关中平原全新世土壤和土壤水环境研究

论文摘要

目前黄土高原地区正在大规模地进行以植树种草为主的生态环境建设，而且在延安以南地区主要是恢复森林植被。如果该区不是森林发育的地带，那么不仅会出现造林不成林的现象，造成经济上的巨大损失，而且会导致植被退化和土壤干燥化。现代气候是全新世气候的延续和发展，因此，研究全新世黄土高原中南部塬区有无较广泛的森林发育，对现代的植树造林工作有重要的参考价值。 在黄土高原地区，由于地下水埋深大，该区植被的发育主要依靠来自大气降水入渗形成的土壤水分，所以土壤水分的多少是决定不同类型植被发育的最关键因素。人们对黄土高原土壤水分进行了很多研究，已经认识到较严重的土壤干层是造成延安及以北地区人工林生长不良的主要原因。已有的研究表明，土壤中重力水的入渗深度能够指示土壤干层的有无和发育强弱，是决定植被类型的最主要和最关键的因素。现代黄土高原地区的重力水入渗深度一般不能到达2m，2m以下是入渗、运移很缓慢、含量低的薄膜水，所以容易形成长期性土壤干层和严重的水分不足。 为此，我们选择和现代气候联系紧密的全新世作为研究时段，采取野外考察，室内实验相结合的方法，通过CaCO3含量与微量元素测定、颗粒成分分析、土壤微结构鉴定等多项指标，对关中平原全新世黄土、土壤和全新世土壤水环境进行了研究，获得的主要认识有： （1）应用CaCO3淀积深度模型，结合土壤水分的运移规律和水分在土体分布中的格局及其有效性，对关中平原全新世土壤水进行了研究，并利用现代降水量进行验证。研究得出，全新世土壤S0发育时期，秦岭山前地带王庄剖面的重力水入渗深度达到3m；关中平原中部安村剖面和西杨万村剖面的重力水入渗深度达到2.12m；关中平原西部岐山雍川镇剖面的重力水入渗深度达到2.3m，重力水入渗深度指示当时的年降水量为800mm左右。根据重力水入渗深度和重力水带之下厚约1m的毛管水带的分布可知，S0发育时关中平原基本没有土壤干层发育，土层中的有效水分布深度可以满足森林植被生长的需要，表明关中平原全新世中期古土壤发育时的植被类型应为森林。 （2）通过对迷鹿村全新世古土壤下部木本植物根孔充填物的颜色、粒度成分和矿物组成的研究，发现根孔充填物与全新世古土壤粘化层基本相同，应该是发育在全新世古土壤形成的中、后期，当时古土壤的发育已经成熟。植物根孔的分布深度和充填物的迁移深度指示全新世中期重力水的入渗深度有时可以达到4m，全新世中期古土壤发育时深部土层含水量高，能够满足森林植被发育的需要。植

论文目录

• 第一章 绪论
• 1 选题依据和研究意义
• 2 研究进展
• 2.1 全新世黄土高原环境的研究进展
• 2.2 黄土高原土壤水分的研究进展
• 3 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题
• 3.1 研究目标
• 3.2 研究内容
• 3.3 拟解决的关键问题
• 4 采取的研究方法、技术路线、实验方案
• 4.1 研究方法
• 4.2 技术路线
• 4.3 实验方案
• 4.4 研究过程以及工作量
• 第二章 研究地区概况
• 1 区域自然地理概况
• 2 区域地质概况
• 3 研究地点、剖面选择和采样
• 4 研究剖面分层、地层特征及断代依据
• 5 研究地层断代依据
• 第三章 渗透重力水入渗模型
• 1 黄土中化学成分淀积的机理
• 3淀积深度的影响因素'>2 CaCO₃淀积深度的影响因素
• 3淀积深度的划分和确定'>3 CaCO₃淀积深度的划分和确定
• 3淀积深度与降水量之间的函数关系'>4 CaCO₃淀积深度与降水量之间的函数关系
• 3含量与土壤水环境'>第四章 关中平原全新世土层CaCO₃含量与土壤水环境
• 3含量分析方法'>1 CaCO₃含量分析方法
• 3含量测定方法'>1.1 土壤CaCO₃含量测定方法
• 3的原理'>1.2 气量法测定土壤CaCO₃的原理
• 3的步骤'>1.3 气量法测定土壤CaCO₃的步骤
• 3含量变化'>2 全新世土层CaCO₃含量变化
• 3含量变化'>2.1 白鹿塬安村剖面土层CaCO₃含量变化
• 3含量变化'>2.2 少陵塬西杨万村剖面土层CaCO₃含量变化
• 3含量变化'>2.3 岐山雍川镇剖面土层CaCO₃含量变化
• 3含量变化'>2.4 王庄剖面土层CaCO₃含量变化
• 3 土壤水的类型、在土体中的分布及其有效性
• 3.1 土壤水的类型及垂直分布
• 3.2 土壤水分的有效性
• 3.3 土体剖面水分分布格局及其影响因素
• 3迁移深度及其指示的土壤水分带'>4 全新世CaCO₃迁移深度及其指示的土壤水分带
• 5 小结
• 第五章 现代关中平原地区土壤水分的运移
• 1 土壤水分的测定方法和区域选择
• 2 丰水年土壤水含量测定结果
• 2.1 中国梧桐林下土壤含水量测定结果
• 2.2 法国梧桐林下土壤含水量测定结果
• 2.3 杨树林下土壤含水量测定结果
• 2.4 同种人工林下土壤含水量测定结果
• 3 平水年土壤含水量测定结果
• 4 土壤水的运移机理和运移模式
• 5 关中平原现代土壤水分带
• 0发育时的土壤水分带对比'>6 关中平原现代土壤水分带和全新世土壤S₀发育时的土壤水分带对比
• 7 小结
• 第六章 全新世微量元素含量与土壤和土壤水分带
• 1 微量元素变化与土壤水环境的关系
• 1.1 Rb、Sr与Rb／Sr变化与土壤水环境的关系
• 1.2 Ba含量变化与土壤水环境的关系
• 1.3 Cu、Cr、Zn、Ni含量与土壤水环境变化
• 2 微量元素实验测定方法
• 3 微量元素在各土壤剖面中的分布特点
• 3.1 少陵塬西杨万村剖面元素含量变化
• 3.2 白鹿塬安村剖面元素含量变化
• 3.3 白鹿塬王庄剖面元素含量变化
• 4 微量元素对土壤水环境的指示作用
• 5 微量元素在土层中的变化指示的土壤水环境
• 6 小结
• 第七章 全新世古土壤下部木本植物根孔的特征与土壤水环境
• 1 全新世古土壤及下伏黄土中木本植物根孔分布与特点
• 2 木本根孔充填物的物质组成
• 2.1 充填物的矿物成分
• 2.2 充填物的颗粒组成
• 3含量'>2.3 充填物的CaCO₃含量
• 3 充填物的微结构
• 4 木本根孔及其充填物指示的土壤水环境
• 5 小结
• 第八章 全新世的古土壤结构与土壤水环境
• 1 土壤结构鉴别方法
• 2 全新世土壤微结构类型
• 3 土壤胶膜超微结构与矿物组成
• 4 土壤微结构指示的土壤和土壤水环境
• 5 小结
• 第九章 关中平原全新世颗粒成分与土壤和土壤水环境
• 1 颗粒成分分析方法
• 2 颗粒成分在剖面中的分布
• 2.1 安村剖面颗粒成分的分布
• 2.2 王庄剖面颗粒成分的分布
• 2.3 西杨万村剖面颗粒成分的分布
• 2.4 岐山雍川镇剖面颗粒成分的分布
• 3 剖面中的粒度参数特征
• 3.1 安村剖面的粒度参数特征
• 3.2 王庄剖面粒度参数特征
• 3.3 西杨万村的剖面粒度参数特征
• 3.4 岐山雍川镇剖面粒度参数特征
• 4 颗粒成分指示的土壤和土壤水环境
• 4.1 各剖面粗粉砂含量变化及其指示的土壤和土壤水环境
• 4.2 各剖面粘粒含量、粘粒／粉砂比变化及其指示的土壤水环境变化
• 5 粒度参数特征指示的土壤和土壤水环境
• 5.1 中值粒径和平均粒径在剖面中的变化指示的土壤和土壤水环境
• 5.2 标准偏差、偏度和峰态在剖面中的变化指示的土壤和土壤水环境
• 0的性质'>6 全新世黄土L₀的性质
• 0形成过程中的成壤因素'>6.1 全新世黄土L₀形成过程中的成壤因素
• 0形成过程中的成壤化作用'>6.2 全新世黄土L₀形成过程中的成壤化作用
• 7 小结
• 第十章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间的科研成果和参加的科研项目