陕西渭北旱塬典型苹果园土壤基本性质与微形态特征研究

通过对土壤微形态研究试图阐明陕西渭北旱塬长龄苹果园土壤的发育过程和质量演变。用偏光显微镜对LAS剖面不同发生层的薄片进行了观察和影像定量分析。结果表明:土壤形成物主要是粘土矿物、方解石和无定形Fe,Ap层中有大量次生方解石、次生粘土和蚯蚓粪粒,AB层与BC层方解石数量多且形态最复杂,黏土含量高,BC层可见大量淀积黏土,Ck/C层细晶与针状方解石较少,有少量残积粘土;土壤孔隙主要是孔道和填充孔隙。整个剖面从上向下微结构连续变化,反映了苹果地较稳定的土壤环境,也可能与人工苹果园长时间种植有关;不同发生层的矿物组合十分相似,石英(Q)和长石(Pl)占绝对优势,但C/F10μm值、不同矿物间的比例、颗粒形态等有明显差异。     

夏季风降水在我国西北地区不同粒级方解石记录上的反映

碳酸盐含量一直被作为指示干旱和季风变化的良好指标,但其发生与夏季风降雨的关系始终没有得到明确的科学证明。通过西北黄土覆盖区到物源区现代土壤、全新世古土壤S0和末次冰期最盛期黄土L1中不同粒级方解石含量的系统分析,揭示出中、粗粒级方解石含量少、变化小和无规律性,而＜2 μm粒级的细粒方解石含量高、变化大,且规律性强。现代土壤和古土壤S0淋溶层中的细粒方解石含量随降水量的增大而降低,黄土L1中方解石的含量变化则没有明显的规律性,与方解石总量和碳酸盐含量变化类似。这表明细粒方解石含量是导致方解石总量和碳酸盐含量变化的主体,代表了成壤时期形成的次生方解石,反映了成壤作用的强度和夏季风降水的变化。     

短期乔木林灌木林和草地演替的土壤剖面13C分布特征

以短期的植被更替如何影响土壤剖面的13C富集以及这些富集现象揭示的土壤碳循环机理为目的,采集云南省曲靖地区发生植被演替的山地土壤剖面5组,分别测定了稳定碳同位素比值(δ13C)、总有机碳含量(TOC)和碳密度,并比较了它们之间的差异。研究发现:短期植被改变(约10年)对土壤剖面中0~30 cm层的δ13C值具有显著影响,其中对0~10 cm层土壤影响最大。灌木更替为森林和草地后土壤有机质的δ13C变化分别达2.28‰和5.08‰。30~50 cm层土壤δ13C值对植被改变不敏感,该层可以作为土壤剖面的基准剖面层。大气δ13C值变化不是森林土壤0~50 cm剖面层中13C随深度减小而富集的主要原因。10年间,植被从灌木演替为人工种植的麻栎乔木或从灌木植被退化为草本植被,0~30 cm层土壤剖面的有机碳密度改变量分别为2.30 kg/m2和-1.00 kg/m2。而植被从灌木到人工种植麻栎的碳密度改变率为0.230 kg/m2/a,这对改变山地土壤的碳密度、短期增加碳储量具有重要意义。δ13C在C3植被的短期演替过程中具有很好的辨识力,可以作为土壤碳库更替和碳循环的研究工具。     

关中平原420-350 ka BP的古土壤与环境

通过对关中平原双竹村剖面、寇家坡剖面以及蓝田田家坡剖面、三官庙剖面、长安四府村剖面和宝鸡马家塬剖面黄土沉积中第4层古土壤的分析，发现西安、长安、蓝田和宝鸡中更新世中期发育的第4层古土壤已转变成为风化壳，厚度变化在3．5～3．7m之间。它由4层组成，最上部的第1层是发育好的红棕色粘化层(Bts)，第2层是具有铁质胶膜的风化淋滤黄土层(Cs)，第3层是不含铁质胶膜的风化淋滤黄土层(Cl)，第4层是CaCO3结核层(Ck)。对风化剖面中CaCO3含量、pH值、黏土含量，元素Sr、Fe2O3和Al2O3分析，表明该风化剖面受到了较强烈的风化淋溶和黏土化作用，并指示当时的风化淋滤深度明显超出了土壤粘化层的厚度。粘化层中黏土胶膜具亚热带土壤胶膜特征，具超微晶粒结构，由新生的蒙脱石、高岭石和伊利石微晶粒构成，明显定向排列，这是其具有光性的原因。风化壳型古土壤的发育表明，在距今42．35万年前后，黄土高原东南部盛行亚热带气候。这一古土壤剖面构型为Bts-Cs-Cl-Ck-C，它发育时的年平均温度和降水量分别约为16℃和1000mm，比现代关中平原高约30℃和400mm。     

晚泥盆世古土壤的辨识及其发生学特征

运用野外形态观察、元素地球化学和磁学相结合的方法对新近发现的甘肃东部地区晚泥盆世古土壤剖面进行了辨识和分析,从而得出:1)该套地层中残留有原土壤发生过程的痕迹,如根迹、浅褐色晕圈状根迹,原生石膏层,红色古土壤层内富含成壤钙结核及结核层。同时,可见圆顶柱状结构、次棱角块状结构等古土壤特有的结构类型,这些特征表明该套地层为古土壤。2)古土壤发生层次明显。可识别出红色淀积层(B层)和灰绿色母质层(C层)。B层磁化率向上增强,常量及微量元素Al_2O_3、Fe_2O_3、K_2O、Sr含量及Al_2O_3/SiO_2比值向下减少,Zr、Ti向下富集,以及风化指数CIA向下增加。磁化率及元素含量和比值特征反映了B层古土壤的风化成壤程度向下增强。3)依据发生学特征初步判断古土壤的类型主要为始成土、旱成土和变性土,反映了当时较干旱的气候条件。晚泥盆世沉积地层中古土壤层的发现对指示重大地质事件和研究环境变化方面有着重要的地学意义。     

青海喇家遗址地层划分及齐家文化废墟覆盖层成因分析

对喇家遗址进行了全面的野外考察,在其北部发现完整连续的全新世黄土-古土壤地层剖面。通过系统采样、粒度和磁化率等多种指标测试,结合OSL技术测年断代,建立了完整的土壤地层序列。深入分析土壤沉积物性质与地表过程,揭示了覆盖齐家文化废墟的沉积物的成因。研究结果表明:喇家遗址土壤沉积物地层层序自地表向下依次为:现代土壤(MS,0～1.50 ka B.P.)→全新世晚期风成黄土(L0,1.50～3.10 ka B.P.)→全新世中期古土壤(S0,3.10～8.50 ka B.P.)→全新世早期过渡性风成黄土(Lt,8.50～11.50 ka B.P.)→晚更新世晚期马兰黄土(L1,>11.50 ka B.P.)。其中全新世中期黑垆土古土壤(S0)被3组红色粘土质泥流(RC3、RC2和RC1)和山洪沙土(FFD)沉积层穿插分隔为4个亚层(S0上、S0中上、S0中下和S0下)。这证明黑垆土发育过程中,在OSL年龄3.96～3.65ka,对应于14C年龄3.85～3.60 ka B.P.出现一个山洪泥流盛行期,来自于盆地北侧沟谷的大规模暴雨山洪泥流,在大红山前古洪积扇前沿溢出沟槽、扩散覆盖了黄河...     

兰州盆地黄河800ka B.P.阶地的发现及其古地磁年代

兰州东盆地的枣树沟黄河第四级阶地(T4),砾石层顶高出黄河河面84 m,其上堆积厚约64 m的风成黄土,黄土地层中包括八层古土壤,最底部发育了古土壤S8.光释光(OSL)测年结果显示古土壤S1上部的年龄为70.4±7.6 ka.黄土古土壤对比以及磁性地层学研究表明,枣树沟T4上覆风成黄土的年龄为865 ka,T4至少形成于865 ka B.P..     

泾河上游黄土高原全新世成壤环境演变与人类活动影响

通过对黄土高原腹地甘肃合水MJY-A全新世土壤剖面磁化率、粒度、全铁、TOC、TC、CaCO3等气候代用指标的测定分析。结果表明：在全新世早期,黄土高原中部地区气候虽比较温和干燥,风尘堆积速率降低,土壤发育表现为边沉积边成壤的自然过程;到了全新世中期,气候较为温暖湿润,地表植被发育,生物风化成壤作用强烈,土壤发育依旧表现为自然的成壤过程,形成深厚的古土壤-黑垆土(S0);到了全新世晚期,气候开始恶化,干旱少雨,植被急剧退化,沙尘暴频繁发生,形成的现代黄土层(L0)覆盖了土壤(S0)使之成为埋藏古土壤,土壤发育深受人类活动的影响。现代黄土高原土地资源的退化,并不全是由自然要素本身固有的规律所造成的,而是在自然要素本身变化的背景上叠加了人类活动影响的结果。     

末次冰期-间冰期旋回朝那黄土颜色特征及古气候意义北大核心CSCD

对黄土高原中部朝那剖面末次冰期-间冰期旋回黄土-古土壤序列色度指标与磁化率对比研究后发现,亮度L*值与Hm(赤铁矿)和Gt(针铁矿)的比值相关性较好,在S0和L1阶段其与Hm和Gt的比值呈正相关,在S1阶段为负相关。红度a*与Hm和Gt的比值有较强的正相关关系,反映土壤发育时期的水热条件。而黄度b*与针铁矿的相关性较好,与低频磁化率χlf使用可以更好地反映土壤的发育程度。色度指标在变化频率和幅度上较磁化率大,能很好地识别S1阶段弱黄土-古土壤层。     

黄土高原南部全新世土壤微结构形成机理探讨

通过对黄土高原南部不同剖面土壤微结构的研究和与相邻地区的对比 ,探讨了风化成土过程的特征 ,揭示出全新世土壤S0 是由上下两个土壤层组成的复合土壤 ,显示两个较完整的成土过程。早期成土阶段形成了具棕壤特征的古土壤S0 2 ,晚期成土阶段形成了淋溶褐土型古土壤S0 1 。土壤S0 以上的部分是风尘堆积增强时期形成的风积黄土层 ,但被人类耕作活动所扰动。     

汉江上游郧县辽瓦店剖面粒度组成特征及其意义

对汉江上游河谷辽瓦店（LWD）剖面的地层特征及粒度分布进行了研究,并与渭河河谷典型风成堆积物对比。结果表明：该剖面中黄土和古土壤的粒度组成以粗粉砂（10～50 μm）为主,频率曲线图、三角图、参数结构散点图等均指示它们具有相同的物质来源,但明显区别于洪水滞流沉积物;其地层序列、宏观特征和粒度分布与渭河河谷全新世黄土-古土壤序列具有良好的可比性。LWD剖面的黄土和古土壤具有风成的基本特性,但其粒度组成比渭河河谷黄土整体偏细,这可能与沙尘暴越过秦岭后强度减弱有关。     

黄土高原古土壤形态特征的差异及成因探讨

灵台剖面第四纪晚期古土壤－这里指Ｓ８及其上古土壤;第四纪中早期古土壤－这里指离石黄土Ｓ９及其下古土壤和午城黄土中所有古土壤;第三纪古土壤－指么三纪红粘土,在形态特征上有明显区别。这种区别是由于古成土过程中水分运行方式的不同造成的。根据形态特征和古成土过程水作用方式的差异,把上述３个时代的古土壤依次淋溶型古土壤、滞圹地下水升降型古土壤。不同时代古土壤成土过程水作用方式的这种差异,是由降水量、尘降速率     

15万年以来中国黄土与南极冰芯环境演化记录的对比

中国黄土和南极冰芯各自记载了15万年以来环境演化的信息,通过两者的对比研究,可以揭示全球性环境变化的普遍特征和区域特点。对比表明:15万年以来,中国甘肃临夏北塬黄土剖面中磁化率反映的气候变化与南极Vostok站冰芯中δD反映的温度变化趋势非常相似,在以万年计的时间尺度内,所反映的气候变化趋势是一致的,但相同时段两者的变化幅度,特别是在距今14～8万年的末次间冰期期间,差别较大。     

新疆伊犁黄土和古土壤形成环境的差异性分析

通过粒度和元素地球化学分析研究方法,对伊犁盆地昭苏剖面黄土和古土壤形成环境的差异性进行了对比研究。结果发现,伊犁古土壤层中＞30 μm、＞40 μm和＞63 μm等粗粒径组分含量较黄土层稍高,尤其是＞63 μm组分更为显著;伊犁古土壤形成时期,西风环流较强,导致古土壤层中存在大量粗颗粒的近源堆积物,气候存在突变性,是一个环境变化不稳定的时期;而黄土堆积时,西风较弱,气候变化相对稳定;古土壤形成时期虽降水相对较多,但气候较冷,导致其风化成壤作用并不强,而黄土堆积时降水与古土壤形成时期相当或者较少,但由于气候总体较为温暖,风化成壤作用相对较强。不同时期水热组合形式及其各自权重不同均会对伊犁黄土和古土壤风化作用产生不同程度的影响。     

巴丹吉林沙漠东南缘查格勒布鲁剖面CGS1层段粒度特征及其指示的全新世千年尺度气候变化

位于巴丹吉林沙漠东南缘的查格勒布鲁剖面CGS1层段记录了全新世以来显示风力强弱的沙丘砂与黄土堆积旋回。以Md（Φ）、Mz（Φ）的5 Φ（31.5 μm）为界,可以划分出10个“C1-C10”明显的和1个“C11”较弱的（<5 Φ）旋回变化。其中,有7个属于沙丘砂与之上覆黄土或古土壤构成的旋回。这些旋回在Md（Φ）、Mz（Φ）上显示出多谷峰波动的形式。不仅如此,粒度的σ、SC/D值和>63 μm含量亦随之响应。研究认为,CGS1层段粗粒和细粒层位Md（Φ）等参数和>63 μm含量的变化分别代表了东亚冬夏季风的作用过程;冬季风时期的C1与北大西洋IRD事件的冷期B0和B1,C2、C3、C4依次与B2、B3、B4,C7、C9、C10依次与B5、B6、B7在时间-气候性质上具有很好的对应;北大西洋B8冷期在CGS1中没有明显表现,但仍然能够在Md（Φ）、Mz（Φ）曲线上看到这是一个<5 Φ的低值时期,而>63 μm的含量相应增高;C5、C6和C8寒冷时段虽未见于北大西洋,但在中国一些地点却有发现。这些由若干粒度指标反映出来的寒冷事件表明,在全新世东亚夏季风活动盛行的总的形势下还存在频繁的千年尺度的冬季风波动。而尤为重要的是这些寒冷事件存在的与北大西洋寒冷事件的遥相关的关系表明,除C5、C6和C8以外的CGS1粒度记录的寒冷事件都隐含了北大西洋的强烈信号。从这个意义上来说,笔者讨论的内容可为全新世北半球的D/O震荡及其形成机制提供一个比较理想的东亚季风变化与中国沙漠区域环境响应的地质证据。     

长安少陵塬黄土含水条件与控制因素研究

 根据长安少陵塬杨湾黄土剖面含水层的调查、含水量、孔隙度测定和粒度分析,研究了黄土含水层与隔水层的分布、含水条件及其与第四纪气候变化的关系。结果表明,长安杨湾剖面黄土地层含水量变化代表了与以往研究不同的变化类型,含水量峰值出现在黄土层中,低值出现在红色古土壤层中；从上向下含水量与孔隙度呈波动变化规律；在所研究的剖面中出现的5个含水层均由黄土层构成,隔水层由红色古土壤构成。研究剖面中含水层与隔水层的水理性质主要是它们形成时的气候不同决定的。红色古土壤的隔水性是由于温湿气候条件下的粘土化作用产生的，黄土层的含水空间发育好主要是当时相对冷干的气候条件下的较弱的成壤作用造成的。含水空间发育较好的黄土层和粘化强的红色古土壤隔水层的存在是该黄土剖面中地下水富集的两个基本条件。     

以孢粉学方法为例浅论黄土沉积物中微体炭屑的统计问题

作为火的代用指标—炭屑在过去生态环境变化及人类活动研究中具有重要意义,基于孢粉学方法开展的微体炭屑—火的研究得到了研究者的广泛关注,但关于炭屑统计的标准目前尚未统一。通过选取黄土高原灵台剖面顶部13 m共16个样品,采用孢粉流程法提取炭屑（外加石松孢子以计算炭屑浓度）,对样品进行随机分组统计。具体方法如下：统计时以50粒外加石松孢子为单组,每个样品累计统计20组,且每组中按形态（长宽比）分为长条形炭屑与近圆形炭屑,按大小划分为10~30 μm,30~50 μm,50~100 μm和>100 μm共4种粒级。结果表明20个单组中炭屑含量相近但有一定波动性（标准偏差0.06%~8.70%）;当石松孢子累计统计500粒（10组）以上时,炭屑浓度、各粒径炭屑所占百分比均趋于稳定（相关系数r=0.99）;当石松孢子累计统计300粒（6组）以上时,炭屑的长/圆比值趋于稳定（标准偏差0.01~0.24,r=0.87）。基于以上结果,建议在黄土高原微体炭屑研究中统计500±50粒的石松孢子,以确保数据稳定。以此为基础,初步发现灵台地区自165 ka以来,火事件较为频繁,草本较木本植被更占优势,此结果与该地区黄土—古土壤中元素碳含量等数据有较好对应关系,表明该地区的古火发生与环境变化具有较强联系。     

西安白鹿塬黄土渗透性与含水条件

为查明黄土与古土壤入渗特征和地下水富集条件,对西安白鹿塬中更新世黄土与古土壤进行了10个层位30余个实验点的入渗实验、孔隙度、磁化率与CaCO₃含量的测定。结果表明,黄土层含水空间发育好,入渗率较大,利于构成含水层;黄土层与古土壤层入渗率与含水空间的差别主要是当时气候与成壤作用不同决定的。CaCO₃结核具有致密的结构,常常是非常好的隔水层。将任家坡剖面渗水实验数据用三种入渗公式分别进行拟合得出,经常采用的三个经验公式中考斯加可夫能普遍适用于描述50万年来发育的黄土和古土壤层的入渗规律,计算结果为水文和农业部门应用黄土入渗经验公式提供了重要参考值。本文的研究拓宽了第四纪气候变化理论应用的新领域,表明更新世气候变化在黄土地层土壤水和地下水资源富集条件、富集规律和水资源开发利用研究中有重要应用价值。