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《陕西师范大学》 2003年
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渭河流域全新世成壤环境演变及人类活动影响高分辨率研究

周群英  
【摘要】: 全新世是人类由蒙昧向文明跃变的时期,在短短的数千年间,农业迅速走向繁荣,为更高级的文明的出现奠定了坚实的物质基础。随着人类活动范围的急剧扩大,人类对生态环境的影响也逐渐凸现出来。渭河流域曾是华夏文明的发祥地之一,也是人类最早进行农牧业活动的一个重要区域。长期农牧业的发展,使得天然植被在大多数地方已荡然无存,大片的林地被开垦为农田或被开辟为城市用地。由于人类活动的影响,水土流失严重,生态环境恶劣,自然的成壤过程受到人类活动的影响。 近年来,关于此地区全新世时期环境演变与人类活动已成为众多领域所关注的热点问题,本研究的开展,一方面丰富了全新世环境变迁理论与人地关系理论,促进学科的发展;另一方面,在西部大开发中,可为西部的生态环境建设提供科学依据,为渭河流域、乃至黄土高原的经济与环境可持续发展提供科学途径。 本研究选取了渭河流域西北-东南方向上3个全新世典型土壤剖面进行密集采样,并对剖面样品进行了粒度、磁化率、全铁、微量元素、TOC和CaCO_3等指标的室内实验分析和测定。通过对各指标实验结果及其成壤环境意义的分析,探讨了全新世渭河流域成壤环境的演变以及土壤发育的特点;并借助历史文献和环境考古的成果,分析了人类活动与成壤环境之间的相互作用及其人地关系演变的过程。本研究的特色与创新在于以气候变化作为切入点,以成壤环境和成壤过程作为核心,从人类活动与成壤过程相互作用的角度来认识成壤环境的演变过程,突出了全新世时期成壤环境演变与人类活动的耦合性,成壤环境演变过程的阶段性、继承性和复杂性。主要结果为: (1)通过对粒度、磁化率、全铁、微量元素、总有机碳(TOC)和CaCO_3等指标的实验结果分析发现各个指标对成壤环境和成壤强度有很好的指示意义,而且各指标之间有很好的对应关系。 实验结果表明:粘粒粉沙比值能很好地指示粉尘堆积物的次生粘化作用;磁化率和全铁很好地指示生物风化成壤作用;Sr和Rb/Sr比值能很好的指示生物风化成壤作用和淋溶作用;总有机碳(TOC)含量的高低,在一定程度上反应了土壤发育过程中气候和植被状况的变化,指示着成壤过程中腐殖质化的程度; CaCO3含量的变化,可以反映了黄土-古土壤形成时的风化成壤作用的强弱程度, 指示成壤过程中的淋溶作用和次生碳酸盐化作用;并且各指标所指示的成壤环境 和成壤强度存在明显的区域差异,即渭河流域土壤的生物风化成壤作用、次生粘 化作用和淋溶作用均表现出南部强于北部。 (2)通过对全新世渭河流域成壤环境演变问题的讨论,揭示了全新世渭河 流域土壤的发育具有阶段性,表现为由温湿的强成壤期向冷干的沉积期(弱成壤 期)演变、再向温湿的强成壤期演变的规律;黄土一古土壤序列是不同生物气候 环境下、不同成壤过程发育的不同土壤类型演替而形成的复合型土壤剖面体系; 而且由于冬夏季风环流及其环境效应在空间上的差异,使得复合型土壤剖面体系 也存在着南北差异。具体表现在合水与户县大暖期强成壤阶段形成的古土壤(S。) 剖面构型上:北部古土壤①*为典型的半干旱草原土壤一黑炉土,具有Apb叭hEk( 土壤剖面构型:南部户县剖面古土壤(s。)为典型的半湿润森林土壤一褐土,其 SO具有 Ah-Bt-Ck-C土壤会面构型。 (3)通过将环境资源演变较高分辨率的实验数据资料和史料记载相结合, 分析发现全新世以来,渭河流域人类文化的演进与成壤环境的演变之间存在着一 定的耦合关系。在 8 500~31 00 a BP全新世大暖期,渭河流域水、土、生物资源 条件优越,人类发展了大地湾文化、仰韶文化、龙山文化和夏商文化,逐步形成 了原始定居旱作农业类型文化,从而奠定了渭河流域农业文明的基础,其间在 4 000刁 000 a B卫,渭河流域北部的农牧交错带,由于气候的逐渐冷干化,导致 水、土、生物资源退化,造成旱作农业土地利用方式由游牧业取而代之。在 31 00 aBP,由于季风格局的突变,整个渭河流域进入了一个相对干旱缺雨、成壤环境 的恶化时期。环境的恶化导致了水土资源的退化,大大动摇了旱作农业和游牧业 的经济基础,影响着先周和西周社会的发展。 (4)随着人类活动范围的扩大,活动强度的加大,人类活动逐渐成为一个 重要的成壤因子。成壤过程和土壤发育在人类活动的参与下,已从自然的发育过 程转变成为人工与自然的复合过程。现代黄土高原生态环境的恶化,是过去 31 00 多年来,在气候条件恶化的背景下,叠加了人为恶化因素的结果。
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