中国东部沙区表层沉积物粒度特征

通过分析中国东部沙区表层沉积物粒度特征及其与风力、植被覆盖的相关性,探讨了东部沙区现代风沙沉积环境及其区域差异性。结果显示:东部沙区各沙漠/沙地粒径级配相对一致,均以细沙、中沙为主,粒度分布整体呈单峰形态,中等分选,粒度分布和分选性均与西部沙区有较大不同。风力和植被覆盖状况的差异决定了各沙地所处的风沙环境性质和风沙活动强度不同,导致东部沙区表层沉积物粒度特征存在明显的区域差异性。其中,库布齐沙漠粒度特征与该区风蚀、搬运、堆积过程频繁交替的风沙活动方式密切关联;呼伦贝尔沙地粒度特征反映了风蚀主导的风沙环境;科尔沁沙地、浑善达克沙地,毛乌素沙地粒度特征和风沙活动方式相对复杂,与这3个沙地内部风蚀主导区和沙尘沉降主导区镶嵌分布的格局有关。东部沙区表层沉积物平均粒径和分选系数均与沙地年均风速和植被总盖度双因素之间具有显著的非线性相关性。     

Younger Dryas时期东亚季风气候和中国东部沙区沙漠变化

位于沙漠／黄土过渡带的杨桃峁剖面,高分辨率地记录了ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ时期东亚季风气候和沙漠变化历史。在ＡＭＳ１４Ｃ测年基础上,磁化率、粒度和有机质含量等替代性气候指标的测试结果分析表明,ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ时期东亚季风气候在全球气候变化的影响下,总的表现为与北半球高纬度地区相同的干寒特征,即沙漠总的具有扩大的趋势;但又与南北半球大气相互作用,特别是赤道太平洋地区气压异常引起亚洲季风气候的不稳定有关,表现出降水变化特点,沙漠出现逆过程变化,存在短暂成壤固定时期。     

科尔沁沙地风沙沉积物磁学特征及其古环境意义初探

选取位于科尔沁沙地东北缘的六户屯剖面风沙沉积物为研究对象,进行系统的磁学特征和粒度分析。结果表明：六户屯剖面磁性矿物含量较少,磁学性质主要受亚铁磁性磁铁矿控制,并含有少量赤铁矿和针铁矿,磁性矿物粒度较细,以稳定单畴和超顺磁颗粒为主。沉积物中磁性矿物的粒度分布受风力大小与成壤强度的影响,单畴颗粒相对含量随风力的增强而增加,随土壤发育程度的增强而减少,χARM/χlf和χARM/SIRM可以指示冬夏季风的相对强弱。六户屯剖面磁性矿物粒度主要受冬季风强度及其动力分选作用的控制,磁性矿物粒度与沉积物总体粒度呈反相关;但在某些层位,夏季风影响下的成土过程对其改造作用不容忽视。成壤过程中形成的超顺磁颗粒是磁化率增强的主要因素,单畴颗粒对土壤发育适宜期磁化率的增加贡献相对较弱。     

苦海沉积物有机质反映的过去840年来青藏高原东部环境变化

青藏高原对全球气候变暖响应敏感,研究青藏高原近千年来环境演化过程、规律与驱动机制对预测其未来气候可能发生的变化有重要参照意义。通过位于青藏高原东部的苦海沉积物总有机质相关指标[总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总有机碳与总氮比值(TOC/TN)和总有机碳同位素(δ¹³C_org)]的研究重建了该区域过去840年来的环境演化过程。研究结果表明,苦海沉积物中的有机质主要来自于湖泊内源水生植物。由于暖期(冷期)时黄河上游径流量较高(低),苦海水位随之升高(降低),湖泊水动力增强(减弱),浅水区沉水植物对研究岩芯中有机质的贡献率提高(降低),导致沉积物TOC、TN、TOC/TN升高,δ¹³C_org值正(负)偏。人类活动导致的青藏高原近50年气候异常变暖可能是～1950 AD之后δ¹³C_org反映的黄河上游径流量变化与重建的中国温度记录之间的关系发生转变的原因。苦海沉积物δ¹³C_org记录与万象洞石笋δ¹⁸     

苦海沉积物有机质反映的过去840年来青藏高原东部环境变化

青藏高原对全球气候变暖响应敏感,研究青藏高原近千年来环境演化过程、规律与驱动机制对预测其未来气候变化有重要意义。本文通过位于青藏高原东部的苦海沉积物总有机质相关指标(总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总有机碳与总氮比值(TOC/TN)和总有机碳同位素(δ¹³Corg)的研究重建了该区域过去840年来环境演化过程。结果表明,苦海沉积物中的有机质主要来自于内源水生植物。由于暖期(冷期)时黄河上游径流量较高(低),苦海水位随之升高(降低),湖泊水动力增强(减弱),浅水区沉水植物对研究岩芯中的有机质贡献率提高(降低),导致沉积物TOC、TN、TOC/TN升高,δ¹³Corg值正(负)偏。人类活动导致的青藏高原近50年气候异常变暖可能是~1950 AD之后δ¹³Corg反映的黄河上游径流量变化与重建的中国温度记录之间的关系发生转变的原因。苦海沉积物δ¹³Corg记录与万象洞石笋δ¹⁸O记录和太阳总辐射强度记录变化特征的相似性说明青藏高原东部地区气候变化的控制因素为太阳辐射驱动下的季风降雨量变化。     

渭河流域东部全新世环境演变与古文化发展的关系研究

 在对渭河流域东部全新世黄土剖面磁化率、粒度、Rb/Sr、CaCO3等气候指标测定分析的基础上,结合已测定的光释光（OSL）年龄和古文化研究的最新成果,探讨了该区环境演变与人类古文化演进的历史及其相互关系。研究发现,在9.34~6.77 ka BP全新世最适宜的气候条件下,在7.80~7.30 ka BP出现了老官台文化,之后发育了仰韶早期文化;在全新世中期6.77~5.48 ka BP干冷气候初期出现了仰韶文化最繁荣的庙底沟类型文化;中后期随资源环境的持续恶化,该区出现了仰韶文化衰落的西王村类型文化;在全新世中晚期的5.48~3.12 ka BP气候再次发生好转推动了该区龙山文化的发展;4.60~3.76 ka BP期间频繁发生的洪水事件可能进一步强化了人地关系,并进而推动了该区文化进入夏商人类文明时期;3.12 ka BP以来趋于干冷的气候在推动该区人类文明进一步发展的同时,人类活动对环境影响的强度和范围也日益加大。渭河流域古文化得以延续发展至今,一方面说明气候环境的变化并未超越先民适应能力的范围,另一方面也说明渭河流域具有先民维持生存和发展的优越资源环境条件。     

毛乌素沙地风沙环境变化研究的理论和新认识

作为地球环境系统的重要组成部分,沙漠和沙地对气候变化响应敏感。沙漠沙地的环境变化关系到区域的可持续发展,并且通过一系列反馈作用,会影响区域与全球的气候环境。位于中国北方中部的毛乌素沙地是全球中纬度地区的典型沙地,其环境变化与全球其他沙漠沙地具有相似性和同步性。中国学者对毛乌素沙地风沙环境变化的研究开展较早,在国内外有重要的影响。本文系统梳理了该方面的相关研究,围绕“风沙环境变化的过程与机制”这一核心问题,总结学术界在毛乌素沙地晚新生代形成发展、晚第四纪扩张与多旋回变化、全新世中期固定以及晚全新世沙丘再活化等方面取得的重要进展,尤其是获取了毛乌素沙地不同阶段风沙环境变化的关键证据,并据此提出“构造—轨道尺度上沙地形成与变化的全球温度变化驱动”“千年—百年尺度沙丘系统的非线性响应”等新的理论认识。未来应继续加强沉积证据的积累、新测试手段的拓展应用、基于过程分析的精细重建、数值模拟与预测等研究,着力探究风沙环境变化的动力学机制、人与干旱区环境复杂系统的耦合关系以及各圈层的互馈作用,这对于自然地理学学科传承、交叉学科的融合发展以及地球系统科学的理论构建都具有深远意义。     

内蒙古东部地区富有机质泥页岩发育特征与页岩气资源潜力初探

页岩气是以吸附和游离相赋存于泥页岩或泥页岩层系中的天然气,是一种重要的非常规天然气资源类型.通过对以往地质资料进行综合研究,认为内蒙古东部地区海拉尔、二连两个盆地下白垩统大磨拐河组、南屯组地层暗色泥页岩发育广泛,其暗色页岩层单层厚度、埋深、总有机碳含量(TOC)和热演化程度(Ro)等特征,具备页岩气形成的基本地质条件,具有一定的页岩气资源潜力.     

论中国东部第四纪冷期植被与环境

在第四纪的冷期,中国东部华北和东北植物区,因深受干旱因素影响,广泛发展了草原植被。当时在欧亚大陆上,草原、森林草原和苔原可能曾自南欧一直分布到东亚。在南方植物区,亚热带针叶林曾在平原和丘陵广为分布。同时,许多喜湿热的类群则被保存于避难所中。由此看来,第四纪寒冷气候南侵到中国东部的强度和范围,是有限的。     

中国北方干旱半干旱区表土的有机质碳同位素、磁化率与年降水量的关系

古土壤和湖泊中的有机质碳同位素与磁化率指标被广泛应用于古气候的重建。但由于各地自然条件的差异,其气候意义具有一定的区域性。通过对中国秦岭到内蒙古北部的中蒙边境(34°N～43°N)连续剖面上的102个采样点的表层土壤样品的有机质碳同位素和磁化率进行测定,并搜集了该区域部分站点的降水资料。研究表明有机质碳同位素波动在-22‰～-30‰之间,其碳同位素值与降水量存在显著的线性负相关关系。磁化率与年均降水量也存在显著的函数关系,总体上磁化率随着年降水量的增加而增加。研究进一步证明,在中国干旱和半干旱区,表土中的有机质碳同位素δ13C和磁化率对年降水量具有显著的指示作用,因此可以用古土壤中的有机质碳同位素和磁化率作为代用指标,来反映古降水的变化。     

70年来中国风沙地貌学的发展

风是除流水之外塑造地球景观的第二大流体,以其为外营力形成的风沙地貌在全球干旱区广泛分布,超过40%的全球陆地面积受风沙地貌过程的影响,与人类生存环境存在着密切的关系,19世纪末以来受到国际学术界的持续关注。中国干旱半干旱地区广泛发育风沙地貌,但风沙地貌研究比国际研究晚半个多世纪,始于20世纪50年代后期。本文总结了新中国成立70年来中国风沙地貌学发展的3个阶段：初创阶段（1949—1977年）、充实发展阶段（1978—1999年）和国际化研究阶段（2000年至今）。现在中国风沙地貌研究的水平整体与国际并行,部分领先。中国具有重要国际影响力的风沙地貌研究工作包括沙丘移动规律、风沙地貌区域综合研究、中国独特风沙地貌发育演变过程、戈壁地貌学研究、沙丘二次流以及地外星球的探索研究。中国风沙地貌学研究有在未来领跑国际研究的潜势,但风沙地貌学家必需有4个方面的战略思考,即综合集成、地球系统科学引领、全球视野和深空时代的发展。     

基于高光谱的不同人类干扰程度下荒漠土壤有机质含量估算模型

为对比同一背景下不同人类干扰程度的荒漠土壤有机质含量的预测模型,以天山北麓阜康市的土壤为研究对象,通过对无人干扰区、人为干扰区全样本和剔除有机质质量分数大于2%的样点的原始光谱反射率进行6种光谱变换,分析不同变换形式与有机质含量的相关性,以相关系数通过P=0.01和0.05水平上显著性检验的敏感波段为自变量,运用多元逐步回归、偏最小二乘回归以及主成分回归法分别建立了无人干扰区、人为干扰区土壤有机质高光谱的预测模型,并选择精度最高的为最优模型。结果表明：（1）无人干扰区与人为干扰区的原始光谱所有波段与有机质含量的相关性都没有通过0.01水平的显著性检验。将有机质质量分数大于2%的样点剔除后,有机质含量与原始光谱反射率的相关系数都大于全样本且有部分波段通过了0.01水平的显著性检验。（2）不论采用何种方法建立的全样本无人干扰区和人为干扰区的预测有机质模型的RPD均小于1.4,不具有预测有机质含量的能力。其中全样本无人干扰区一阶微分、人为干扰区倒数一阶微分多元逐步回归模型是其所有模型中,建模精度最高的,R²分别为0.652、0.512,但是其RPD仅分别是0.662、0.655,表明模型的预测能力很差。（3）剔除有机质质量分数大于2%的样点之后,预测效果最好的是无人干扰区一阶微分多元逐步回归模型,R²达到0.776,RMSE为1.408,RPD为2.136;而人为干扰区的二阶微分模型预测效果最优,R²为0.542,RMSE为2.261,RPD为2.087。     

黄土高原小流域土壤养分的空间分布格局-Kriging插值分析

本文应用Kriging空间内插法,分析了黄土高原大南沟流域土壤有机质以及全N、全P、有效N和有效P等4种养分含量的空间分布格局。结果表明:土壤有机质呈现出坡上部低于坡下部的规律,其含量低于05%所占的面积最大,以耕地分布的区域为主,较高含量(06～08%)则分布在农果间作地和林地的区域;土壤全N的分布格局与土壤有机质具有相似性,只是坡下部的全N含量高于坡上部的趋势较为明显;土壤全P含量相差较小为138%,不同全P含量的空间分布面积基本相等;有效N和有效P并未表现出土地利用和景观位置控制的分布格局,有效P的空间分布较有效N更为复杂。     

青海湖湖东沙地河湖-风成沉积记录的中晚全新世以来环境变化

青海湖盆地因其独特的地理位置和气候环境,对气候变化响应敏感,是研究环境变化重要的场所。本研究在青海湖湖东沙地获取两个剖面,采用AMS¹⁴C测年,结合岩性、粒径组分和常量元素氧化物及其比值等多指标分析方法,重建了湖东沙地8.4 ka BP以来的环境演变过程。结果表明：除少量沉积物处于中等化学风化阶段外,大部分沉积物处于物理风化和初级化学风化阶段,说明自8.4 ka BP以来研究区气候环境总体上相对寒冷干燥。在千年尺度上,研究区不同时间段的气候环境存在较大的差异。8.4—4.2 ka BP气候相对温暖湿润;其中,8.4—6.2 ka BP河湖相和风成相沉积互层,表明存在明显的百年尺度气候波动;6.2—4.2 ka BP化学风化和淋溶作用较强,表明季风降水较多,径流较强,发育了较为稳定的湖泊沉积环境。4.2 ka BP以来湖泊消失,化学风化和淋溶作用减弱,沉积物从砾石转变为砂质黄土,显示气候较为冷干且波动较大。对比分析表明,中晚全新世以来青海湖湖东沙地的气候变化特征与东亚季风边缘区其他区域基本一致,并主导了区域沉积环境的演变过程。     

近40年中国海岸风沙地貌研究回顾

基于20世纪80年代后中国海岸风沙地貌研究的主要发展,总结了包括海岸风沙地貌类型、发育模式、风沙运动、沉积特征、发育演变及海岸风沙防治等中国海岸风沙地貌研究的主要进展,并针对当前研究存在问题提出了包括海岸风蚀地貌调查、风沙地貌形态动力学机制、波浪-海滩-沙丘相互作用、风沙地貌发育演化与全球变化以及海岸风沙资源利用与防治...     

The effects of loess erosion on soil nutrients, plant diversity and plant quality in Negev desert wadis

Severe erosion, initiated by climatic changes during the Late Pleistocene-Early Holocene period and resultant declines in dust deposition, causes the formation of waterfalls during the winter floods in many wadi systems in the central Negev desert of Israel. In some areas, erosion of the original loess substrate has been complete, so that the underlying rock has been exposed. We examined the effects of this erosion in four wadis in the central Negev desert on soil nutrients, plant community structure and plant quality. We predicted that erosion has caused reductions in soil nutrients. Reductions in soil nutrients should result in reductions in plant cover. Furthermore, reduced soil nutrient availability should cause reductions in the nutrient status and quality of the plants growing there. In addition to the loss of biodiversity that may result, this erosion may result in economic hardship for the Bedouin peoples whose herds depend on these resources. In this study, there were significant negative effects of erosion on soil organic carbon, nitrate nitrogen and water-holding capacity, but not on soil phosphorus, conductivity or pH. Furthermore, there was a negative effect of soil erosion on an overall measure of soil quality derived from a principal components analysis in three of the four wadis we studied. Erosion resulted in an increase in plant species richness and significantly altered plant community structure in eroded areas of wadis. Increased plant species richness in eroded sites is consistent with the intermediate disturbance hypothesis of plant community structure. Plants growing in eroded areas did not differ in two quality indices (nitrogen content and digestibility), although plants typical of eroded areas had significantly lower levels of common digestion inhibitors (total polyphenols) and toxins (alkaloids) than plants from undisturbed sites. These last-mentioned results are contrary to our prediction and are consistent with the notion that plants growing in disturbed (e.g. eroded) sites maximize growth at the expense of investments in defense.     

Grain-size features of aeolian sand on the east coast of Hainan Island and the revealed evolutionary processes of the sedimentary environment

The Mudui stratigraphic section represents the typical records of sedimentation processes of sand dunes and interdune depressions on the east coast of Hainan Island.Based on high-density sampling and optically stimulated luminescence(OSL) dating of the strata of the section,the grain-size composition,grain-size parameters,cumulative distribution probability curve,and grain-size-sensitivity indexes(SC/D) were analyzed.The analyzed results show that the grain-size features of aeolian sand,weakly developed sandy paleosol,two-facies(aeolian and aqueous) deposits,and lagoon deposits are all different.This indicates four evolutionary phases of the sedimentary environment of the east coast of Hainan Island since 38 ka B.P.Phase I:38-22 ka B.P.;phase II:22-17 ka B.P.;phase III:17-10 ka B.P.;phase IV:10 ka B.P.-present.The climate experienced the hot-wet/hot-dry,hot-wet/hot-dry,and warm-wet/hot-wet fluctuations,and the sedimentary environment also underwent lagoon deposition,dune and interdune depression deposition,dune stabilization and soil development,shifting sand deposition,and evolutionary processes.     

Fluorescence characteristics of water soluble organic carbon in eastern China

1 Introduction Water soluble organic carbon (WSOC) was defined as the entire pool of water soluble organic carbon either sorbed on soil or sediment particles or dissolved in interstitial pore water[1]. It has been recognized that dissolved organic carbon acts as a carrier for trace metals and persistent organic contaminants in soil and surface water[2,3]. Besides, dissolved organic carbon in water is one of the important precursors for generating trihalomethanes and other chlorinated produc…