典型黄土-古土壤剖面有机碳和黏土矿物分布特征及古环境意义
文献类型：学位论文
| 作者 | 张青青
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| 答辩日期 | 2018-05-25 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 赵世伟 ; 黄菁华 |
| 关键词 | 黄土-古土壤 黏土矿物 粒度 Caco3 有机碳组分 古气候 |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 英文摘要 | 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。本文以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象，通过调查剖面上土壤黏土矿物和有机碳含量、密度、组分以及结构的分布特征，并将黏土矿物与已有的古气候联系，有机碳与古气候替代指标土壤粒度、CaCO3含量进行相关分析，再结合已有第四纪气候的研究以及现代不同气候条件下土壤有机碳组分的变化规律的相关研究，探索土壤黏土矿物和有机碳特征对黄土高原第四纪古气候环境的指示意义，从而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）淳化剖面不同黄土-古土壤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，以气候温凉为主，而中更新世中期（S10～S5阶段），伊利石相对含量上升，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，气候较为干冷。黏土矿物含量变化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。伊利石/绿泥石（I/C值）以及伊利石结晶度IC值在淳化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。 （2）淳化剖面的黏粒、Md（f）和CaCO3含量在反演古气候方面具有较好的指示作用。淳化黄土-古土壤剖面黏粒含量和Md（f）垂直分异趋势一致，均表现为古土壤层相对黄土层的黏粒含量、Md（f）偏高，二者呈现正相关关系，CaCO3含量则表现出相反的趋势。黏粒和Md含量较高反映了气候温暖湿润，CaCO3含量越高反映了气候寒冷干燥，三者均反映了自早更新世以来，淳化地区气候总体干冷化，并经历暖湿-干冷的气候旋回。 （3）淳化黄土-古土壤剖面的有机碳含量、密度、矿物结合态有机碳含量以及矿物结合态有机碳分配比例（MOC/TOC）均表现为古土壤时期高于其下伏黄土时期，但在S8以下土层，有机碳含量、矿物结合态有机碳含量的波动幅度趋于稳定，而MOC/TOC在不同土层间的变化幅度较为明显。 （4）淳化剖面黄土-古土壤的有机碳官能团均含有烷基碳，大部分含有烷氧碳，芳香碳和羧基碳只在末次间冰期以来出现。 （5）将黄土-古土壤有机碳与古气候替代指标进行对比分析，我们发现有机碳含量、密度和组分指示古气候的变化效果不明显。但MOC/TOC与黏粒含量、Md（f）变化趋势一致，与CaCO3含量的变化趋势相反，且与它们具有很好的相关性，相关系数分别为0.54、0.59和-0.71，在S8及以下地层的MOC/TOC与三个古气候替代指标的相关程度更高，相关系数达到0.63、0.68和-0.75。结合现代关于MOC/TOC指示气候的研究，淳化黄土-古土壤剖面的MOC/TOC与第四纪冷干暖湿古气候旋回有关。黄土-古土壤剖面中MOC/TOC比值较高可能反映了温暖湿润的气候，而较低的比值则反映了相对寒冷和干燥的气候。相对有机碳而言，MOC/TOC排除了总有机碳的差异，在S8以下地层可以更好地指示古气候环境。 （6）本研究结果表明黄土-古土壤剖面中的黏土矿物的组合类型、I/C、IC值和MOC/TOC可以重建古环境变化，也为预测未来土壤有机碳库对植被和气候变化的响应提供了依据。其中，黏土矿物反演的古气候的阶段性变化比较明显，而MOC/TOC倾向于整体气候的反演。通过黏土矿物和有机碳共同反演古气候，我们发现自早更新世以来，淳化剖面气候整体上呈逐渐干冷的趋势，并经历了温凉－温湿－干冷的阶段性变化。 |
| 学科主题 | 农学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.iswc.ac.cn/handle/361005/8113]  |
| 专题 | 水保所2018届毕业生论文 |
| 作者单位 | 中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张青青. 典型黄土-古土壤剖面有机碳和黏土矿物分布特征及古环境意义[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2018. |
入库方式： OAI收割
来源：水土保持研究所
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