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)。     

黄土—土壤结构剖面构型的形成及其重要意义

该文主要从黄土地区特殊的环境条件下入手，反复论证了黄土－土壤结构剖面的形成是在黄尘沉积，成壤和成岩三种过程同时同时进行而形成的现象，并详细论述了这三种过程的实质及其演变规律后认为：黄土土壤结构剖面主要来自：①在干冷时期成壤过程中形成的团粒和团块状结构，这类结构是在原先黄尘堆积时形成的黄土点棱接触支架式多孔结构的基础上多少受植物根系的固结缠绕和有机物的掺加而形成的。②在温湿时期成壤过程中形成的团粒，     

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。     

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。     

黄土高原地区黄土裂隙发育特征及其规律研究

黄土中存在大量不同规模、不同成因、不同性质和不同时期的裂隙，不同裂隙之间的互相穿插、切割形成立体的网络裂隙系统。这些裂隙是分割黄土的结构面，是侵蚀土壤、洞穴的优势面，是孕育地质灾害的控制和分离面，是地下水的运移通道和储存场所，对其进行研究具有重要的科学和工程实践意义。本文对黄土裂隙进行了综合分类，系统总结了黄土高原地区自然营力作用下不同黄土裂隙的基本特征和发育规律，认为通常意义的黄土垂直节理主要是由黄土中的一部分不同成因的原生和次后期的垂向裂隙在黄土堆积过程中逐渐“生长”而成的。     

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。     

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。     

第四纪黄土剖面多元古土壤形成发育信息的揭示

以时间尺度 2 0万年以来的洛川黄土剖面为研究对象。采用间隔 30～ 5 0cm的密集采样 ,通过土样的物理、化学、矿物组成和孢粉分析及土壤微形态镜鉴的综合研究 ,对第四纪生物气候环境演变提出了新的见解。对原以代表干冷环境沉积为主的黄土地层 (L) ,揭示了内伏半干旱环境的演化及相应的土壤发育过程 ;对原以代表暖湿环境的红褐色古土壤层 ,揭示了内伏干旱、半干旱环境的演化及干旱与湿润型孢粉共存的矛盾实质。研究证示 :深厚的黄土剖面是在第四纪生物—气候环境演变过程中 ,通过黄土沉积、成壤强弱交替演化 ,形成发育的由不同土壤类型组成的特殊的多元古土壤剖面体系。     

镇江下蜀黄土的稀土元素地球化学特征研究

稀土元素(REE)作为示踪元素在各种岩石的成因、物源、演化及形成环境等方面均具有重要意义。对镇江大港下蜀黄土-古土壤剖面中稀土元素含量和分布特征的研究结果表明:镇江下蜀黄土-古土壤剖面∑REE变化于193.7~214.9μg g-1之间,平均值为207.7μg g-1。下蜀黄土REE绝对丰度明显高于黄土高原黄土,这主要是由于下蜀黄土中粘粒组分含量较高,对REE特别是轻稀土元素(LREE)产生较强的吸附作用造成的。镇江下蜀黄土和黄土高原黄土的REE特征参数及配分模式具有很好的相似性,它们均与上陆壳(UCC)具有相近的REE组成;下蜀黄土剖面不同时代样品的REE分布模式几乎完全一致。这些特征为下蜀黄土的“风成说”提供了新的地球化学证据,并揭示了下蜀黄土的物质来源区可能是一个广泛而开放的空间范围,下蜀黄土粉尘颗粒在搬运过程中经过了高度的混合。镇江下蜀黄土的稀土元素特征主要继承了原始物质的特征,粉尘物质堆积后虽经过较强的风化成土作用,轻重稀土间的分馏强于黄土高原黄土,但总体来说化学风化对REE的分馏作用并不十分显著,古土壤层与黄土层样品的REE组成差异不大,没有产生明显的Ce和Eu再分馏。     

湿陷性黄土地区土壤洞穴侵蚀模式研究

通过野外调查研究，认为土性、侵蚀通道、降雨以及黄土地区的地形地貌是形成土壤洞穴侵蚀不可或缺的四大要素。以水的作用途径、作用方式及其作用结果为主线，将土壤洞穴的形成模式概化为：冲蚀-贯通型模式、冲蚀-潜蚀-贯通型模式、湿陷-潜蚀-贯通型模式、冲蚀-潜蚀-湿陷-潜蚀-贯通型模式以及复合型模式等五大类型。     

黄土高原不同类型区梯田蓄水拦沙指标的分析与确定

 为客观、科学地评价水土保持措施的蓄水拦沙效益,从确定梯田蓄水拦沙指标的约定和基本原则出发,结合不同类型区的实际情况,分析确定了黄土丘陵沟壑区第1、2副区和黄土高塬沟壑区梯田在不同降水条件下、不同质量等级的蓄水拦沙指标。结果表明:1)蓄水指标最大值出现在黄土高塬沟壑区,特别是较高质量(1、2级)梯田,在丰水年份,其蓄水效益最大,并且该类型区蓄水指标值随降水条件变化的幅度最大,丘1区的亚区2,是蓄水指标最小的地区;2)拦沙指标最大值,主要在丘1区的亚区1和丘2区,尤其是丰水年份及处于平水年的1、2级梯田,其值较其他类型区大多偏大20～70t/hm2;3)高塬沟壑区的拦沙指标值最小。     

考虑应力场作用的饱和黄土渗透特性研究

了解三轴渗透试验和常规渗透试验的差异,探求围压产生的应力场对饱和黄土渗透特性的影响规律.对4个典型黄土地区兰州、洛川、杨凌、巩义的黄土试样充分饱和后分别做常规变水头渗透试验和三轴渗透试验.结果表明,随着围压和干密度的增大,饱和黄土的渗透系数减小.从试验得到,当干密度从1.45 g/cm3向1.65 g/cm3变化时,围压从100 kPa向400 kPa变化时,三轴渗透试验所得的渗透系数是常规渗透试验所得结果的0.881倍到0.161倍.     

黄土旱塬Hybrid-Maize模型适应性及春玉米生产潜力估算

通过对Hybrid-Maize玉米高产模型进行田间验证,应用该模型对黄土旱塬春玉米生产潜力进行初步估算。结果表明,Hybrid-Maize模型在黄土旱塬表现出较好模拟效果,总生物量、秸秆生物量和籽粒产量模拟值与实测值间具有极显著线性相关性,其决定系数分别为0.9469、0.8164和0.9650,回归系数分别为1.0198、0.9787和1.1844,接近于1。黄土旱塬区多年光温生产潜力和气候生产潜力因品种不同有所差别,对多年平均光温籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为13.25和22.45t/hm2,平展型玉米品种分别为12.32和20.62t/hm2,年际变化小;对多年平均气候籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为11.97和19.94t/hm2,平展型玉米品种分别为11.37和18.63t/hm2,年际波动大。在黄土旱塬区,玉米产量潜力挖掘的主要途径应集中在提高密度和水分限制条件下,Hybrid-Maize玉米模型在指导玉米高产栽培上具有较好应用。     

基于DEM的陕北黄土高原典型地貌分形特征研究

应用分形理论与方法,结合陕北黄土高原1∶5万DEM数据,通过河网分形维数和稳定性系数计算,研究了陕北黄土地貌空间分布特征。结果表明:(1)陕北黄土高原不同地貌类型分形结构复杂程度各异,表现出不同大小的水系分维值和稳定性系数,其中,黄土峁状、梁状丘陵沟壑区地貌结构最为复杂,分维值最大,稳定性系数最小。黄土残塬、黄土塬区分维值次之。黄土—风沙过渡区地形结构简单,地势相对平坦,分维值最低,稳定性程度最高。(2)以分形参数作为定量化指标进行黄土地貌特征研究是可行的,DEM数据集是研究过程中的核心和基础。分形值所描述的分形特征与地貌类型、地质结构等有一定的相关性。此外,对分形几何的地学机理还需要进一步分析。     

西安地区全新世气候变化与土壤侵蚀研究

为了揭示西安地区全新世环境变化和黄土地层的侵蚀期,利用野外调查和化学分析等方法,研究了西安地区全新世黄土与古土壤发育时的气候变化和不同气候阶段的土壤侵蚀。通过野外调查,在西安白鹿塬区发现了在黄土塬区很少见到全新世中期古土壤分为3个层次,整个全新世黄土剖面可分为5层,表明黄土塬区全新世气候变化与沙尘暴活动与河谷地区一样可分为5个阶段。土层氧化物、微量元素、CaCO3含量和磁化率测定结果显示,西安白鹿塬区全新世8 500~6 000年和5 000~3 100年古土壤发育时较10 000~8 500年、6 000~5 000年和3 100年以来的黄土发育时夏季风活动强,降水量多,气候湿润,沙尘暴活动弱。中全新世8 500~6 000年间发育的S02古土壤中Fe2O3和Al2O3有一定富集,该层土壤类型相当于黄棕壤,指示当时年平均降水量较现今多150 mm左右。虽然沙尘暴活动很弱的间冰期是黄土地层理论上的侵蚀期,但是实际上这一时期的土壤侵蚀很弱。全新世黄土的侵蚀主要发生在气候冷干时期,不是发生在温湿时期。全新世中期6 000~5 000年间的黄土侵蚀率一般大于堆积率,使得广大地区全新世中期的薄层黄土在绝大多数地区受到侵蚀而消失。全新世中期薄层黄土发育时气候变冷干引起的植被退化是当时土壤侵蚀加强和出现侵蚀期的原因。     

黄土古土壤的抗剪强度特性

[目的]对原状和扰动古土壤抗剪强度随含水量和干密度的变化进行研究,为黄土地区的边坡工程、隧道工程以及地下建筑工程设计施工中参数的选取提供依据。[方法]分别对相同干密度、不同含水量的原状样,不同干密度、不同含水量的扰动样及与原状样相同干密度、相同含水量的扰动样进行室内直剪试验。[结果]在干密度相同的条件下,原状和扰动古土壤的黏聚力随含水量的增大而减小;在同一含水量指标下,原状古土壤的黏聚力大于扰动古土壤,二者的内摩擦角亦随含水量的增大而减小。[结论]黄土古土壤的抗剪强度指标随着含水量的增大而减小,黏聚力与含水量呈指数函数关系,内摩擦角与含水量呈二次抛物线关系。     

非饱和黄土结构特性变化的主要影响因素

黄土是一种典型的结构性土,对黄土结构性的研究是土结构性研究的重要组成部分,有助于土结构性研究的进一步深入和向实用转化。通过非饱和黄土(原状黄土和人工结构性黄土)的侧限压缩试验资料,探讨了土结构性的各主要因素对非饱和黄土结构特性变化的影响。分析结果表明,随着垂直压力、含水率和密实程度的增长,非饱和黄土的结构性表现出逐渐减弱的趋势;水泥含量的增加对黄土的结构性起到了一定的加强作用;黏粒含量对黄土结构性的影响不是单一的,黏粒含量过高或过低都难以得到较强的结构性。     

寒冷高原黄土丘陵浅山区退耕还林模式及造林技术

针对寒冷高原的特点,在对青海省大通县浅山退耕还林区立地类型划分的基础上,提出了退耕还林与绿色生态产业建设相结合,退耕还林与土地合理利用相结合,退耕还林与提高农民经济效益相结合的发展思路。并依此为出发点,对浅山退耕还林区林种、树草种、综合治理模式进行了优化配置,提出了适合寒冷高原黄土丘陵浅山区的退耕还林模式及综合造林技术,为该地区及其类似地区退耕还林工程建设提供了技术基础。     

基于GIS的黄土高原不同植被区土壤侵蚀研究

在对黄土高原植被进行分区的基础上,利用地理信息系统技术和景观生态学方法对黄土高原植被区空间数据和土壤侵蚀空间数据进行了空间叠加分析。结果表明,黄土高原被划分为森林植被区、森林草原植被区、温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区。在森林植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为41.92%,水蚀土壤侵蚀指数比温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为346.90。在森林草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为70.45%,水蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为449.40,水蚀最为严重。在温性草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水-风混合侵蚀为主,风蚀微度-水蚀剧烈的百分比最大,为33.01%,水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数大,为633.45,水-风混合侵蚀最为严重。在荒漠半荒漠植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以风蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为99.65%,风蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的风蚀土壤侵蚀指数大,为589.78,风蚀最为严重。黄土高原的土壤侵蚀表现出明显的地带性分异规律。     

黄土丘陵区人工林草地的土壤水分生态环境

黄土丘陵区的土壤水分状况属蒸发自成型水分状况,伴随有土层的干燥。在人工林草植被作用下,土层将会进一步向干燥化方向发展,从而形成“复合干层”或“重叠干层”。土壤水分的短期或长期补偿,都难以使其土壤湿度恢复到田间持水量状态。草原地带应以建造适应性强的灌木为主,森林草原地带着重建造防护-薪炭互补的防护林体系。改撂荒地为人工草地,是经济利用土壤水分资源、提高土地生产率的优化措施。