气候要素及其季节组配对黄土中古土壤成壤过程的影响研究

中国风尘堆积包含400余层古土壤，是全球罕见的陆相气候记录。过去对古土壤气候意义的研究主要基于分类类比和成壤特征分析，虽然获取了大量环境信息，但不易准确区分温度、降水及其季节组配方式和时间等因素对成壤过程的影响。解决问题的途径之一是把古土壤实验分析研究与成壤过程数值模拟结合，来区分不同因素在土壤发育过程中的作用。本项目拟在黄土高原选取典型第四纪黄土剖面，以 S5-1(深海氧同位素13期MIS-13)、S4(MIS-11)、S1-3(MIS-5e) 古土壤和全新世土壤(S0)为主要对象，开展系统的成壤特征测试分析，并采用国际上的SoilGen 土壤发育模型对成壤过程进行模拟，通过实测结果与数值模拟结果对比，重点揭示气候要素及其季节组配对古土壤发育过程的影响，据此开展对上述古土壤气候条件的精确解译。该类研究在我国尚未开展，有望把我国黄土中古土壤气候意义的研究从定性向定量化迈进一步。

黄土高原连续的黄土-古土壤沉积是全球罕见的陆相气候记录，其间发育了400余层古土壤。过去大量的测试分析往往仅针对其成壤特征及分类进行探讨，但无法重建具体成壤过程并难于区分不同环境要素对其的影响。发展于欧洲的土壤发育模型SoilGen2为解决该问题提供了新手段，但应用于我国需进行区域化改造。为此，本项目在黄土高原系统采集不同生态系统下现代土壤剖面及典型第四纪黄土-古土壤剖面，一方面通过物理、化学和生物指标分析系统获得不同时段（现代、全新世S0、S1-3和S5-1）土壤属性信息，揭示其成壤特征，并利用植被反演方法重建对应时段古气候要素的季节组配，探讨了成壤强度与夏季风降水的可能联系；另一方面利用上述实测数据进行SoilGen2模型的区域化改造，系统的获得了一套适应于我国黄土高原土壤有机碳循环的模拟参数，并揭示出降水与蒸发量是影响区域无机碳循环的关键要素；对典型成壤期土壤发育过程的模拟进一步明确了气候要素季节组配对成壤强度的影响，平行对比试验结果揭示夏季降水增加导致土壤有效湿度的变化对成壤过程增强的贡献最为显著。上述对实测与模拟研究结合的尝试将为未来深入土壤过程机理分析奠定基础。