紫色泥页岩的风化侵蚀与工程建设增沙

通过田间试验与野外观测研究紫色泥页岩的风化速度与侵蚀特征 ,结果表明 ,紫色泥页岩年风化成土速率为 15 80 0t·km- 2 - 2 5 5 0 0t·km- 2 ,各种紫色岩的风化顺序为遂宁组 (J3s) >蓬莱镇组 (J3p) >沙溪庙组 (J2 s) >城墙岩群(K1 c) ;风化侵蚀强烈是紫色泥页岩的独有特征 ,侵蚀模数为 12 380t·km- 2 ·a- 1 - 2 36 4 0t·km- 2 ·a- 1 ,风化与侵蚀的交替过程是紫色土水力侵蚀的基本过程。工程建设开挖山体 ,暴露母岩是引发紫色泥页岩风化侵蚀的首要外力 ,工程建设造成四川盆地的裸露紫色页岩面积高达 12 0 0km2 ,导致紫色岩地区每年工程增沙量高达 2 5 0 0万t。嘉陵江北碚水文站多年泥沙分析结果表明 ,196 0年代的“三线”建设曾引起嘉陵江流域泥沙的急剧上升。西部大开发中基础设施建设在改善“蜀道难”的同时 ,势必开山填沟 ,导致大量的岩石及土石方裸露、巨大的紫色页岩剖面裸露 ,预计西部大开发尤其是基础设施建设将会造成更大更广泛的工程增沙。工程建设增沙将对四川省的生态环境建设及长江流域经济可持续发展构成极大的挑战 ,控制工程增沙将成为改善长江上游生态环境的重要方向。当前 ,工程建设增沙的预测及工程建设项目的环境影响评估已成当务之急。     

21世纪黄河系统工程方略

该文指出 :王化云的治黄思想 ,“上拦下排、两岸分滞、蓄水拦沙、宽河固堤、除害兴利、综合利用” ,实际上是治理黄河的系统工程 ,2 1世纪应该继承和发展黄河系统工程的方略。黄河地处中国腹地 ,是中华民族的摇篮 ,当今高新科技的发展 ,足以从更大的范围 ,以全国的水资源、土资源为核心来考虑黄河的建设。统一计算水资源中的大气水、地表水、地下水、壤中水、生态水、环境水、生产水、生活水 ;统一计算土资源中的土壤资源、沙资源、沙石资源 ,真正按照地理系统工程来建设黄河。     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析,结合光释光测年结果,探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明:(1)剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主,古土壤中黏粒组分含量高(3.32%),风成砂中几乎不含黏粒组分(0.01%),粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值;(2)磁化率在全剖面呈有规律的变化,低频、高频磁化率在古土壤中呈高值,湖沼相、弱成壤次之,风成砂最小;低频磁化率χ_lf与黏粒(<2μm)含量、平均粒径M_z呈显著正相关,垂向剖面上变化规律一致,指示了相似的气候环境意义;(3)毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动; 10.39～9.34 ka BP,气候冷干,风沙活动盛行; 9.34～8.68 ka BP,冬季风衰退,夏季风增强,成壤作用强烈; 8.68～8.29 ka BP,气候寒冷干燥; 8.29～2.72 ka BP,气候整体温暖湿润,在6.55～3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干; 2.72～1.34 ka BP,冬季风占主导,沙丘活化,沙漠扩张; 1.34 ka BP至今,逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

21世纪黄河系统工程方略

该文指出：王化云的治黄思想，“上拦下排，两岸分滞，蓄水拦沙，宽河固堤，除害兴利，综合利用”，实际上是治理黄河的系统工程，21世纪应该继承和发展黄河系统工程的方略，黄河地处中国腹地，是中华民族的摇篮，当今高新科技的发展，足以从更大的范围，以全国的水资源，土资源为核心来考虑黄河的建设，统一计算水资源中的大气水，地表水，地下水，壤中水，生态不，环境水，生产水，生活水，统一计算土资源中的土壤资源，沙资源，沙石资源，真正按照地理系统工程来建设黄河。     

坡耕地侵蚀过程与土壤理化特性演变

坡耕地水土流失问题问题是制约生态农业建设与可持续发展的重要因素，探讨坡耕地土壤侵蚀过程和土壤退化机制是解决问题的关键。基于这些问题，本文应用人工模拟降雨试验方法，研究了坡耕地壤侵蚀发生发展过程，以及侵蚀过程中土壤物理化学特性的演变规律；明确了不同中下坡面单位时间产沙三个过程特征；揭示了泥沙中不同粒级颗粒组成、团聚体和营养元素迁移规律及导致土壤退化加剧的原因；提出了防止坡耕地土壤侵蚀的方法。     

四川紫色土地区鹤鸣观小流域分布式侵蚀产沙模型

从四川省南部县鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟为研究区,构建了适合紫色土地区小流域分布式侵蚀产沙模型。该模型以20m×20m栅格为空间步长,以10min为时间步长,定量分析鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟水土流失程度,模拟了各时段每个栅格次降雨侵蚀产沙过程,计算了每个栅格次降雨径流量、侵蚀量与沉积量,并且运用递归算法计算出整个流域次降雨侵蚀产沙量,模型能够评价流域下垫面各因子空间分布不均匀性和人类活动的影响。在鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟进行了模型的检验,模拟过程与实测结果符合较好。     

西周沣镐遗址全新世土壤研究

根据西安西部西周沣镐遗址附近全新世土壤剖面磁化率、全铁、有机碳、Rb和Sr等指标的测定分析,揭示了与全新世环境变化相对应的成壤过程,阐明西周时代土壤和土地资源状况及人类耕作对成壤过程影响。认为全新世早期气候较温和干燥,风尘堆积速率降低,有一定生物风化成壤作用,土壤发育表现为边沉积边成壤;全新世中期气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,随着沉积和成壤继续,土壤层深厚,形成古土壤层(S₀);全新世晚期气候恶化,沙尘暴频繁发生,风尘堆积作用大于风化成壤作用,形成现代黄土层(L₀)覆盖了土壤(S₀),使之成为埋藏古土壤。西周时期(3000~2720a B.P.)气候干旱使环境资源恶化,土壤退化严重,当时的耕作层和古地面位于相当于黄土(L₀)下部、古土壤(S₀)顶界以上10cm的层位。     

西北干旱荒漠区东部人工绿地层状土壤盐渍化特征及其影响因子分析（英文）

本本研究以西北干旱荒漠区东部的内蒙古乌海市和宁夏灵武市为研究区,在人工绿地上选取6类土壤剖面以研究其盐渍化特征,即均质砂土(A)、均质壤土(B)、上砂下壤(C)、上壤下砂(D)、夹层型(E)(壤–砂–壤(E1)、壤–粉–壤(E2)、砂–壤–砂–壤(E3))和上壤下石(石块)(F)。此外,采用冗余分析(RDA)的方法分析灌溉因子、土壤物理因子和土层深度对土壤盐渍化的影响。结果表明：(1)各层土壤的全盐量(TS)介于115.5–4945.5mgkg^–1,A、B、C、D、E和F类剖面分别有6.7%、26.7%、6.7%、20.0%、33.3%和40.0%的土层达到轻度盐化,D、E和F类剖面分别有13.3%、20.0%和20.0%的土层达到中度盐化,F类剖面有40.0%土层达到重度盐化。A、B、D和F类剖面以表聚型为主,C类剖面为底聚型,E类剖面中的剖面E1和E2为底聚型,E3为表聚型;(2)土壤pH介于7.49–9.31,钠吸附比(SAR)介于0.67–15.28;(3)RDA分析结果显示,前两个排序轴反映了74.0%以上的土壤盐渍化特征,能清楚地表明土壤盐渍化指标与影...     

关中盆地西部黄土剖面年代序列及其记录的成壤环境演变

应用光释光技术确定匠杨村黄土沉积序列年代框架。结合地层沉积特征和其他指标测量结果,得到该区自末次冰消期以来成壤环境演变:16.66~13.16kaB.P.期间气候干旱,风尘输入量较大,成壤作用微弱;13.16~8.31kaB.P.期间气候转暖转湿,风尘输入量最小,但因植被没完全恢复致使成壤强度仍很弱;8.31~3.24kaB.P.期间气候湿润,风尘输入量较小,是重要的成壤期,其间6.19~5.77ka和末期3.78~3.24ka旱化趋势导致风尘输入量增加和成壤强度减弱;3.24ka以来,在气候旱化趋势下风尘输入量增加,成壤作用再次减弱。     

泾河中游地区全新世成壤环境演变研究

根据长武ETC全新世土壤剖面的测定分析,探讨了该地区全新世成壤环境演变过程,阐明了先周时代土壤特征及人类耕作对成壤过程的影响。研究结果表明,全新世早期气候温和干燥,沙尘暴明显减弱,风尘堆积速率降低,具有轻微生物风化成壤作用;对应于全新世最适宜期,该地气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,为典型的黑垆土成壤期。从3 100 a B.P.开始,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴加剧,风尘堆积速率大于生物风化成壤速率,土壤资源自然退化,形成弱成壤层和黄土层,两层均属于全新世黄土L₀。先周时期耕作层对应古土壤层的顶部,土壤具有典型的团粒结构。3 100 a B.P.时的季风转变导致的气候干旱化与土壤退化促使了游牧民族南迁和"古公迁岐"事件的发生。     

流沙地恢复过程中土壤特性演变研究

以毛乌素沙地西南缘的盐池县沙边子及位于腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区为例,研究了该地区不同程度沙漠化土地恢复过程中土壤机械组成及土壤养分的动态变化。结果表明:不同地区或同一地区不同区域的沙漠化土地中,随着植被盖度的增加及恢复程度的增强,土壤中的粉粒、粘粒含量都有显著增加（P<0.05）,土壤质地向着壤质化和细粒化方向发展;土壤的有机质、全氮、全磷含量也有显著增加（P<0.05）;速效氮、速效磷含量也有相应的增加。土壤有机质、全氮和全磷的含量与土壤粉粒、粘粒含量呈显著正相关,且前三者之间也呈极显著正相关;但是土壤粉粒和粘粒含量与速效氮、速效磷和速效钾之间的关系则因区域和土地利用的不同表现出明显的差异。     

海南玄武岩风化壳剖面磁化率变化特征

我国华南地区分布较广的玄武岩风化壳剖面由于代表了自基岩开始向上逐步风化成壤作用加强的过程,具有深入研究土壤磁学参数与成壤强度之间关系的潜力。对来自海南文昌南阳的新生代玄武岩风化壳剖面的磁化率测量和分析表明:该剖面低频质量磁化率(Xlf)和高频质量磁化率(Xhf)具有相同的变化趋势,总体而言,随着成壤强度的增加先缓慢降低而后迅速增加;与此同时,百分频率磁化率(Xfd%)则从玄武岩基岩到风化壳顶部呈明显的升高趋势;低频质量磁化率与高频质量磁化率的差值(Xfd)则随着成壤强度的增加先缓慢升高而后迅速升高。这些数据暗示,各种磁学参数与成壤强度之间的关系较为复杂,相对而言,百分频率磁化率(Xfd%)在一个较广的成壤强度范围内可能是一个较好的成壤强度指示器。初步研究结果表明,对该类型剖面更为深入的环境磁学和岩石磁学研究,有可能更详细地了解风化成壤过程中磁学参数变化的机理。     

晚第四纪中国北方沙地风沙沉积的Zr/Rb比值特征及意义

Zr/Rb比值因不受后期成壤作用影响,在黄土高原黄土堆积中可作为较好的冬季风气候替代性指标。与黄土沉积相比,中国北方沙地的气候变化研究相对较弱,能够敏感反映沙地气候变化的替代性指标仍处于探索阶段。本文选取东亚季风控制区的毛乌素沙地、浑善达克沙地和科尔沁沙地11个典型的风成沉积序列,对Zr/Rb比值及其意义进行了研究。通过全岩样品Zr、Rb元素含量、Zr/Rb比值与平均粒径和>63 μm的粗颗粒百分含量对比分析,发现在毛乌素沙地,Zr/Rb比值与粗颗粒百分含量和平均粒径成正相关关系,与黄土高原的变化趋势相似,可作为冬季风强度的替代性指标。而在浑善达克沙地和科尔沁沙地,虽然Rb含量在砂质古土壤层中随着细颗粒物质的增加而增大,与毛乌素沙地的变化相同;但是,Zr含量也表现出增加趋势,导致Zr/Rb比值变化趋势与毛乌素沙地相反。其主要原因可能是沙地所处的构造地貌单元不同,物源区存在差异。因此,Zr/Rb比值作为冬季风的替代性指标在不同沙地应用需要慎重分析。     

壤中暴流水文机理与致灾效应

壤中暴流是山丘区陡峭坡体包气带壤中流的一种特殊存在形式,也是山洪形成最为重要的产流机制之一。然而,现有研究对壤中暴流的科学内涵、机理过程与致灾特征的认知尚缺乏系统梳理和总结,限制了产汇流理论体系和山洪模型方法的发展。通过对国内外壤中暴流研究发展历程的梳理和产流物理过程的解析,本文厘清了壤中暴流的科学内涵与概念,提炼出壤中暴流发生的三大物理条件及其对非线性响应过程的影响,总结了壤中暴流对山洪、滑坡与泥石流致灾过程的影响机制。最后,凝练出未来需要深化的3个关键科学问题：包气带岩土体大孔隙水分输移过程与水文连通机制、坡面内部岩土体通道界面的水分交换过程及机理、复杂坡面地形条件下多产流机制综合的山洪形成机理。可为复杂山区的山洪形成机理与水文理论框架构建提供新的研究视角,更好支撑山洪灾害预测预报与防灾减灾的国家科技需求。     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

青海湖北沙柳河镇薄土层含水量与水分平衡

通过对青海湖北刚察县沙流河附近厚度15 cm、20 cm、30 cm、40 cm薄土层的土壤含水量的测定,研究了此区土壤水分含量和水循环等问题.研究结果表明,沙柳河附近40 cm以上土层以粗粉砂为主.薄土层含水量从表层向下呈现出低-高-低的变化趋势,这是表层水分易于蒸发、中部蒸发较少和下部水分易于入渗流失的结果.虽然该区土壤在0.40m以上含水量较高,没有土壤干层发育,但如按1 m厚度土壤和1.5m厚度土壤计算,该区薄土层水分不足,并由中度干层和严重于层发育,±壤水分为负平衡.与厚土层相比,该区薄土层分布区土壤水分存在形式多为薄膜水,含水量较低,蓄水量少,土壤水库调节能力差,易于发生荒漠化,这样的地区应该是青海湖流域生态环境保护的重点地区.     

飞仙关组紫色页岩作为矿质肥源的试验

四川盆地下三叠统飞仙关组(T_1f)紫色页岩,富含有机质、磷和多种微量元素T_1f紫色母质添加到两类基础肥力较低的紫色母质和黄壤内,种植稻麦试验后对照结果表明T_1f紫色页岩肥效显著,因此它是一种矿质肥源。     

湖南主要土壤酸沉降敏感性初步研究

通过对湖南省主要土壤类型在模拟酸雨条件的敏感性大小进行研究，根据酸害阈值、酸害变化率等敏感性指标，对土壤敏感性进行比较发现，在酸雨pH值大于4．5时，处于土壤酸雨缓冲范围，而当酸雨pH值低于3．5或3时，土壤的pH值变化相当明显。不同土壤母质对酸雨的敏感性表现为：第四纪红土红壤＞砂岩红壤＞花岗岩红壤＞紫色砂页岩红壤；由于垂直地域分异作用，山地红壤的敏感生较大，其次为山地黄棕壤，山地黄壤为不敏感土壤；另外不同土层的敏感差异不明显，受耕作过的土壤酸缓冲性能明显增强。     

末次冰期以来浑善达克沙地粒度组成的环境记录

浑善达克沙地周缘及腹地质量磁化率的测定和粒度分析表明：区域上粒度变化表现为东部较西部粗，腹地较周缘粗，南部较北部粗的规律，说明粒径的大小及土壤的成壤与源区及地表环境有关，同时也说明了浑善达克沙地的形成过程受东亚季风变化的影响；时间上，末次冰期晚期，浑善达克沙地全面扩张，主要表现为现代草场的位置都可找到古风成砂；冰后期，浑善达克沙地成壤作用较好，这个时期属于一个大的成壤期，即使在沙地的腹地也成壤；目前该地区处于成壤期，但成壤作用比冰后期差，粘土含量减少，地表粗化现象严重，表明了人类活动在沙漠化过程中的突出作用。     

四川紫色水稻土氧化铁的分异

以岷江冲积物、黄壤残积物发育成的水稻土为对照,研究了紫色砂岩泥岩母质发育成的紫色水稻土氧化铁的形态及其含量和转化。揭示了紫色水稻土具有无定形铁含量,铁活化度较高,氧化铁的转化作用较弱等独特的发生特性。