利用古土壤解译古环境信息是当前研究的热点,古土壤鉴别与分类是解译古环境信息的重要基础,也是目前国内外古土壤研究中的薄弱环节。本研究拟借鉴地质学关于地层研究建立标准剖面的思想,在第四纪古土壤分布类型较多的燕辽低山丘陵区,利用包含有多种古土壤类型且保存较完好的古土壤地层剖面,综合运用土壤学、第四纪地质学和地球化学的研究方法,在测年基础上将标准剖面中各层古土壤与其周边地区的地表土壤(包括现代土壤、剥露的古土壤和浅埋藏的古土壤)建立对应关系,进行性质对比,提取鉴别特征,制定诊断标准,探讨供试古土壤在系统分类中的位置,并通过古土壤性质解译研究区第四纪古环境。研究结果不仅可以为科学地识别古土壤、解译第四纪古环境信息、修订和完善中国土壤系统分类提供科学依据,而且可以为不同区域间进行古土壤类型和性质的比较奠定基础。
paleosols;recognization;soil taxonomy;paleoclimatic environment;paleosols reference profile
古土壤蕴藏着古地理环境的大量信息,是目前地学界热点研究领域之一;土壤分类是一项重要的基础性工作,古土壤分类是当今国际地学界面临的共同难题。不同学科对古土壤含义的认识及其研究侧重点有很大差异,由此造成古土壤的分类五花八门。地质学、古地理学等学科主要研究地表以下深部地层的古土壤,多数是针对已经被石化了的古土壤,所提出的古土壤分类方案一般不包括地表古土壤;而土壤学界长期以来把地表土壤看作是现代气候条件的产物,所提出的土壤分类方案一般不包含古土壤。本研究从土壤科学研究对象角度出发,从成土时间、出现深度、存在形态等方面对古土壤含义进行了科学界定。首次将地质学中标准地层剖面的理念引入到土壤学研究中,在辽宁省朝阳市建立了包含有多种古土壤类型且保存完好的古土壤基准剖面。在此基础上,进一步深入揭示了第四纪黄土母质发育土壤的形成机制和分布特点。研究结果表明,北方地区广泛分布的黄土粉尘沉积伴随着土壤发生过程同步进行,由此在长时间沉积而形成的深厚黄土剖面中便出现了随第四纪气候多次干湿冷暖交替变化而形成的多层古土壤,这些古土壤处于不同发育阶段,表现出不同的颜色,相互交替叠加排列。因此,埋藏在地下深层的黄土层也是古土壤,从而改变了长期以来只把红土层视为古土壤的传统看法。由于受侵蚀作用的影响,埋藏于地下深层处于不同发育阶段的古土壤被剥蚀出露于地表,而不同区域受到的侵蚀作用强度不同,被剥蚀的土壤深度也有差异,导致处于不同埋深不同类型的古土壤出现在地表,这样会造成在较小区域范围内就有多种不同类型的地带性土壤出现。参照古土壤基准剖面,本研究认为,辽西地区第四纪沉积物可能发育的古土壤类型主要有红壤型、黄褐土型、棕壤型、褐土型等多种类型的古土壤,它们形成的气候特点分别为高温多雨型,温暖干润型,温和湿润型、温和干润型。根据土壤系统分类的原则、方法,以北方古红土为例,本研究首次提出了古红土特性的诊断标准,探讨了古土壤在土壤系统分类中的地位和类别设置、检索顺序和命名方法,为完善中国土壤系统分类提供科学依据。本研究在闽、赣、浙、皖、苏、湘、鄂、豫、鲁、辽、北京等11个省(市),采集了发育于不同气候带上的现代土壤22个剖面,建立了土壤性质与成土气候环境之间的定量函数关系,并以地处辽宁西部地区古土壤基准剖面为载体,以土壤性质作为替代指标,定量估算了该地区42万年以来不同历史时期的年平均降水量和年平均气温。