黄土--古土壤 在全球变化研究中的作用

中国黄土一古土壤序列与古全球变化研究

院系城市与环境学院

专业地理科学

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中国黄土一古土壤序列与古全球变化研究

摘要：大学生旅游市场是整个旅游市场不可缺少的一部分，由于大学生旅游行同样具有一定的特点与规律，本文通过调查问卷的形式特对黄石市大学生旅

游行为进行了研究，对黄石市大学生旅游行为特征进行了定量分析，在此

基础上总结了大学生旅游行为的一般规律。通过此次的研究分析，希望能

有效地引导黄石市大学生旅游需求，帮助黄石旅行社能够根据当代大学生

旅游行为特点,有针对性地开发适合大学生的旅游产品，进一步开拓黄石

市大学生旅游市场。

关键词：黄土,古土壤,季风环境,干旱化,古大气环流

1.引言

中国黄土(注:本文中，中国黄土包括黄土层和古土壤层)是最丰富的第四纪时期地质环境演化的信息库。它记录了240 万年以来中国大陆的古气候、新构造运动、古地理等多方面的变化过程和重大地质事件；同时，它也记录了与全球古气候、古环境演化进程同步发展的全过程。因此，中国黄土成为记录全球变化的最佳地质信息标志，在时间和空间上都为全球变化研究者提供了非常难得而又十分有益的条件。所以，国内外的研究者，对中国黄土做了大量的工作，使中国黄土研究的深度不断提高，不断获得新的认识。

中国北方黄土高原风成沉积物序列具有粒度细、沉积速率高、连续性好等特征,是蕴含古地磁场和古气候信息最为丰富的晚新生代陆相沉积物。作为惟一时间跨度大、连续性好的陆相沉积记录,中国黄土也因此与深海沉积物和极地冰芯一起构成国际古全球变化研究的三大支柱。中国黄土系统地记录了第四纪乃至中新世以来亚洲内陆连续的气候变化历史、地磁极性转换以及地磁漂移，利用黄土与古土壤序列重建过去的全球变化是我国在世界上独具特色的研究领域之一。[1]

2.中国黄土一古土壤序列与古全球变化研究

2.1全球变化的研究意义

全球变化科学对揭示人类赖以生存的地球系统运转的机制、变化规律及人类活动

对地球表层环境系统的影响具有重要的意义。全球变化的研究是以地球系统为研宄对象,研宄人类赖以生存的地球系统的过去,现在和将来。在经济飞速增长与人口、资源、环境压力并存,

各种自然灾害、人为灾害事件频发的当今世界,全球变化己经成为各国学者科学研究的最热门的课题之一。由于全球变化对人类社会具有的潜在影响,甚至威胁,世界各国都积极开展过去全球变化研究,根本目标是要预测未来的全球环境变化、评价这种变化对人类社会的影响、以及人类应该釆取如何的应对措施。人类为了预测未来的全球变化,必须对过去的全球变化有一个深入的了解。只有了解了过去的全球变化规律,才可能预测未来的环境变化。第四纪以来的过去全球变化最受人瞩目,因为这段地质历史时期距离现代最近,各种气候记录保存良好;揭示第四纪以来的全球变化,最有可能对人类所关心的未来全球变化提供有价值的参考。人类对过去全球变化的研宄己经有很长的历史,深海沉积、极地冰芯和中祎度黄土被认为是第四纪古环境三大支柱记录者,世界各地的专家、学者己经对之提取到了不同时间尺度、不同分辨率的环境信息载体并展开了大量的全球变化研究。深海沉积具有分辨率较高,时间跨度长,且通过沉积物中的粉尘粒度变化和有孔虫的记录,可以指示特定的气候事件。对研宄全球气候变化的规律有着十分重要的意义。早在上世纪七、八十年代,国外学者就对深海积物进行了研宄,对布容世以来气候旋回划分了详细的旋回阶段,并且建立了氧同位素变化曲线将深海氧同位素记录与中国第四纪黄土序列进行对比,研究表明,氧同位素的冰期旋回及风尘堆积速率与西峰黄土剖面间有很好的线性相关性,即间冰期深海风尘堆积速率下降时对应于高磁化率的古土壤层;反之,冰期时对应于磁化率低的黄土层。极地冰芯以其分辨率高、记录时间长、信息量大和保真度髙等特点也成为过去全球变化研究的重要载体之一。

2.2土壤在全球变化中的意义

从土壤圈与整个系统关系看,其功能有以下几个方面:(1)对生物圈:支持和调节生物过程;提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件;决定自然植被的分布与演替。但土壤圈的各种限制因素对生物也起不良影响。(2)对气圈:影响大气圈化学组成,水分与热量平衡;吸收氧气,释放CO2、CH4、H2S、N2O等,对全球大气变化有明显影响。

(3)对水圈:影响降水在陆地和水体的重新分配;影响元素的表生地球化学行为,水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。(4)对岩石圈:作为地球的“皮肤”,对岩石圈具有

一定的保护作用,以减少其遭受各种外营力破坏;与岩石圈进行互为交换与地质循环(图1)。

图1土壤圈的地位、内涵、功能及研究趋向

（引自赵其国，1991）

土壤圈作为地球系统圈层的组成部分,它在上述全球性环境变化中,主要反映在土壤全球变化对世界全球变化的影响。具体表现为:(1)通过土壤圈与其他圈层间的物质交换,影响土壤全球变化。例如,土壤圈与生物圈通过养分元素的吸收、迁移与交换,对植物凋落物组成与演替发生影响。如热带雨林、热带季雨林及热带稀树草地之间的有其特定的元素迁移顺序,并随迁移顺序的改变而相互交替;土壤圈与岩石圈主要通过不同母质发育土壤的元素迁移与物质循环影响成土过程与基本特征,南方地区土壤中B、Mn、Co、Pb、Ti、Zn、Zr等元素淋失大于积累,而Ba、Cr、Cu、Ni则相反;土壤圈与水圈物质循环是通过水分对土壤圈元素的迁移表现的,大陆年径流量为370×1014L,每年从陆地流失的化合物为4000×108t,说明对环境变化影响显著;土壤圈与大气圈是大量气体及痕量气体的交换。(2)通过全球土被在时空上的演变,如土壤形成过程及土壤性质等的变化,引起土壤全球变化。例如在土壤资源形成中,在稳定的自然环

境下,水、气、热状况的改变较平稳,其利用状况良好,在侵蚀条件下,土壤表层丧失,肥力减退,而在积累状况下,由于不断受火山及冲、堆积物的覆盖,土被资源永远处于幼年阶段。(3)通过人为活动对土壤圈的强烈作用,对土壤全球变化及至生存环境发生影响。这种表现为:一是人为砍伐森林,加剧水土流失,过牧过垦及城市建设等条件下,土地结构随之发生变化。如人类干扰前,世界林地60×108hm2,1954年减至40×108hm2,近30年每年减少800×104hm2。二是土壤资源利用不当、管理不善及陡坡过垦,使土壤出现侵蚀化、沙化、沼泽化、盐渍化及土壤肥力不断贫瘠化等土地退化现象,进而影响整个生存环境。三是硬水稻田、沼泽及湖泊的利用,产生了CO2、N2O、CH4、H2S 等痕量气体对全球增温有显著影响。

由此可见,土壤圈在全球变化中的作用,主要是通过物质与能量循环影响植被的形成,土壤的发育,水质的变化与气体的交换;通过土被时空变化,影响土地资源的利用与稳定性;通过人为活动影响土地结构、土地退化及温室效应气体的释放。所有这些变化,都是全球土壤变化与生存环境变化的重要方面。

2.3 黄土--古土壤在全球变化中的作用

黄土古土壤系列所指示的气候变化与深海沉积氧同位素曲线所显示的气候变化非常类似,而且随着科技进步,各种环境替代性指标不断出现,研宄的精度不断提高,对第四纪气候变化的阶段划分不断更细,因此,对环境变化的研究提取可靠的环境替代性指标至关重要,通过这些指标提取环境信息是环境演化研宄的基本支柱。所以详细研宄中国黄土地层所包括的环境信息,能够恢复第四纪古气候古环境演化历史。近年来,磁化率、粒度、地球化学、磁组构等作为环境替代性指标,对黄土古土壤系列进行了研宄,建立了我国一系列的黄土研宄剖面,以及第四纪以来的古环境变换模式对重现第四纪气候环境研宄起着重要的推动作用。[2]

2.3.1粒度

沉积物粒度的形态、大小、组构、来源等是大地构造环境、气候及动力因素相互作用的结果,因此,黄土粒度指示环境意义明确,对气候变化反映敏感,由于沉积物的粒度特征与沉积环境有着密切的关系,通常,粒度是第四纪黄土古土壤研究中被用于不同沉积物成因类型的判别和搬运动力条件的研宄[3]也是常用于提取古气候信息的指标粒度的测量方法简单,因此对于黄土粒度的研究是地质工作者研究气候变化、反演古环境的重要方法之一,有着广泛、深入的研究和应用。我国西北的黄土处于戈壁、沙漠的外围,和戈壁、沙漠有着不可分割的关系。孙继敏等研究了50万年来毛乌素沙漠