安徽郎溪黄棕色土—红土二元结构土壤剖面的成因与长江流域第四纪晚期古气候演变

安徽宣郎广一带,黄棕色土-红土二元结构地貌十分常见。本文在郎溪选择了一个典型的黄棕色土-红土剖面,进行粒度组成和元素地球化学性状的研究,结果表明:(1)研究剖面上部黄棕色土的粒度组成和元素地球化学特征,与宣城、九江黄棕色土和镇江下蜀黄土十分一致,说明研究区域的黄棕色土确实与长江流域广泛分布的下蜀黄土同源。郎溪剖面粒度和元素地球化学特征的变化较均匀,尤其黄棕色土→埋藏红土(包括均质红土和网纹红土)间呈连续过渡,无沉积间断,表明埋藏红土的物源与黄棕色土和下蜀黄土相似,具典型的风积成因特性。(2)与黄棕色土相比,埋藏红土粒径偏细,风化成土作用显著增强。从埋藏红土逐渐过渡到黄棕色土,反映的可能是长江流域晚更新世初期,末次间冰期结束、末次冰期开始时的一次重大的古气候演变事件,但仍需确凿的年代学证据。     

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。     

吴起全新世土壤剖面常量元素地球化学特征

土壤的化学成分不但与化学风化作用有关,还与其物源的化学组成紧密相关。对来自于陕西省吴起县城南偏东17 km的土壤剖面(0～1.6 m)进行年代学和化学元素分析,探讨吴起土壤剖面的时代、成因、物源及化学风化程度。14C年代学结果表明吴起土壤剖面为全新世时期形成的黑垆土;化学元素组成的高度一致性、UCC标准化曲线及元素比值与典型风成沉积物趋势总体接近佐证了吴起土壤剖面的风成成因;化学风化程度研究显示吴起土壤剖面处于初等弱风化阶段和去Na、Ca阶段;示踪元素比值分布指示吴起土壤剖面与洛川古土壤、灵台古土壤、灵台红粘土、镇江下蜀土存在相似的源区。     

秦岭南北黄土-古土壤微形态特征比较

以秦岭南侧黄坪村(HPC)和黄土高原长城塬(CCY)剖面为研究对象,对黄土-古土壤微形态进行了详细观察和比较,探究了微形态差异原因及意义。研究发现:(1)HPC和CCY剖面中,粗颗粒的等圆直径、面积、长度、周长等参数均表现为L_1L_tL_0S_0,古土壤S_0的黏土、孔隙含量均明显高于黄土(L_0、L_t、L_1),说明秦岭南北两侧晚更新以来黄土-古土壤的成壤强度均是经历了弱→强→弱的变化,指示了其都经历了干冷→暖湿→干冷的气候演变阶段。(2)粗颗粒的等圆直径、面积、长度、周长等形态参数反映了HPC剖面粗颗粒粒径小于CCY剖面;HPC剖面以淀积黏土为主,方解石完全淋失,孔隙以孔隙壁光滑的孔洞、孔道为主,而CCY剖面中以残积黏土为主,次生方解石发育,简单、复杂堆叠孔隙以及囊状孔隙占优势,说明了郧县盆地黄土-古土壤序列风化成壤程度强于黄土高原。     

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.     

长江中游地区第四纪红土的二元结构及古环境意义

在长江中游地区的湖南和湖北两省,选择宜昌、咸宁、常德、长沙、株洲5个第四纪红土剖面,分析第四纪红土的粒度组成特征,研究红土的成因及南方古环境的演变。结果表明,这些地区第四纪红土的粒度组成呈明显的二元结构:剖面上部(宜昌剖面0～320 cm,咸宁剖面0～220 cm,常德剖面0～270 cm,长沙剖面0～280 cm,株洲剖面0～150 cm)粒度细小而均匀,砂粒含量低,大部分小于1%;粗粉砂(又称风尘"基本粒组")相对富集,平均含量分别为34.38%、32.29%、32.48%、31.69%和31.86%。而且土壤样品粒度频率分布曲线与安徽宣城第四纪红土很相似,与镇江下蜀黄土也有明显继承性。这些特性均反映了剖面上层红土的风成特性。但研究剖面下部红土,粒度组成有明显不同:含有砾石,砂粒含量较高,不同粒度组分垂向变化明显,粒度频率分布曲线与宣城红土和下蜀黄土有显著差异,表现出明显的冲、洪积相特性。第四纪红土的"二元结构",反映了研究区域第四纪古环境的多变性和复杂性:早期红土形成后,因受间冰期湿热气候的影响,多受流水作用改造;而晚期红土更多地受风尘堆积的影响,沉积后虽经过了强烈的原位风化,但仍保留了风尘沉积的特性。     

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。     

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。     

西安少陵塬黄土—古土壤序列S_3剖面元素迁移及古气候意义

以西安少陵塬S3古土壤剖面为研究对象,通过地球化学分析并结合野外剖面观察,探讨该剖面的元素迁移、化学风化特征及其所揭示的气候变化等问题。结果表明:(1)少陵塬剖面S3黏化层具有3层结构,根据铁质胶膜发育、Ca CO3迁移等可以将S3剖面构型划分为黏化层(Bts1-Bts2-Bts3)、风化淋滤黄土层(BC)和Ca CO3结核淀积层(Bck);(2)Bts层Ca O与Ca CO3迁移程度最大,淋失率分别达到了-99.3%、-83.1%,Sr、Na2O和Mg O也发生了显著迁移,而Fe2O3、Al2O3和Rb则在黏化层略有富集,尤其Fe2O3和Al2O3在Bts3层有明显富集;(3)少陵塬S3古土壤介于初等风化向中等强度风化的过渡阶段,风化作用由BC→Bts2→Bts1→Bts3逐渐增强,Bts3已基本完成初期脱Ca、Na风化过程;(4)依据Ca CO3与Fe2O3的迁移富集特点确定,少陵塬剖面S3古土壤Bts3发育时的土壤为弱碱性,而Bts1和Bts2为碱性;初步确定少陵塬S3为黄褐土,S3发育时期西安地区的年均降水量为800 mm左右。     

昆山绰墩古土壤粒度特征及母质判别

自第四纪晚期以来,来自黄土高原的粉尘在风力作用下不断向东南扩张,在长江中下游地区形成了下蜀黄土。太湖流域的部分水稻土就是在下蜀黄土之上发育的。本文对绰墩古土壤的粒度组成特征进行了系统的研究。结果表明,绰墩古土壤<5μm粘粒、5~10μm细粉砂和10~50μm粗粉砂组分平均含量分别为22.89%、22.96%和63.52%,其中10~50μm粗粉砂组分为众数粒组。>50μm砂粒平均含量仅为5.10%。绰墩古土壤粒度组成与镇江下蜀黄土粒度组成具高度相关性(r=0.97)。根据粒度分析,我们初步认定绰墩古土壤母质为下蜀黄土。     

江西省土壤可溶态稀土元素含量和分布规律的研究

对江西 1 1种母质发育的有代表性的水稻土、旱作地、自然土壤 ,61个剖面 ,4 1 2个土样的可溶态稀土元素分析测定 ,统计结果表明 :江西土壤稀土元素的强度因素处于较高水平 ,平均值为 1 9 0mg/kg ,有 4 2 80 %的样点处于丰富级 ;有由南向北 ,由东向西逐渐降低的趋势 .其含量最高的地区是赣南由花岗岩、泥质岩、第四纪红粘土、酸性紫色土、碳质岩类风化物等母质发育的土壤 ,较低的为赣西北由石英岩 ,第三纪红砂岩、石灰岩、下蜀系黄土等母质发育的土壤 ;在土壤剖面分布中 ,旱作地表层低于底层 ,水稻土表层有生物富集作用高于底层 ;影响土壤中可溶态稀土元素含量的主要因子有 :成土母质 ,气候条件 (温度 ,降水量 ) ,土壤 pH ,土壤质地和耕作类型     

南方红土元素迁移特征及其古环境意义

气候变化下土壤物质过程的响应特征是全球变化研究的重要主题。本文选取江西九江剖面，通过协变分析，对其元素迁移特征进行了研究。结果显示，剖面上部（褐黄色土层）和剖面下部（网纹红土层）的协变状态和元素迁移强度有明显的差别，从盐基赋存状态看，剖面下部元素迁移强度大大高于剖面上部，同时，不同元素的迁移模式的表现明显不同。研究表明，剖面元素组成主要受古气候变化引起的风化强度差异的控制，但也在一定程度上受母质物源变化的影响。     

滇东喀斯特山原红壤退化过程中剖面颗粒分形特征

山原红壤是在古气候影响下残存于高原面的古红土,近年来退化严重。为认识山原红壤的质地和退化程度,以滇东山原红壤典型发育地带为研究对象,对灌丛、草地、松林、红裸土剖面的土壤颗粒分形特征进行研究分析。结果表明:土壤颗粒分形维数在2.734~2.829,土壤质地整体属于粉质粘壤土。随着深度的增加,灌丛、草地、松林的土壤分形维数逐渐变大,红裸土则呈现出相反的规律。黏粒含量与土壤颗粒分形维数在土壤剖面上表现出相同的变化规律,砂粒和粉粒规律不明显。分形维数与黏粒呈极显著正相关,主要由黏粒决定,与粗砂呈负相关,与细砂和粉粒呈正相关,但均不显著（p < 0.05）。分形维数与有机质呈正相关,与速效钾、速效磷、硝态氮呈负相关,均不显著（p < 0.05）。分形维数可以表征山原红壤退化过程中剖面质地的均一程度,作为判断土壤质地差异的重要指标,在一定程度也可以反映土壤的肥力特征。     

福建梅花山自然保护区土壤特性及其垂直分布规律

梅花山地处中亚热带地区,基带土壤为红壤,从下而上依次分布着红壤,黄红壤和黄壤.此外,在一些千米以上的山间谷地,尚有零星的山地草甸土和沼泽土分布.各类土壤的性质均表现有一定的地带性特征.随着土壤类型的垂直地带性变化,其性质也表现较明显的地理分异规律.     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

中国中亚热带网纹红土的地球化学特征与沉积环境

130个样品的粒度、黏土矿物组成、地球化学特征以及Sr、Nd同位素分析表明,广泛分布在中亚热带地区并且具有一定厚度的第四纪网纹红土为加积型沉积。该类沉积粒度组成与北方风尘沉积类似,粉砂含量占优势,>50μm含量小于5%,5~50μm组分41.2%~61.5%,<5μm黏粒26.9%~55.8%;黏土矿物组成中含有较多的石英、云母和高岭石;全土体的平均硅铝率为7.96,硅铁铝率6.11;稀土元素丰度179.6 mg kg-1,与地壳平均值(178 mg kg-1)、北京郊区1998年12月大气粉尘稀土总量(178.0 mg kg-1)以及两块中国黄土标样(178.2mg kg-1)非常接近,并且表现为轻稀土强烈富集,重稀土淋失,Ce元素正异常;网纹红土全岩样品的87Sr/86Sr值界于0.725 657~0.727 714之间,Nd同位素0.511 989~0.512 098,与佳县上新世红黏土和黄土的酸不溶相性物质接近。理化特征指示,第四纪加积型网纹红土与北方黄土中的古土壤以及上新世红黏土的形成环境类似,并且具有稳定的物质来源。     

Yellow‐brown earth on Quaternary red clay in Langxi County,Anhui Province in subtropical China: Evidence for paleoclimatic change in late Quaternary period

In order to investigate the paleoclimatic changes in S China during the late Quaternary and their influence on pedogenesis and soil classification, a yellow‐brown earth (YBE)–red clay (RC) profile in Langxi County, Anhui Province was studied. The grain‐size distribution and the major‐ and trace‐element compositions of the profile indicate that the YBE of the profile shares the same origin with the YBE in Jiujiang and Xuancheng and the Xiashu loess in Zhenjiang, and the underlying RC also has aeolian characteristics and shares the same origin with the Xiashu loess. Grain‐size characteristics, molecular ratios of SiO₂/Al₂O₃, SiO₂/(Al₂O₃+Fe₂O₃), and BA ([CaO+MgO+K₂O+Na₂O]/Al₂O₃) and other weathering indices (CaO/TiO₂, MgO/TiO₂, K₂O/TiO₂, Na₂O/TiO₂, and Rb/Sr) of the profile indicate that the RC is more strongly weathered than the YBE. Magnetic susceptibility (χ_lf) of the uniform red clay (URC) of the profile is significantly enhanced. However, that of the underlying reticulate red clay (RRC) is significantly decreased because of the paleogroundwater movement and cannot indicate its strong weathering properties. The YBE‐RC profile in Langxi County recorded a great climatic change during late Quaternary: At that time, the pedogenic development of the RC was terminated and widespread dust deposition occurred. The parent material of the RC may be aeolian deposits which were accumulated before the last interglacial and were strongly weathered and rubified under the subsequent interglacial climate. It is observed that red soils, derived from the RC, and yellow‐brown soils, derived from the YBE, coexist in the study area, which is contradictive to the theory of the zonal distribution of soils. Therefore, it is necessary to take into account the history of Quaternary climatic changes when studying pedogenesis.     

江西九江地区第四纪红粘土上的“黄帽子”

A thin layer of yellow-brown-colored earth was generally found on Quaternary red clay in Jiujiang, Jiangxi Province. A typical profile was established. Both particle size distribution and REE (rare earth elements) characteristics of the yellow-brown-colored earth of the profile fully suggested its aeolian origin and close similarity to Nanjing Xiashu loess. The study also implied aeolian origin of the underlying Quaternary red clay. Compared with the red clay, the yellow-brown-colored earth was less weathered because of its lower content of free iron and higher mole ratios of SiO₂/Al₂O₃ and SiO₂/(Fe₂O₃+Al₂O₃) as well as its less developed chemical microtextures of quartz grains. In order to study the ages of the two deposits comparatively, the thermoluminescent dating method was used. As a result, the bottom of the yellow-brown-colored earth was dated to 60±5 ka B. P. and the upper part of the red clay 388±54 ka B. P. It was suggested that the yellow-brown-colored earth was formed in the Late Pleistocene and was probably the aeolian deposit of the Last Glacial, which corresponded with the Malan loess in the Loess Plateau of the northwestern part of China; while the underlying red clay was formed in the Middle Pleistocene. A "yellow cap" on Quaternary red clay in Jiujiang implied a great climatic and environmental variation in the beginning of the Late Pleistocene in the southern part of China, especially in the middle and lower reaches of the Yangtze River. The event not only halted the rubification, once dominating the region, but also produced a widespread covering of aeolian deposit, as only occurred in the cold and dry environment.     

对黄壤发生分类的看法

长期以来我们对黄壤的发生、特性和分布总觉得模糊不清。在土壤调查制图时;因红壤黄壤在形态性质上不易区分,所以在确定南方山地红壤带和黄壤带的垂直分布界线时,只有按海拔高度来划分。1982年10月在重庆召开的第三次全国森林土壤学术讨论会上有两篇都是有关广东鼎湖山的土壤论文,其中一篇把红壤黄壤界线划在300米,而另一篇划在700米,说明划分标准还不统一。云贵高原是我国黄壤集中分布区,根据已有的资料看来,那里的黄壤是否典型、黄壤是否为湿润气候的产物,都值得讨论。本文就多年来的考察,结合有关论著,谈一点不成熟的看法,希望能起到抛砖引玉的作用。     

Long-Term Soil Acidification Model (LTSAM) Development and Application for Analyzing Soil Responses to Acidic Deposition

A long-term soil acidification model (LTSAM) which can describe calcareous and non-calcareous soil responses to acidic deposition is developed based on the conservation of alkalinity and Ulrich buffer ranges. The model which considers nine major ions of armospheric deposition, has focused on certain soil processes (weathering of carbonates, silicates, and aluminum (Al) oxides or hydroxides, cation exchange, anion retention, and CO2 solubility). After comparing the model design and simulation results with the SMART, the paper describes several numerical experiments on the sensitivity of calcareous drab soil in Beijing and red earth (nearly dystric cambisol) in Wenzhou of Zhejiang Province in Southern China to acidic deposition scenarios. The modelling results indicate that increase or decrease in atmospheric deposition of base cations and not only changes in deposition of sulfate (S) and H+ must be considered in assessment of critical loads both for red earth and calcareous drab soil.