豫中黄土地区全新世土壤剖面成壤环境变化研究

通过对河南新郑黄土-土壤剖面的野外考察及室内的磁化率、烧失量、碳酸钙及粒度分析研究,认为:豫西山地山前丘陵台地的完整黄土-土壤剖面,是在气候波动变化的条件下形成的。全新世气候的变化,导致了以风尘堆积为主的成黄土期与以风化成壤作用为主的成壤期互相更迭。在全新世早期,风尘堆积旺盛,形成了过渡性黄土层(Lt),在8500aB.P.～3100aB.P.的全新世大暖期,发育了浊红棕色古土壤(S0)。这一时期降水丰沛,土壤水分充足,导致了古土壤层(S0)及其以下的过渡层(Lt)、马兰黄土层(L1)顶部都受到了明显的淋溶作用影响,而完全脱钙。3100a B.P.之后,气候恶化,沙尘暴活动显著增强,加之黄河下游人类活动影响不断加剧,黄泛平原风沙活动十分强烈,风尘堆积形成了沙质黄土(L0)。1500aB.P.以来,近代黄土持续堆积,由于气候的转暖与人类农业耕作影响在持续堆积的近代黄土L0表层形成了现代土壤(TS)。     

关中东部地区全新世土壤发育及记录的水文事件

通过对华县老官台全新世黄土-古土壤高分辨率的研究,揭示关中盆地在全新世曾有两个重要的湿润多雨、地表径流活跃的时期。其中第一个时期发生在全新世初期的90 0 0～85 0 0aBP ,它表现为末次冰期结束后气候在向全新世大暖期发展过程中,湿度的增加滞后于温度的增加。第二个时期发生在4 0 0 0～36 0 0aBP ,此时正是夏代文化发展的时期,在研究地点周围,人类活动对环境的影响加强了面流侵蚀和堆积作用的过程     

山东中部全新世环境演变与人类文化发展

全新世环境演变及其气候事件对古文化发展的影响是目前环境考古研究的热点。根据山东中部龙山镇山城村全新世黄土-古土壤及埋藏文化层的关系,利用色度、磁化率、粒度、碳酸钙含量等气候替代指标,揭示了全新世气候演变,早期(11500 a B.P.～8500 a B.P.)变暖,中期暖湿(8500 a B.P.～3100 a B.P.)和后期(3100 a B.P.以来)逐渐转凉,其中大暖期记录了3次气候寒冷事件。通过分析全新世气候阶段性、气候事件与古文化时空的耦合关系发现:在全新世最为暖湿的阶段(8500 aB.P.～4000 a B.P.),依次发展了后李文化、北辛文化、大汶口文化和龙山文化。其中,8200 a B.P.、5500 a B.P.气候事件没有对文化发展产生明显负面影响,反而对文化发展起了一定催化剂的作用。4000 a B.P.气候事件在剖面中表现明显,来自北部、东北部的大量风沙使淄博、潍坊等地龙山人的生存环境急剧恶化,进而使喜暖湿的稻作农业受到极大摧毁,人地资源矛盾突出,导致优秀的龙山文化被古朴的岳石文化所取代。     

洛川塬区晚中更新世以来沟谷发育与土壤侵蚀量变化初探

洛川塬区土壤侵蚀变化表现出不同的侵蚀期,土壤侵蚀过程就是沟谷的发育过程。通过分析洛川塬区晚中更新世以来洛河阶地和沟谷黄土、古土壤记录的古地貌形态得出,560～460kaB.P.的第一侵蚀期洛河一级支流开始广泛形成;洛河较大的二级支流形成于250～200kaB.P.的第二侵蚀期;140～95kaB.P.的第三侵蚀期洛河形成了三级支流;洛川塬区众多的冲沟主要是全新世(10～0kaB.P.)以来形成的。分析了洛川塬区不同侵蚀期形成的沟谷地貌形态。以黑木沟为例,具体分析了黑木沟的发育过程和土壤侵蚀量变化。     

黄土高原全新世以来土壤侵蚀强度的定量分析初探

黄土高原全新世以来可划分出5个侵蚀阶段,其起始年龄分别为11,7.0,0.7,0.3,0.15kaBP。根据高原现代河流沉积物的粒度组成、河流输沙量、径流量和年降水量等数据建立了各个指标的回归方程。根据各方程和全新世不同时期阶地沉积物的实测数据,计算了各个阶段的平均古侵蚀强度和流域输沙量。结果表明,不同时期水土流失的主要控制因素是不同的:在11000～7000aBP时期以构造活动因素为主,在7000～2000aBP期间以气候因素为主,在2000～700aBP和300aBP以来以人为活动因素为主,而在700～300aBP是构造活动、气候变迁和人类活动的共同作用因素。自然因素的突变作用一般大于人类活动的作用,而现代人类活动的加剧程度大约是自然侵蚀强度的45.5%。     

淮河上游全新世黄土-古土壤序列元素地球化学特性研究

在野外考察研究的基础上,对河南禹州全新世风成黄土-古土壤剖面系统采样,利用X-荧光光谱仪测定了常量元素和微量元素的含量及其变化,并与磁化率曲线、粒度变化曲线对比分析发现:常量元素氧化物比值钾钠比、残积系数和以Rb为代表的微量元素含量等随剖面层次呈规律性变化,即在古土壤层(S0)中含量最高,表土层(MS)中次之,在黄土层(L1、Lt、L0)中最低。硅铝率和Sr的含量表现出相反的变化规律。表明在全新世古土壤层和表土层形成时期,气候温暖湿润,成壤作用和次生粘化作用较强;在黄土堆积时期,气候比较干旱,沙尘暴频繁,成壤作用微弱。这些化学参数与磁化率曲线可以进行对比,表明成土过程中元素的迁移变化受全新世以来气候变化和成壤环境变化的控制。与黄土高原腹地的洛川剖面相比,淮河上游禹州剖面中绝大多数常量元素的含量较高,而绝大多数微量元素的含量偏低,磁化率也显著偏低,绝对值差别很大,粒度组成当中细沙成分含量很高,这说明淮河上游黄土物质来源与黄土高原地区明显不同。联系全新世时期黄河频繁泛滥、改道、沉积与黄淮平原盛行东北风形成流沙地的事实,认为淮河上游的黄土是黄河泛滥沉积物质经过风沙活动改造,由东北风力系统搬运而来的近源粉尘堆积,再经过就地风化或者成土改造而形成。     

史前关中盆地土壤剖面的黑碳与炭屑记录

参照OSL测年和考古与历史学断代,利用黄土—土壤剖面沉积物中炭屑和黑碳(焦炭和烟炱)记录,结合磁化率、有机碳等古环境指标,揭示过去12000年火灾历史演变过程。炭屑和黑碳浓度研究结果表明:全新世早期区域野火活动频繁发生,中期火灾很少,晚期本地火灾频率呈现增长态势。黑碳(烟炱和焦炭)和炭屑分析呈现不平行变化趋势,可能是生物质燃烧的物质排放方式和传输过程的区域差异引起。距今3500~2800年间,黑碳和炭屑颗粒浓度峰值与全新世短尺度恶化气候事件具有明显同步性;同期,先周人部落大规模土地开垦发展旱作农业活动加剧。黄土高原千年尺度火灾变化与季风气候变化之间的关系表明:全新世以来,野火频率变化取决于区域气候有效湿度和人类土地利用及其对气候变化的响应。     

关中东部全新世黄土——古土壤序列微量元素分布特征及意义

X-荧光光谱仪、磁化率仪和激光粒度仪对尧禾村(YHC)全新世黄土-古土壤序列的微量元素、磁化率、粘粒(<5μm)含量进行了测量。将磁化率曲线、粘粒曲线、Rb/Sr变化曲线和Ba/Sr变化曲线进行了对比分析发现:YHC剖面的磁化率曲线、粘粒曲线、Rb/Sr曲线和Ba/Sr曲线具有高度的同步同向变化趋势,可很好的指示研究区域内全新世的气候变化。而元素的含量变化是该区域气候变化的结果,其中Pb元素在黄土中的含量明显高于古土壤层,属于淋失性元素。Mn、Cr、Cu、Zn、Co、Ti元素在古土壤含量高于黄土层,属于富集性元素。     

豫中黄土地区全新世黄土剖面成壤作用与古气候研究

通过对河南豫中黄土地区黄土剖面化学元素的深入研究认为:在该地区全新世中期风化成壤过程中,Al、Fe、K、Ti、Rb、Ba等元素在古土壤中相对富集,表现出残留富集的特征;而Si、Ca、Na、Sr等元素则在风化剖面中淋失。而Al、Na在成壤过程中因具有不同的地球化学行为,从而产生显著的分异现象,并且随着成壤作用的增强分异加剧。因此,Al/Na值在黄土剖面中的变化反映了风尘堆积物成壤强度的变化,能够作为成壤作用、气候变化的替代指标。     

关中东部TSG全新世剖面粒度分形特征及古气候意义

利用分形理论计算可知,关中东部TSG全新世剖面的土壤粒度分布具有分形特征,剖面分形维数值在2.5443~2.7123之间,其中古土壤S0的分形维数均值最大。粒度分形维数的高值指示暖湿的气候,低值指示干冷的气候。分形特征所揭示的关中东部地区的环境演变过程为:全新世早期,粒度分形维数值相对偏低,风尘堆积占优势,为干旱寒冷的环境,成壤作用较弱;全新世中期,粒度分形维数值偏大,其平均值为2.6713,指示温暖湿润的气候,成壤作用较强;全新世晚期以来,粒度分形维数值降低,土壤颗粒粒径增大,气候变得相对干旱,成壤作用也减弱,但是全新世晚期的分形维数值高于末次冰期。     

黄土高原褐土和黑垆土剖面中Rb和Sr分布与全新世成土环境变化

对黄土高原 3个土壤剖面Rb和Sr分布规律的研究表明 ,全新世不同阶段的黄土和土壤中Rb和Sr分布存在明显的差异 ,Rb/Sr比值的变化反映了成土环境和成土作用强度的变化。全新世早期 ,气候比较温和干燥 ,风尘堆积速率降低 ,土壤发育表现为边沉积边成土 ;全新世中期 ,气候温暖湿润 ,沙尘暴很少发生 ,风尘堆积速率极低 ,生物风化成土作用达到最强 ,以至于在黄土高原面发育黑垆土 ,在关中盆地形成褐土。到了 3 10 0多年前 ,气候恶化变干 ,风尘堆积速率加快 ,土壤严重退化。从区域上看 ,冬季风对黄土高原南部的环境效应比夏季风对北部的环境效应要强 ;黄土高原南部季风场强的变化较北部大。     

周原全新世复合古土壤和成壤环境的微形态学研究

通过对陕西周原黄土剖面的微形态研究 ,结合微量元素、粒度及磁化率分析 ,探讨了黄土风化成壤的特征 ;揭示出该剖面的全新世古土壤S0 是温暖湿润的环境下形成的具有强烈粘化特征的复合土壤 ,是 60 0 0～ 5 0 0 0aB .P .出现的区域性干旱气候事件造成风尘加速堆积的结果。关中盆地在 85 0 0～60 0 0aB .P .风化成壤最为强烈 ,气候最为暖湿。在 5 0 0 0～ 3 1 0 0aB .P .又出现了一个比较强烈的成壤时期。而最近 3 1 0 0年以来是一个风尘堆积较强的相对干旱期。     

长城塬全新世黄土剖面重金属元素揭示的成壤环境变化

通过广泛的野外考察,选择宁夏自治区长城塬全新世黄土土壤剖面进行了系统采样以及化学元素、磁化率、和粒度等多指标的测定。结果表明:(1)重金属元素Mn,Zn,Ni,Cu,V和Cr的含量变化趋势与磁化率、烧失量和黏粒含量变化趋势呈正相关关系,而它们与CaCO₃和粗粉沙含量变化趋势呈负相关关系。这些重金属元素的含量在全新世中期古土壤层(S₀)中呈现高值,在各黄土层(L₁,L_t,L₀)中呈现低值。这表明风化成壤过程中,这些元素的含量变化受到全新世以来季风气候变化和成壤作用的影响。(2)重金属元素Pb含量变化趋势与上述元素的含量变化趋势相比差异较大。Pb的含量变化趋势与磁化率变化趋势无明显相关性,Pb的含量变化趋势与黏粒和烧失量变化趋势呈负相关关系,而与粗粉沙含量变化趋势呈正相关关系。Pb的含量在全新世早期过渡性黄土层(L_t)呈现最低值,在全新世中期古土壤层(S₀)、近代黄土层(L₀)和现代表土层(TS)相对较高,并与晚更新世马兰黄土层(L₁)相当,表明Pb主要包含在粗颗粒和重矿物之中,其化学性质比较稳定,具有强抗风化性,很少受到风化成壤作用的影响。     

周原全新世土壤剖面木炭屑与野火活动的关系研究

研究陕西周原全新世黄土剖面磁化率曲线、总有机碳曲线、木炭屑曲线和野火活动及其与生态环境演变的关系结果表明,马兰黄土堆积时期气候干旱,在当时半荒漠草原上当地时常有自然野火发生;全新世大暖时期(85 0 0～310 0aB .P)气候湿润,生物成壤作用强度大,呈现森林或森林草原自然景观,野火活动极少发生;先周人迁居到周原地区(310 0aB .P)开始,人类用火及其放火烧荒开垦农田等活动,加之气候变得干旱,生物化学成壤作用减弱,致使生态环境发生重大变化,自然生态景观向半自然、半人工景观演替;15 0 0aB .P开始可耕种土地几乎开垦殆尽,生态景观完全被人工农田生态景观所代替;而近几百年来随着人口密度和聚落的增加,人类生活用火和垃圾随之加大,人类对土壤环境的干扰进一步增强     

High-resolution studies of the oldest cultivated soils in the southern Loess Plateau of China

The Holocene loess–soil sequence on the Chinese Loess Plateau constitutes an excellent record of evolution of soil formation, monsoonal climate, eolian dust accumulation and influences of arable farming of over 8000 years. A high-resolution soil profile on the Zhouyuan loess tableland to the west of Xi'an was studied using particle-size analysis, measurement of magnetic susceptibility, total Fe, TOC and CaCO₃. The results provide new insights into the roles of eolian dust deposition and human impact of cultivation on soil development in this environmentally sensitive zone. Several loess layers are found interbedded with cinnamon soils in the profile. This has been caused by changes in rainfall and intensity of dust deposition that is forced by changes in balance between the northwest continental monsoon and southeast maritime monsoon of East Asia during the Holocene. The processes of soil formation were interrupted several times by intensified dust-fall and climatic aridity in the last 11,500 years. The initial clearance of forest for arable farming occurred at ca. 7500 years BP on the loess tableland. It was contemporaneous with the arrival of the wetter and warmer climate of the Holocene Megathermal (8500–3100 years BP). Thereafter, arable farming has been maintained during both the time of soil formation and that of intensified dust accumulation, though there could be temporary cessation or reduced intensity of cultivation in the drier intervals because of lack of rainfall and soil moisture. Increased intensity of dust accumulation has been ongoing since ca. 3100 years BP in the Loess Plateau. A loess deposit of 40–80 cm has overlaid the Multiple or single-welded cinnamon soils on the flat land over the plateau.     

古土壤地球化学的某些问题——黄土风化过程中元素的变化

对黄土中埋藏古土壤的研究有过许多报道^[2,5,8].但对黄土风化过程中元素的变化讨论则不多.笔者是在近年来对陕西洛川黄土剖面工作的基础上,讨论了不同类型古土壤中元素的含量与分布,古土壤剖面中元素的变化.并将古土壤的化学组成与黄土母质进行比较,进而论述了在古气候变迁的影响下,黄土剖面中元素迁移、积聚的地球化学特征.这对探讨黄土的堆积环境和生物气候条件的演变,以及地层划分等均有十分重要意义.     

离石黄土中的第五层古土壤及其古气候的意义

古土壤作为历史或地质时期自然景观中形成的土壤,不仅是古环境和古气候的一种良好的记录,而且对于研究土壤的发生、发展乃至退化的过程有重要意义。古土壤学成为土壤学、地质学、地理学、生物学和考古学等学科的边缘学科,它的深入研究特别需要上述学科工作者的大力协作和综合的研究。     

长江下游地区下蜀黄土成土发生学研究

通过对长江下游地区一个典型剖面的系统研究,探讨了长江中下游地区下蜀黄土成土特点。研究结果表明,长江下游地区全新世最适宜期形成的古土壤层(黄棕壤)是在末次冰期下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育,与下伏下蜀黄土之间基本具备发生学联系。     

郧西县庹家湾黄土剖面色度参数特征及其古气候重建

通过对湖北省郧西县庹家湾黄土剖面的色度参数分析,并结合磁化率、粒度、铷锶比(Rb/Sr)指标揭示汉江上游地区风成黄土的色度特征及其与气候变化的关系。应用X-rite VS450型分光测色仪对庹家湾黄土剖面色度参数进行了测量。结果表明:庹家湾黄土剖面红度a*的变化与沉积物氧化铁含量呈显著正相关,平均值由高到低依次为S_0(6.34)MS(5.52)L_t(5.18)L_0(4.98)L_1(4.82)T_(1-al_2)(3.66);亮度L*的变化与氧化铁含量和有机质含量均呈负相关,其中氧化铁含量对L*的影响更大,L*在黄土层出现了峰值;色调角h*在古土壤层呈现低值(68.64°),黄土层呈现高值,a*/b*与h*特征相反,在古土壤呈现高值(0.39),黄土层呈现低值;其中在马兰黄土L_1中存在两层弱古土壤层L_1-S_2、L_1-S_1,其色度参数特征较L_1具有较高的a*值和a*/b*值及较低的L*值和h*。黄度b*指示该区域气候变化有一定的局限性,h*、a*/b*、L*和a*均可作为良好的气候替代指标,a*值和a*/b*值越大指示气候越暖湿,成壤作用越强,L*值和h*越大指示气候越冷干,成壤作用越弱。h*、a*/b*、L*和a*共同记录了该地区晚更新世以来气候经历了晚更新世末期的干冷、全新世早期逐渐回暖、全新世中期的温暖湿润、全新世晚期气候逐渐干冷,在马兰黄土形成时期,气候出现了短暂的温暖湿润期(27.5~21.5ka B.P.)。