泾河上游全新世黄土-古土壤序列微量元素分布特征及环境变化

在野外考察的基础上,对泾河上游赵家村全新世黄土-古土壤剖面进行系统采样,利用X-Ray荧光光谱仪测定了Ba、Zn、Cu、Pb、Cr、Rb、Sr、Co、Th、Zr等10个微量元素的含量及其变化,并与磁化率、粒度进行了相关性分析,研究表明大部分微量元素如Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr在古土壤层(S0)中富集,而在马兰黄土层(L1)中含量较低; 而Pb、Cr、Sr在古土壤层中含量低于马兰黄土层.同时,微量元素Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr与磁化率、黏粒(<0.005 mm)含量呈正相关,与粗粉沙(0.01～0.05 mm)含量呈负相关; 而元素Pb、Cr、Sr与黏粒、磁化率呈负相关,与粗粉沙呈正相关关系.在古土壤成壤改造过程中,由于有机质含量显著增加,络合-螯合作用增大,加之黏粒胶体的吸附作用,导致大多数微量元素在古土壤层的相对富集; 而元素Cr性质稳定,在整个剖面的波动较小; Sr含量在全新世黄土层(L0)和表土层(TS)中逐渐升高,主要是由于气候暖干化日趋严重,表土层碱性增强,CaCO3淋溶作用明显减弱; Pb元素在表土层含量较高的主要原因是工业"三废"排放、金属采矿和冶炼、煤炭和石油的燃烧以及汽车尾气排放等人类活动的干扰.     

关中盆地全新世黄土-土壤剖面微量元素的地球化学特征及其古气候意义

通过对老官台全新世黄土剖面12种微量元素的测定分析,结合本剖面已测定的粒度、磁化率、光释光(OSL)年龄,研究和揭示了它们在表生环境下的地球化学特征和古气候意义。微量元素在风化成壤过程中,其活动性由强至弱顺序为BaSrCdPbLiZnCuCrMnCoRbNi。其中Rb、Li、Cr、Co、Zn、Cu、Mn、Ni八种元素在土壤形成过程中相对富集,含量较高;Sr、Ba、Cd三种元素在土壤中相对淋失,含量较低;但Zn、Cu、Mn、Ni、Pb五种元素对黄土层和土壤层的区别不是很明显。因此,Rb、Li、Cr、Co的高含量反映了较温湿的成壤环境,低含量反映了较冷干的粉尘加积环境;而Sr、Ba、Cd低含量反映了较温湿的成壤环境,高含量反映了较冷干的粉尘加积环境。Pb、Zn、Cu、Mn、Ni、Cd元素含量在表土层中的富集主要与现代耕作活动或工业污染有关,反映了人类活动强度的不断增强。LGT剖面主要微量元素的变化清楚地记录了关中盆地自末次冰消期以来气候环境经历的显著波动变化。     

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。     

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。     

淳化黄土—古土壤序列黏土矿物分布特征及古环境意义

黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好信息载体之一。以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象,通过X射线衍射法对黄土-古土壤剖面黏土矿物进行定性与半定量分析,调查不同土层黏土矿物相对含量及伊利石/绿泥石比值(I/C值)的变化规律,并结合伊利石结晶度的变化特征,探讨不同土层黏土矿物特征所对应的气候变化规律,揭示黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境演变规律。结果表明:(1)淳化剖面黏土矿物的相对含量、I/C值以及伊利石结晶度IC值在反演古气候方面具有较好的指示性。(2)淳化剖面不同土层的黏土矿物类型基本相同,但其相对含量存在差异。在WL-3~S5阶段,即早更新世至中更新世中期,黏土矿物的组合类型为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石-蛭石,其中早更新世至中更新世早期(WL-3~L11阶段),伊利石相对含量相对偏低,气候以温凉为主,而中更新世中期(S10~S5阶段),伊利石相对含量上升,但蒙脱石、绿泥石含量均降低,气候相对温湿;在中更新世晚期(L5~S1阶段),黏土矿物的组合类型改变为伊利石-绿泥石-蛭石-高岭石-蒙脱石,以伊利石和绿泥石为主,气候较为干冷。黏土矿物类型及含量表明淳化地区从早更新世早期到中更新世晚期气候环境总体干冷化,并经历了温凉-温湿-干冷的变化过程。(3)I/C值以及伊利石结晶度IC值从剖面底部到顶部均经历了由小到大再到小的过程,它们与黏土矿物的含量所反映的气候变化规律一致。本研究有助于探索黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境变化,为全面了解更新世黄土高原不同地区第四纪气候环境演变提供依据。     

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     

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。     

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。     

关中东部设施农业气候资源分布及变化特征

采用陕西关中东部11站1961—2006年的气象资料,运用气候倾向率方法,分析了设施农业气候资源分布状况及其变化特征。结果表明,关中东部设施农业生产季节（当年11月-次年3月）,气温总体上呈东南高西北低的区域分布格局,热量资源是增加的趋势;降水资源最丰富的中心在华县和潼关,最少的地方在澄城、合阳、大荔和蒲城,降水量呈减少的趋势;日照资源最丰富的中心在澄城县,相对最少的地方在华县,其变化特征为：整体上南部为减少的趋势,北部为增加的趋势。在设施农业发展布局方面,北部的澄城、合阳光照资源十分丰富,只要解决好保温防冻和灌溉问题,设施农业发展的潜力很大。     

土壤发育指数及其在黄土──古土壤序列中的应用

以洛川坡头和兰州九州台黄土剖面为例，系统地观测和描述了各层黄土与古土壤的形态（包括微形态）特征，选取了１０个土壤形态属性以评价古土壤发育状况：红化作用（颜色彩度和色调）、总质地（质地类型、粘结性和可塑性）、黑化作用（颜色亮度）、微结构（类型、结构性发育程度、孔隙类型和总孔度）、细物质（丰度）、原生碳酸盐（丰度）、黑云母（丰度及蚀变程度）、铁氧化物（丰度）、次生碳酸盐（类型及丰度）和淀积粘粒（干涉色、淀积粘粒特征、胶膜丰度、胶膜厚度）。在此基础上，建立了土壤发育指数，并初步讨论了该指数在环境变化研究方面的应用。     

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     

基于模糊综合评判的关中地区全新世黄土质地类型判定

土壤质地判定是一个受多种因素影响并具有模糊性的评判问题,宜采用模糊综合评判方法.以卡钦斯基土壤分类标准为基础,采用岭型隶属函数,运用加权平均的模糊综合评判方法,对关中地区4个剖面30层的全新世黄土粒度实测数据进行土壤质地的综合评判.结果表明,在所测的4个剖面中,马兰黄土(L_1)、淀积层(C_k)和全新世黄土(L_0)这3个土层判定的土壤质地类型是相同的,因而不具有指示意义.存在土壤质地差异的是全新世古土壤(S_0)、风化淋滤黄土(C_1)和现代表土(T_s)这3个层位,其中S_0和C_1层位还表现出自东向西,土壤质地类型由重壤变为中壤和由中壤变为轻壤的方向性,而Ts层位由于受人类活动影响明显,变化方向不确定.     

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。     

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。     

陕西关中地区猕猴桃施肥现状评价

为了解陕西省关中地区猕猴桃施肥现状及农户养分资源投入中存在的问题,提出解决问题的对策,对陕西省关中地区4个县(区)2010~2014年的猕猴桃施肥调查数据进行了分析和评价。结果表明:陕西关中地区猕猴桃平均产量为32.2 t·hm~(-2),产量中等农户占64.2%。总氮(N)、磷(P_2O_5)、钾(K_2O)养分投入量分别为788、505、516 kg·hm~(-2),其中化肥氮(N)、磷(P_2O_5)、钾(K_2O)养分投入量分别为636、418、395 kg·hm~(-2)。根据养分分级,农户施用化肥氮磷钾合理的比例分别为6.3%、12.6%和23.2%,过量比例分别为85.3%、76.9%和47.4%,不足比例分别为8.4%、10.5%和29.5%。陕西关中地区猕猴桃施肥存在的问题主要包括氮肥和磷肥投入过量,钾肥投入过量与不足并存,有机肥投入量不足。今后陕西关中地区猕猴桃施肥的重点是降低氮肥和磷肥的投入,合理施用钾肥,增加有机肥的投入。     

关中地区降水特征及其对旱涝灾害的影响

为了减少关中地区降水引发的旱涝灾害带来的损失,基于关中地区各市站30~60a的降水量数据,运用数理统计并结合Mann-Kendall突变检验法对该地区降水量的Z指数进行了分析,就关中地区降水对旱涝灾害的影响做了研究。结果表明:(1)关中地区降水量相对比较丰富,但极差较大,易出现旱涝灾害,旱涝发生的总年份占研究序列的41.33%。其年内旱涝程度的分布与年际基本一致,但各地区分布又不尽相同。(2)关中地区冬春季Z指数朝着干旱化的趋势发展,且春旱更严重;夏秋季旱涝灾害均易发生且频繁,为主要的防灾期。(3)关中地区的旱涝变化交替出现,但总体趋势正在向着偏旱的趋势发展。该研究为关中地区旱涝灾害的防治提供了一定的科学依据。     

关中地区人居环境自然适宜性评价

利用陕西省关中地区68个气象台站1971—2000年平均温度与相对湿度月值观测数据,1971—2000年平均降水与水域比例分布图,1∶25万DEM,2005年遥感影像(TM)以及2005年关中地区人口数据等资料,以ArcGIS中的空间克里格插值、栅格计算和区域统计为基础,展现了关中地区人居环境自然适宜程度空间格局,并在此基础上,通过Hopfield神经网络聚类,对各区的适宜性和限制性因子进行了分析,最后在相互比较下得出了关中地区最适宜人类居住的区域。分析结果表明:(1)关中地区人居环境自然适宜性分区呈现出层状分布,越靠近人口密集区人居环境指数越小。一般适宜区分布面积最广,占关中地区总面积的42.46%;比较适宜地区次之,占29.77%;不适宜区占15.13%;高度适宜区面积最小,占12.64%。关中地区总人口的22.27%分布在不适宜区;总人口的61.95%分布在比较适宜区和一般适宜区,相应面积占总面积的72.23%;(2)地形起伏度、水文指数、海拔高度和年均降水量等因素对人居环境自然适宜性影响较大,即限制性较大,为主要影响因子;(3)二等一般适宜区受到自然和社会因子影响都较小,适宜人类居住。     

关中地区水资源问题及对策研究

从分析关中地区水资源特征入手．指出了目前该区水资源开发利用中存在的主要问题,分析探讨了关中地区水荒危机存在的根源．提出了关中地区水资源开发利用的主要对策。