末次冰期内威德尔海的冰筏碎屑增多事件与底流增强事件的耦合性

晚第四纪的气候变化控制了南极地区的冰架进退。冰架崩塌形成的冰山在其破碎、漂流、融化过程中把冰筏碎屑(IRD)搬运到海洋中。同时,大量的冰川融水促进了海洋垂直剖面结构和动力的改变,从而影响冰筏碎屑的沉积过程。此前对于揭示极地海域冰筏碎屑与底流活动变化之间关系的研究尚不充分。因此,本文分析了南极威德尔海西北部柱状沉积物的沉积记录,在对比沉积物粒度数据特征、分析沉积物端元模型的基础上,发现4次明显的沉积物粒度变化事件和底流增强事件同时发生。这种同步性说明冰架系统与海洋环境之间存在内在的调节机制。两次较强的冲刷事件证明岩心形成过程中存在着两次沉积间断,同时也合理地解释了古地磁数据和AMS14C数据存在的显著年龄差异。此外,鉴于D4-9岩心样品蛋白石、有机碳等指标均指示了极低的输出生产力情况，且与冰期的生产力水平相当,推断该岩心主要形成于末次冰期期间。综上分析, D4-9岩心所记录的事件反映出南极地区千年尺度的气温变化诱发了冰架的后退,导致了明显的冰筏碎屑事件和底流增强事件,解释了威德尔海区冰架-海洋过程的内在耦合关系。     

萨拉乌苏河流域MGS4层段记录的末次冰期早冰阶气候波动

萨拉乌苏河流域米浪沟湾末次冰期早冰阶时期记录了5.5个由古沙丘砂与河流相、湖沼相构成的沉积旋回。对各沉积旋回的粒度及微量元素分析表明,河流相和湖沼相的平均粒径Mz、分选系数σ和SC/D的值明显高于古沙丘砂,河湖相中的微量元素Mn、P、Rb、Zr、V、Ni含量普遍较古沙丘砂含量高,而Ba、Co等则呈现相反的变化;这些气候代用指标的波动构成了与沉积旋回相对应的5.5个粒度及微量元素变化旋回,指示了该地末次冰期早冰阶至少经历了6次冷干和5次暖湿的气候波动,其中若干次气候回暖事件和冷干事件可与格陵兰冰芯和葫芦洞石笋等记录的D/O事件和Heinrich事件相对应。米浪沟湾剖面地层记录的千年尺度气候波动既是对东亚季风环流演变历史的体现,同时也是对全球气候变化的响应。     

黑土区土壤侵蚀的REE示踪法研究

应用定位小区段面法实验和稀土元素示踪剂检测,选择吉林省长春市净月开发区和永吉县的两块黑土实验小区进行土壤侵蚀过程研究,探讨了稳定性稀土元素示踪法应用于黑土区土壤侵蚀、沉积、分布和发生过程研究的可能性,并计算出坡面不同部位的侵蚀量与相对侵蚀量,较好地描述降雨对坡面的侵蚀过程。实验表明,坡面的土壤侵蚀率随降雨时间而加大;7°~12°坡面的最大土壤侵蚀量出现在坡面中部和下部(为Nd、Sm和Eu所标记的坡段)。降雨时间和地形坡度大小影响土壤颗粒运动的速度和方向,是土壤侵蚀发生的主要因素。     

表生作用下稀土元素地球化学特征——以海南岛北部玄武岩分布区为例

对海南岛北部玄武岩区岩石-土壤-植物-地下水系统中稀土元素迁移和分布模式的研究表明，随土壤的发育，REE出现分异，LREE逐渐富集；Ce由玄武岩中的负异常向土壤中正异常演化。地下水中REE的含量和分布模式主要受岩石风化和成土作用影响。植物虽对REE具有选择吸收作用，但REE的生物地球化学循环不活跃。     

多尺度土壤侵蚀评价指数的技术与方法

针对不同尺度开展土地利用与土壤侵蚀的综合研究是自然地理学研究的前沿领域和热点问题。多尺度土 壤侵蚀评价指数作为新近提出的土壤侵蚀模型, 在跨尺度土地利用与土壤侵蚀的研究中具有良好应用前景。本文 基于多尺度土壤侵蚀评价指数计算公式及其因子内涵, 应用尺度转换的思想, 阐述了降雨侵蚀力、土壤可蚀性、作 物覆盖与管理因子、地形因子等不同评价因子在坡面、小流域、流域不同尺度上的计算方法与GIS 实现技术, 以期 服务于多尺度土地利用与土壤侵蚀研究的深入和多尺度土壤侵蚀评价指数的发展。     

岩溶盆地红土风化剖面的元素地球化学研究

选取云南石林红土剖面作为研究对象,探讨在岩溶盆地这一独特地貌单元中主量、稀土元素的地球化学特征。研究表明：① 云南石林土壤中主量和稀土元素的组成具有较好的一致性;② 通过对化学蚀变指数（CIA）与Na/K比值关系图以及A-CN-K（Al₂O₃-CaO*+Na₂O-K₂O）三角图分析发现：石林地区2个剖面均经历了温暖湿润环境下的强烈化学风化作用;石林地区土壤中稀土元素含量较高,其稀土元素球粒陨石标准化分布模式表现出高度相似性,且继承了基岩的特征,两者均表现为Eu处负异常,但剖面CK在Ce处表现为负异常,而剖面KP在Ce处无明显变化;③ 2个剖面元素组成及含量变化基本保持一致,表明此地土壤受外来物质影响程度较小,2个剖面的元素地球化学特征与基岩存在一定相似性。     

穆珠朗玛峰地区土壤中稀土元素的含量和分布

本文论述了珠穆朗玛峯地区土壤中稀土元素的含量,以及它们在土壤中的分布模式,并发现土壤中稀土元素的含量水平在很大程度上受土壤母质的制约。     

Effects of Poplar Plantations on the Physical and Chemical Properties of Soils: A Case Study in the North China Plain

In recent years, large areas of farmland in the North China Plain have been converted into short-rotation poplar plantations. To analyze the impacts of poplar plantations on soil, 22 soil samples were collected and assayed from the soil profiles of a corn field and a poplar plantation. The results showed that the average soil moisture content of the soil profile in the poplar field was 2.6 percent lower than that of the arable land. The maximum difference in soil moisture content was found in the upper 0-10 cm of topsoil. Soil organic matter and nitrogen, phosphorus and potassium in the cornfield were significantly higher than in the poplar field. Higher nutrient content in the corn field may result from higher fertilizer inputs and the practice of returning straw to the cropped field. The analysis also showed no significant increase in soil organic matter content in deeper soil layers of the poplar field, which means that the conditions are not favorable for the formation of soil organic matter, or that soil organic matter needs a longer time to develop. Elements such as magnesium, iron, manganese and copper in both the corn field and the poplar field had a tendency to accumulate with increasing soil depth. Magnesium, iron, manganese and copper in the 0-80 cm soil layer of the poplar field were higher than those of the cornfield, but the situation was reversed at depths greater than 80 cm. It is concluded that poplar trees consume a large amount of soil moisture and soil nutrients. Local governments should prevent the development of new plantations of fast-growing trees in farmland and help farmers to recover their farmland from forestry plantations.     

稀土元素的环境生物地球化学循环研究现状

本文对稀土元素在农用领域的研究进展及其在土壤、水体和植物中的分布、迁移与归宿特征作一系统总结,并对该领域的发展趋势进行了简要的说明。随着自然和人为因素造成的环境中稀土元素的增加,进而产生对生态环境和人类健康的影响,已引起全社会的关注。土壤中稀土元素的存在形态是生态环境效应和生物利用性的的重要参量。目前的实验结果在不同地区和不同土壤剖面中稀土元素的存在形态不尽相同,推测主要与其母质的组成及所处气候等环境条件相关。最近国际上已对稀土元素的水化学过程进行了较广泛的研究,水体中稀土分布受水体的化学参量（如pH, 有机质等）和水化学过程影响,含量高低与人为活动有直接关系。植物中稀土元素的分布通常与土壤中稀土的含量多少相一致,在外施稀土的条件下,在施用后短期内稀土在各器官分布与施用部位密切相关,目前对植物体内稀土元素存在位置和赋存状态的实验结果差别明显,对植物中稀土元素的超富集机理不清等问题尚待进一步探究。     

吉林省西部草地土壤的化学元素含量及其特征研究

对吉林省西部草地土壤化学元素含量研究表明，吉林省西部草地土壤中富钾少磷；钙、镁含量丰富；硼、铜、铁、锰含量在剖面上表现为向下增加；土壤中氮、磷、钾、钙、铜含量随草地退化程度的加深而减少；土壤中硅、钠含量丰富，显示出较强的沙化、盐碱化趋势，其含量随草地退化程度的加深而增加，钴含量随草地退化程度加深而降低；钡含量随草地退化程度的加深有增加的趋势；而稀土元素总量低于土壤背景值，并随着草地退化程度的加深其含量有减少的趋势。     

沙坡头植被固沙区生物结皮对土壤水文过程的调控作用

生物结皮的土壤水文过程一直是学术界比较关注的争议性问题。通过对生物结皮的生态调查和水文物理实验分析、野外人工模拟降雨条件下的土壤水动力学试验、以及天然降雨后土壤水分的动态监测,分析了生物结皮对降雨渗透、土壤水分再分配和土面蒸发等土壤水文过程的调控作用,认为:(1)生物结皮层不仅降低了水分渗透速度和深度,还引起了土壤水分渗透的不稳定性,即指状流的出现;(2)生物结皮的逐年发育使土壤水分的分配格局和分配过程发生了很大变化,土壤水分再分配过程有明显的浅层化趋势,即生物结皮的降雨拦截作用;(3)生物结皮通过降低反射率和提高毛管作用,大大提高了土面蒸发。生物结皮对土壤水文过程的调控作用正在深刻地改变着固沙区的土壤水环境。