東北典型黑土區(qū)氣候_地貌演化與黑土發(fā)育關(guān)系

1、地理研究第 27 卷 第 3 期2021 年 5 月Vol1 27 , No1 3May , 2021GEO GRA P H ICALR ES EA RC H東北典型黑土區(qū)氣候 、地貌演化與黑土發(fā)育關(guān)系明1 , 張旭東1 , 蔡強國2 , 王勇3 , 范昊明4 , 周金星1崔( 1 . 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 , 北京 , 100091 ; 21 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 , 北京 100101 ;31 西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 , 重慶 400715 ; 41 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院 , 沈陽 110161)摘要 : 通過野外實地調(diào)查 , 利用地層學(xué)方法結(jié)合孢粉分析結(jié)果 , 研究了黑

2、土區(qū)地層地貌的發(fā)育歷史 、地層序列以及古氣候變化 , 重建黑土 、黑鈣土的發(fā)育歷史及發(fā)育所需的地貌 、氣候 條件 。結(jié)果說明 , 黑土從溫暖濕潤的晚更新世早期便開始在嫩江的二 、三級階地上發(fā)育 , 而 黑鈣土那么從全新世初開始在嫩江的一級階地上發(fā)育 , 這時氣候處于暖干期 , 且一級階地地勢較低 , 水位相對較高 , 容易接受上方高地淋洗下來的鈣 , 從而在土壤中形成比擬典型的淀積層 。可見 , 地貌條件及氣候因素對黑土 、黑鈣土的形成發(fā)育起到至關(guān)重要的作用 。研究結(jié)果 為黑土區(qū)的水土保持及土壤改進研究提供理論根底 , 同時為正確評估黑土層的侵蝕速率及制 訂合理的改進措施提供科學(xué)的參考 。關(guān)

3、鍵 詞 : 黑土 ; 黑鈣土 ; 成土過程 ; 土壤侵蝕 ; 氣候變化 ; 地貌演化文章編號 : 100020585 (2021) 0320527209東北的黑土區(qū)是我國重要的商品糧基地 , 黑土以其深厚的腐殖質(zhì)層 、高肥力 、良好的理化性質(zhì)及生物特性 1 , 而素有 “土中之王的美稱 。但經(jīng)過多年不合理的開墾 、耕作 , 加之特有的氣候 、地貌條件 24 , 該區(qū)土壤侵蝕嚴重 , 黑土資源出現(xiàn)明顯的退化現(xiàn)象 , 主 要表現(xiàn)為黑 土層 逐年 變 薄 、侵 蝕溝 發(fā)育 、土 壤結(jié) 構(gòu)惡 化 及 有 機 質(zhì) 等 養(yǎng) 分 含 量 明 顯 降 低等 59 。可見 ,在防治水土流失的同時對土壤進行合理改

4、進 , 使黑土層逐漸增厚是實現(xiàn)黑土資源可持續(xù)利用的必要途徑 10 。關(guān)于黑土的發(fā)育過程及形成年代 , 很少有研究者進行詳細的研究 , 而從一些研究者提 到過的黑土區(qū)在 2500 年間 8 或者 1100 年間 11 , 形成了 60cm 左右的黑色腐殖質(zhì)層 , 即 2040 年即可形成 1cm 土層 , 以及黑土每形成 1c m 需要 300 年的時間 6 、300 400 年時 間 5 以及 120400 年時間 12 的觀點來看 , 不同學(xué)者之間的數(shù)據(jù)相差一個數(shù)量級 , 并且對 于各自提出的論點并沒有給予充分的論證 。所以 , 黑土的形成 、發(fā)育條件及速率成為非常值得探討的關(guān)鍵問題 。本文

5、主要通過對黑土區(qū)地層地貌的發(fā)育歷史 、沉積物的年代劃分以 及古氣候變化的研究 , 探討黑土及黑鈣土的發(fā)育歷史及發(fā)育所需的氣候 、地貌條件 , 旨在 為黑土區(qū)的水土保持及土壤改進研究提供理論根底及科學(xué)的參考 。1研究區(qū)概況東北典型黑土區(qū) (圖 1) 是松嫩平原的重要組成局部 , 主要分布于嫩江流域 , 是由集中連片的黑土 、黑鈣土 、草甸黑土組成的 。黑土土類主要集中分布于嫩江的二 、三級階地收稿日期 : 2007208202 ; 修訂日期 : 2021203205基金工程 : 國家重點根底研究開展方案 973 工程資助 ( 2007 CB407207)作者簡介 : 崔明 ( 19792) ,

6、女 , 遼寧人 , 助理研究員 。研究方向為土壤侵蝕與 GIS 應(yīng)用 。E2mail : flo ra _ cm2007 fo x mail1 co m下游的沖積低平原上 。本區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣 候 , 四 季 分 明 , 冬 季 漫 長 寒 冷 干 燥 ,夏季較 短 , 炎 熱 多 雨 , 年 平 均 氣 溫 01 4 左 右 , 冬 夏 溫 差 較 大 。年 降 水 量 在 400 600 mm 之 間 , 主 要 集 中 在 7 、8 月 份 , 可 達全年降水量的一半以上 。2地貌組成與分布嫩江及其支流共發(fā)育有三級階地 , 在河流兩側(cè)呈 不 對 稱 分 布 ( 見 圖 2 、3 )

7、 , 階 地 的高度 、時代見表 1 。表 1 嫩江階地高度 、時代比照Ta b1 1 Contrast of the height and period of each terrace of the Nenjiang River階地絕對高度 ( m)相對高度 ( m)時代一級階地二級階地 三級階地155180200300300380101520305080Q3Q41Q31Q32Q1Q2圖 1 典型黑土區(qū)范圍及土類分布Fig1 1 Di st ri butio n of t he main soil t yp es in t he t ypical black soil regio n注 :

8、Q3Q41 : 晚更新世末全新世初 ; Q31Q32 :晚更新世初 、中期 ; Q1Q2 : 早更新世末中更新世初 。目前保存的嫩江三級階地為堆積階 地 , 沿小興安嶺山前分布 , 地形變化幅 度較大 , 與二級階地是緩緩過渡 , 陡坎 不明顯 。在烏裕爾河流域表現(xiàn)為堆積階 地 , 階地保存較好的地區(qū) , 階地面仍然T0 : 河漫灘 ; T1 : 一級階地 ; T2 : 二級階地 ;T3 : 三級階地 ; T4 : 低山丘陵嫩江河谷橫剖面示意圖 (引自范昊明 13 ,2005) Fig1 2 Sketch of t he t ra nsver se sectio nof t he Nenjia

9、ng River是保持連續(xù)的平坦狀態(tài) 。而在通肯河流域那么是基座階地 。階 地 面上 溝谷 發(fā) 育 ,由于強烈切割 , 地形破碎 , 表現(xiàn)為緩丘 地形 , 呈波狀起伏 , 或呈弧丘狀態(tài) 。三圖 2級階地的組成物質(zhì)為下更新統(tǒng)的沖積洪積砂礫層 , 在局部地區(qū) , 覆有薄層黃土狀物質(zhì) ( 據(jù)水文地質(zhì)隊資料) 。階地面上的土壤主要是黑土 。二級階地在訥謨爾河與烏裕爾河兩岸 , 呈帶狀分布 , 至中下游即城西鎮(zhèn)以西 , 支流的 二級階地便與嫩江二級階地重合 , 很難劃清其中的界線 。嫩江二級階地分布得很廣泛 , 是 堆積階地 , 為厚達 1030 m 的黃土狀亞粘土組成的階地 , 外表不見基巖出露 ,

10、黑土就是在這種母質(zhì)上發(fā)育起來的 。階地面地表切割微弱 , 僅被淺凹地或?qū)挏\的拗溝分割 , 故階地面一般起伏不大 , 比擬平坦開闊 , 地下水埋藏一般不深 , 為 615 m , 階地面的最寬處可 達 100 k m , 陡坎一般不明顯 , 呈緩緩過渡 ; 其支流的二級階地多呈基座階地 , 上覆薄層 上更新統(tǒng)的沖積物 , 但有時沖積物被剝蝕掉 , 也常呈基巖直接裸露 , 陡坎很明顯 , 因受新構(gòu)造運動上升的影響 , 沖溝更為發(fā)育 , 并常出現(xiàn) “谷中谷 “現(xiàn)象 , 往往將地表切割呈梁谷相間的波狀地形 。階地面不僅向河谷傾斜 , 而且也自上游向下游傾斜 , 往往同級階地面的3 期崔 明 等 : 東

11、北典型黑土區(qū)氣候 、地貌演化與黑土發(fā)育關(guān)系529高度相差很大 , 因地而異 , 但一般是自上游向下游遞減 。 一級階地在訥謨爾河域烏裕爾河兩岸呈斷續(xù)條帶狀分布 , 時隱時現(xiàn) , 嫩江兩岸也是如此 ,經(jīng)常缺失 , 尤其右岸保存得更不完整 , 面積狹 窄 , 但在左岸的拉哈以南那么是廣泛分布 , 突然 展寬成片狀分布 , 最寬可達 150 k m , 其分布范圍大致在拉哈 - 富海 - 依龍 - 中和鎮(zhèn)一線之西 南 , 包括林甸 、太康 、富裕的大局部和明水的 一局部 。階地面根本是坦蕩廣闊 , 地面切割微 弱 , 略有起伏 。為黃土狀粉砂 、亞粘土 、砂和礫石組成的堆積階地 , 主要發(fā)育黑鈣土

12、。地下 水較淺 , 深小于 10 m 。地形微域變化 , 大致是 由湖沼 、淺凹地 、平原 、崗平地 、沙丘 、砂崗等不同的微地貌進行了不同的組合 , 形成了近 日的地貌景觀 。由于地形的微域變化 , 從而導(dǎo) 致其水熱條件和鹽分的重新分配 , 土壤植被也隨之發(fā)生 變化 , 因 而 產(chǎn) 生 農(nóng) 牧 業(yè) 的 自 然 分 異 。 平原北部是糧食基地和遼闊無際的草原 , 南部 砂甸區(qū)是廣闊的牧業(yè)基地 。當(dāng)前農(nóng)業(yè)上的自然災(zāi)害 , 北部因地勢低平 , 易受洪水威脅 , 造成 內(nèi)澇 ; 而南部那么受風(fēng)沙 、干旱的影響 , 從而嚴圖 3 嫩江流域地貌示意圖(改自范昊明 14 , 2005)Fig1 3 Ske

13、tch of t he geo mo rp holo gical t ype s of t he Nenjia ng River Ba sin重制約著農(nóng)牧業(yè)的開展 。河漫灘的組成物質(zhì)為亞砂土或亞粘土 、砂和礫石 。從上面的分析來看 , 并不能僅僅依靠下伏地層的劃分來確定上部土壤的發(fā)育時間 , 有 必要對影響該地區(qū)土壤發(fā)育的另一個重要的環(huán)境指標古氣候變化進行分析 , 因為黑土的下 伏地層發(fā)育于中更新世 。下面作者通過著重分析黑土區(qū)地層中的的孢粉組合來反演晚更新 世以來的氣候變化 , 進一步探討黑土的發(fā)育問題 。3典型黑土區(qū)氣候 、地貌演化與土壤發(fā)育一般認為黑土是溫帶草原草甸條件下形成的土壤 ,

14、其自然植被為草原化草甸植物 , 俗稱 “五花草塘, 母質(zhì)絕大多數(shù)為黃土性粘土 , 土壤質(zhì)地粘重 , 透水不良 , 且有季節(jié)性凍層 , 容易形成上層滯水 , 夏季溫暖多雨 , 植物生長茂盛 , 地上及地下有機物年積累量非常 大 , 秋末霜期早 , 植物枯死易存于地表和地下 , 隨之氣溫急劇下降而使殘枝落葉等有機質(zhì) 來不及分解 , 以至來年夏季土溫升高時 , 微生物作用 , 使植物殘體轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)在土壤中 積累 , 從而形成深厚的腐殖質(zhì)層 。在夏季多雨時期 , 在臨時性滯水和有機質(zhì)分解產(chǎn)物的影響下 , 產(chǎn)生復(fù)原條件 , 使土壤中的鐵錳元素發(fā)生復(fù)原 , 并隨水移動 , 至干旱期又被氧化沉淀 ?？梢?

15、, 其成土過程是一種特殊的草甸過程 , 主要包括腐殖質(zhì)積累過程和物質(zhì)的遷移與 轉(zhuǎn)化過程 15 。但是黑土區(qū)在歷史時期曾經(jīng)歷過草甸草原景觀 , 而目前本區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候 , 也與上述黑土的成土過程相似 , 冬季漫長寒冷枯燥 , 夏季較短 , 炎熱多雨 ?？梢?, 該區(qū)目前的氣候特點 , 有利于黑土的繼續(xù)發(fā)育 , 而自然植被大局部被農(nóng)作物所代累過程中斷 , 加上土壤侵蝕引起的消耗 , 是導(dǎo)致黑土層變薄的主要因素 。那么 , 如果現(xiàn)階段在不影響農(nóng)作物產(chǎn)量的情況下 , 采用秸稈還田來增加植被殘留物返還土壤數(shù)量來進行土壤改進 , 需要多長時間才能發(fā)揮效果也是一個急需解決的問題 。所以黑土層的發(fā)育

16、條件 、時間及速率的研究是十分必要的 。而地形地貌和氣候變化對土壤的發(fā)育起著重要的作用 。下面通過對黑土區(qū)地層地貌的發(fā)育歷史 、沉積物的年代劃分以及古氣候變化的研究 , 探討黑土及黑鈣土的發(fā)育歷史及發(fā)育所需的氣候 、地貌條件 。31 1 早更新世根據(jù)嫩江地區(qū)地貌類型及地層的時代順序 , 可以看出該區(qū)的地貌發(fā)育共經(jīng)歷了 11 個 侵蝕與夷平相間的時期 (表 2) 。松嫩平原的地形地貌是在中生代燕山運動形成的一個內(nèi)陸凹陷盆地的根底上逐步發(fā)育形成的 。始新世到漸新世的構(gòu)造運動使山區(qū)相對上升 , 侵蝕 復(fù)活 , 從地貌推算 , 上升量達 300350 m , 盆地凹陷下沉 , 積水成湖 , 堆積加強

17、, 平原與 山地從此發(fā)生明顯的分異 。隨后的中新世 , 是自新生代以來地殼第二次趨于穩(wěn)定 , 這就是 布西地面的夷平時期 。到了新第三紀末期的上新世 , 布西面明顯上升 , 河流侵蝕加強 , 嫩江下切成谷 。在嫩江及其各支流上游的橫剖面上 , 仍然保存著典型的古老侵蝕谷形態(tài) 。 第四紀初期 , 早更新世平原四周水流均向盆地中心聚集形成了向心水系 , 之后聚集南流 , 這時嫩江是向心狀水系當(dāng)中的一條比擬大的河流 16 , 與其他河流共同作用 , 形成了廣闊的沖積 - 洪積平原 , 并堆積了厚 度 比擬 均一 的 砂和 砂礫 層 , 平 均 厚度 約 60 m 左右 (鉆孔資料) , 下部為灰白色

18、 , 上部呈棕紅色 。從巖性的反映來看 , 說明當(dāng)時的氣候上曾經(jīng) 歷過一次輕微的濕熱變化 , 即由冷濕到濕熱的過程 , 根據(jù)孢粉組合分析 ( 見表 3) , 早更新世 (21 4801 8 MaB1 P1 ) 總體上說 , 氣候變化主要是從干冷向暖濕逐漸過渡 。早更新 世早期 , 松嫩平原氣候溫涼 、偏干 , 大興安嶺山前地帶為冰緣氣候 , 孢粉組合分析草本植%以上 17 ,以蒿屬 ( A rte r m is i a) 、藜科 ( Che no p o d i ace ae) 為主 , 形成疏林物花粉占 95草原景觀 11 。到了中期 , 氣候變得溫涼 , 并且比早期濕潤一些 , 屬于半干旱

19、氣候 , 景觀類型也由早期的疏林草原過渡到樺林草原 。早更新世晚期 , 區(qū)內(nèi)氣候進一步向溫濕 、半濕 潤方向開展 , 根據(jù)孢粉組合分析為稀疏針 、闊葉林分布的草甸草原景觀 11 。由于氣候濕熱 , 該區(qū)水文網(wǎng)發(fā)育 , 水流作用強烈 , 所以平原區(qū)在這個時期屬于快速加積區(qū) , 加積的速 率超過成壤速率 , 所以 , 雖然是草甸草原景觀 , 但地層主要是河流堆積的砂礫層 。在小興 安嶺山前的克山 、嫩江地區(qū) , 由于地殼處于相對下降的狀態(tài) , 古嫩江穿過小興安嶺北段向南流時 , 在這里普遍發(fā)育了厚達 3050 m 的克山 - 老萊組河流堆積砂礫層 , 并覆蓋于第 三紀河湖相地層之上 , 構(gòu)成了第四

20、紀初期遼闊完整的東北沖積大平原 , 也就是三級階地抬 升前的原始地面 。而在嫩江西側(cè) , 大興安嶺山麓的龍江 、甘南地區(qū) , 在構(gòu)造運動相對穩(wěn)定 的條件下 , 發(fā)育了狹窄條帶狀山前剝蝕地面 ( 近河谷侵蝕面) , 與上述克山堆積面共同構(gòu) 成嫩江統(tǒng)一的剝蝕 - 堆積地面 。早更新世末或中更新世初 , 新構(gòu)造運動加劇 , 嫩江平原邊 緣的大小興安嶺山前地帶克山 - 龍甘地面隨著山地的強烈隆升而抬高 , 河流迅速下切 , 嫩江便形成了自己的三級階地 。由于小興 安嶺 的迅 速 不對 稱上 升 , 克 山 地區(qū) 上升 達 80 100 m , 而西部龍甘地區(qū) , 上升幅度只有 2540 m 。也正是由

21、于東西不等量的抬升 , 嫩江 河床向西遷移 (小興安嶺西北段隆起) , 其東側(cè)支流烏裕爾河 、訥莫爾河隨之侵蝕克山堆 積面而誕生 。龍甘剝蝕面與此同時因遭受河流切割形成臺地 , 并在臺地下方沿河發(fā)生局部山前堆積 白土山堆積 , 數(shù)米至數(shù)十米厚 , 巖性為白色砂礫巖 , 夾粘土透鏡體 , 該地層3 期崔 明 等 : 東北典型黑土區(qū)氣候 、地貌演化與黑土發(fā)育關(guān)系531表 3 松嫩平原更新世孢粉地層簡表 ( 摘自夏玉梅等 17 )Strata of the Songnen Pla in according to pollen ( abstracted f rom Xia Yumei)Ta b1 3時

22、代序列孢粉組合植被氣候狀況109蒿 - 藜 - 禾本科A 松 - 樺 - 蒿B 松 - 云杉 - 卷柏 - 陰地蕨 蒿 - 藜 - 水龍骨蒿類禾草 ( 冰緣)松樺林草原 暗針葉林草原 蒿類草原草原干冷溫涼半濕潤 冷濕干冷晚更新世87654松 - 樺 - 柳 - 禾草類松 - 云杉 - 藜 - 禾草類 松 - 樺 - 榆 - 菊麻黃 - 檉柳 - 藜闊葉疏林 + 草原暗針葉林 + 草原 闊葉疏林草甸草原 南部草原 、北部樺林草原溫和半濕潤冷濕 ( 低溫期) 溫和半濕潤 干冷中更新世321云杉 - 柳 - 雜草類樺 - 蒿 - 禾草類 蒿 - 菊 - 藜闊葉疏林草原樺林草原 疏林草原溫和半濕潤溫涼

23、半干旱 寒冷干旱早更新世31 2中更新世中更新世 (01 801 2 MaB1 P1 )小興安嶺繼續(xù)向西南傾斜 ,嫩江西移到依安 - 富海一帶 , 由于平原邊緣隨小興安嶺的繼續(xù)強烈隆升 , 故以侵蝕剝蝕為主 , 第四紀古嫩江發(fā)育了第二套沉積地層 , 在依安縣的富海剖面較典型 , 厚達 3060 m 的黃棕色黃土狀亞粘土堆 積和下部礫質(zhì)砂 、砂礫層 , 構(gòu)成地層的雙層結(jié)構(gòu) , 并向嫩江下游漸漸過渡為湖相沉積 , 主要是由于平原中心相對沉降形成了湖盆 , 湖盆中那么沉積了 1056 m 厚的灰 - 灰黑色的湖相淤泥層 , 富含有機質(zhì) , 并將下更新統(tǒng)的砂礫層深埋其下 。中更新世的氣候經(jīng)歷了從干冷

24、到暖濕的變化 , 不同的是中間經(jīng)歷了一段冷濕的過程 。早期 , 松嫩平原古氣候轉(zhuǎn)為干冷 ,%以上 17 ,但是與早更新世早期相比要相對暖一些 , 孢粉組合中草本植物花粉高達 70以蒿屬 、藜科為主 , 木本植物花粉主要為樺屬 ( B et u l a) 、云杉 ( Pi ce a) , 東北地區(qū)的南部屬草原景觀 , 北部屬樺林草原景觀 。隨后氣候變得溫和一些 , 屬于溫和半濕潤氣候 , 但是 在接下來的時期 , 氣溫降低 , 氣候進入冷濕階段 , 景觀類型也由闊葉疏林草甸草原轉(zhuǎn)為暗針葉林草原 8 。中更新世晚期 , 氣候溫暖濕潤 , 孢粉組合為以蒿 、藜 、闊葉林占優(yōu)勢 , 草 本植物花粉含量

25、有所下降 , 木本植物花粉含量有所增加 , 以樺屬 、榆屬 ( U l m us ) 、椴屬( T i l i a) 為代表 , 并有水生植物花粉和大量盤星藻 ( Pe d i as t r u m) 出現(xiàn) , 湖沼發(fā)育 , 構(gòu)成 闊葉疏林草甸草原景觀 11 。中更新世晚期至晚更新世初期 , 嫩江河床進一步西移 , 烏裕爾河南部的富海堆積面遭受侵蝕 , 雙陽河在此根底上發(fā)育起來 , 并在依安 、富海和拉哈一帶形成高 2535 m 的嫩江第二級階地 , 成為目前烏裕爾河和雙陽河之間的分水高地 。同 時 , 烏裕爾河和訥謨爾河也下切形成了自己的階地 , 平原中心的湖泊那么隨著周圍的抬高而略有輕微上

26、升 , 加之氣候變干轉(zhuǎn)冷逐漸消亡 ?？梢?, 這一時期三級階地面上以剝蝕侵蝕為主 , 不具備土壤成土過程需要的較為穩(wěn)定的自然環(huán)境 。31 3晚更新世晚更新世 , 嫩江已移到平原中心消亡的湖泊上 , 并在其上堆積了晚更新世末 、全新世 初的具有明顯結(jié)構(gòu)的沖積層 黃土狀粉砂土 、砂和礫石 , 形成廣闊的泛濫平原 。嫩江下游左側(cè)的富裕 、林甸廣闊地區(qū) , 堆積了厚達 1535 m 的淺黃色土狀地層和下部巖性變化3 期崔 明 等 : 東北典型黑土區(qū)氣候 、地貌演化與黑土發(fā)育關(guān)系533較大的砂和礫質(zhì)砂層 。晚更新世晚期至全新世初期 , 因構(gòu)造運動 , 小興安嶺繼續(xù)向西南掀斜 , 嫩江也不斷的西移 , 隨

27、著嫩江的侵蝕 , 林甸堆積面相對上升了 810 m , 成為嫩江的 第一級階地 , 階地前緣與河漫灘一般呈緩坡過渡 。晚更新世早期氣候溫和涼爽 , 以蒿屬 、藜科為主 , 木本植物花粉以松屬 ( Pi n us) 為主 , 構(gòu)成針葉林草原景觀 ; 晚更新世中期 , 氣候濕潤 , 仍以蒿屬 、藜科占優(yōu)勢 , 但水生香 蒲 ( T y p h a) 大量出現(xiàn) , 木本植物花粉主要為櫟屬 ( Q ue rc us) 、榆屬和柳屬 ( S al i x) , 為 闊葉林草原景觀 ; 晚更新世晚期 , 氣候波動比擬頻繁 , 先由冷濕變?yōu)闇嘏?, 后又變?yōu)楦衫?, 呈現(xiàn)了暗針葉林草原景觀 樺林草原或蒿草草

28、原景觀和草甸草原景觀的演變序列 。在武木冰期氣候的影響下 , 東北地區(qū)冰緣現(xiàn)象 、冰緣動物和冰緣植物的廣泛出現(xiàn) , 標志著在晚更新世晚期東北平原處于冰緣環(huán)境 17 。可見 , 中更新世晚期至晚更新世初期 , 嫩江的二級階地已經(jīng)抬升形成 , 這時接受流水 侵蝕作用 。但是從二級階地現(xiàn)在的保存情況來看 , 階地面連片分布面積較大 , 保存比擬完 整 , 可見晚更新世時侵蝕情況并不是很嚴重 , 應(yīng)該只是在上升初期侵蝕較為嚴重 , 而后期 那么趨于平靜 , 主要表現(xiàn)為河谷開拓 , 谷坡后退 , 而階地面并沒能有受到大的改變 , 這時氣 候條件開始變濕潤 , 植物生長旺盛 , 土壤就開始發(fā)育 , 并且

29、, 不僅發(fā)育在由黃土狀亞粘 土 、砂及砂礫組成的二級階地面上 , 在由河流相堆積的砂礫層組成的三級階地面上也有土 壤發(fā)育 。并且二 、三級階地的地勢比擬高 , 所以 , 土壤中的碳酸鹽被淋洗 , 致使黑土的剖 面上下都沒有碳酸鹽反響 。在晚更新世晚期 , 氣候變得惡劣 , 植被生長受到限制 , 同時 , 由于處于冰期 , 海平面下降導(dǎo)致侵蝕基準面下降 , 河流開始下切 ; 另一方面 , 小興安嶺在 晚更新世末全新世初又開始抬升 , 所以 , 階地面在晚期一直處于侵蝕狀態(tài) , 土壤停止發(fā)育 甚至被侵蝕 。31 4全新世全新世以來 , 因新構(gòu)造運動影響 , 嫩江在西移過程中又不斷沉積 , 另外 ,

30、 由于在全新 世早期 (110007500aB1 P1 ) 東北平原氣候轉(zhuǎn)為暖干 , 西北部山區(qū)的冰雪融化 , 河流發(fā)育 , 沖 - 洪積物廣布 , 形成了現(xiàn)代的河漫灘 , 并在太康一帶遺留下許多廢棄河道 , 形成今日的湖泊 , 此外由于嫩江的淤積量大于烏裕爾河 , 故嫩江河床相對抬高 , 對烏裕爾河發(fā)生 頂托 , 在烏裕爾河下游林甸地區(qū) , 由于快速下降 , 使烏裕爾河逐漸脫離嫩江 , 加之全新世初氣候曾一度出現(xiàn)過干旱時期 , 水量減少 , 水流至下游便分散消失在平原上 , 故形成無尾河 , 并將其攜帶的物質(zhì)大量堆積在平原上 。由于氣候變干 , 并在盛行的西北風(fēng)和東南風(fēng)的 影響下 , 吹揚了

31、河漫灘和一級階地的細粒物質(zhì)形成了西部的風(fēng)沙地貌 。全新世中期 (75002500 aB1 P1 ) 為暖濕草原期 , 該區(qū)呈疏林草原景觀 , 在水網(wǎng)低地以蘆葦 、沼澤植物為主 , 沙漠面積較現(xiàn)代小 。特別是 55004500 aB1 P1 氣候溫暖濕潤 , 為沼澤泥炭形成的高 峰期 , 泥炭的有機質(zhì)含量很高 。一級階地上大局部的沙丘被固定了 。所以 , 在嫩江河漫灘及下游的廣闊低平原上 , 發(fā)育了以河流堆積為主的湖沼 , 風(fēng)沙等多種成因的混合堆積 。全 新世晚期 (25001100 aB1 P1 ) 氣候變得干旱 , 由疏林草原景觀演變?yōu)榘敫珊挡菰坝^ ,泥炭發(fā)育滯緩 , 面積大大縮小 , 僅

32、在風(fēng)成沙層中夾有少量的淤泥質(zhì)泥炭 17 。這個時期 , 由于氣候比擬干旱 , 土壤中的鈣化過程比擬明顯 , 當(dāng)富含重碳酸鹽的下淋 溶液由于土粒的吸收和蒸發(fā)等作用而變干時 , 重碳酸鹽就以碳酸鹽的形式淀積于土體中的 一定部位 , 形成石灰斑或各種形狀的石灰結(jié)核 , 這是黑鈣土剖面重要的發(fā)生學(xué)特征 。另外 , 一級階地地勢比擬低 , 接受了來自上方高地的碳酸鈣及其他鹽堿物質(zhì) , 所以在這一級因為這兩級階地地勢較高 , 一直處于輕度侵蝕狀態(tài) , 而由于黑土區(qū)獨特的地貌特點 , 黑土層被侵蝕后 , 大局部侵蝕物質(zhì)并沒有搬運很遠 , 而是就近堆積在坡底或坡中坡度較小的地方 2 ,3 ,所以 , 這一時期

33、 , 黑土在形成的同時也經(jīng)歷一個在坡面上重新分配的過程 18 。4結(jié)論通過分析嫩江地區(qū)的各種地層 , 重建了該地區(qū)地質(zhì)地貌的發(fā)育歷史發(fā)現(xiàn) , 黑土層是在中更新世后發(fā)育起來的 , 根據(jù)嫩江地區(qū)更新世以來的氣候變化情況 , 在綜合地貌發(fā)育及古氣候變化資料的根底上 , 認為黑土與黑鈣土是在兩個不同的時期先后在嫩江的二 、三級和 一級階地上形成的 , 自從中更新世末 、晚更新世初 , 二級階地形成以后 , 階地面遭受一個較短的快速侵蝕時期后 , 開始趨于穩(wěn)定 , 這時氣候轉(zhuǎn)暖 , 黑土即開始在二 、三級階地上發(fā)育 , 但是到了晚更新世晚期 , 山地抬升 , 加上氣候變干冷 , 侵蝕復(fù)活 , 土壤停止發(fā)

34、育甚 至被侵蝕 。到了全新世 , 氣候轉(zhuǎn)暖變干 , 黑土在二 、三級階地上繼續(xù)發(fā)育 , 但在一級階地上那么發(fā)育了黑鈣土 。由此可以看出 , 黑土的形成是一個漫長的過程 , 根據(jù)上面的分析可以看出 , 晚更新世以來 , 氣候條件適合黑土土壤發(fā)育的時期大概有 6 萬年的時間 , 按照黑土 形成初期黑土層厚度平均為 100cm 推算 , 形成 1c m 黑土層需要 600 年的時間 , 而墾前的黑土層是黑土已經(jīng)在坡面實現(xiàn)再分配的結(jié)果 , 所以 , 真正形成 1cm 黑土層的時間應(yīng)該比600 年短 , 300400 年左右比擬合理 。但是要具體確定黑土層形成的時間 , 還需要采用更 為準確的測年技術(shù)及

35、方法 , 所以應(yīng)不斷深入研究 , 以保護好黑土資源 , 從而實現(xiàn)黑土資源的可持續(xù)利用和開展 。參考文獻 : 1 2 3 崔明 ,蔡強國 ,范昊明. 東北黑土區(qū)土壤侵蝕研究進展. 水土保持研究 ,2007 ,14 ( 5) : 29341崔明 ,蔡強國 ,范昊明 ,張永光. 漫崗黑土區(qū)坡耕地中雨季淺溝發(fā)育機制. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ,2007 ,23 ( 8) :59651Cui Mi ng , Cai Qia ngguo , Zhu A xi ng , et al . Soil ero sio n alo ng a lo ng slope i n t he gentle hill y a rea o

36、f black soil regio n i n No rt hea st Chi na , J o ur nal of Geo grap hical Science s ,2007 ,17 ( 3) :3753831于磊 ,張柏. 中國黑土退化現(xiàn)狀與防治對策 1 干旱區(qū)資源與環(huán)境 ,2004 ,18 ( 1) :991031沈波 , 范建榮 , 潘慶賓 , 等 1 東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點工程工程概況 1 中國水土保持 , 2003 , 11 : 781劉丙友. 典型黑土區(qū)土壤退化及可持續(xù)利用問題探討 1 中國水土保持 , 2003 , 12 : 28291 范昊明 ,蔡強國 ,王紅閃

37、 1 中國東北黑土區(qū)土壤侵蝕環(huán)境 1 水土保持學(xué)報 ,2004 ,18 ( 2) :66701 崔海山 ,張柏 ,于磊 ,等 1 中國黑土資源分布格局與動態(tài)分析 1 資源科學(xué) ,2003 ,25 ( 3) : 64681H u Ga ng , Wu Yo ngqi u , Li u Bao yua n , et al1 Sho rt2t er m gull y ret reat rat e s o ver rolli ng hill a rea s i n black soil ofNo rt hea st Chi na1 Cat ena , 2007 ,71 :3213291崔明 ,蔡強國

38、,范昊明. 典型黑土區(qū)小流域秸稈直接還田技術(shù)在土壤改進中的應(yīng)用. 中國水土保持科學(xué) , 2006 , 4 ( 5) :56591林年豐 ,湯潔 ,卞建民 ,等. 東北平原第四紀環(huán)境演化與荒漠化問題 1 第四紀研究 ,1999 ,5 :4484551閻百興 ,湯潔. 黑土侵蝕速率及其對土壤質(zhì)量的影響. 地理研究 ,2005 ,24 ( 4) : 4995061范昊明 ,蔡強國 ,崔明. 東北黑土漫崗區(qū)土壤侵蝕垂直分帶性研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ,2005 ,21 ( 6) :8111 范昊明. 東北黑土區(qū)典型流域沙量平衡研究. 博士學(xué)位論文 ,中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 ,北京 ,20051 熊

39、毅 ,李慶逵. 中國土壤 ( 第三版) . 北京 :科學(xué)出版社 ,19901 1171181楊秉賡 ,等. 松遼水系的變遷. 地理研究 ,1983 ,2 ( 1) :48561夏玉梅 ,汪佩芳. 松嫩平原晚第三紀更新世孢粉組合及古植被與古氣候的研究. 見 : 中國東北平原第四紀自然環(huán) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 3 期崔 明 等 : 東北典型黑土區(qū)氣候 、地貌演化與黑土發(fā)育關(guān)系535境形成與演化 1 哈爾濱地圖出版社 ,19911 12321 18 張科利 ,彭文英 ,王龍 ,等. 東北黑土區(qū)土壤剖面地溫和水分變化規(guī)律. 地理研究 ,2007 ,26

40、 ( 2) ,3143201Relationship bet ween black soil development andcl imate change and geomorphological evol ution inNorthea st ChinaCU I Mi ng1 , Z HA N G Xu2do ng1 , CA I Qia ng2guo2 , WA N G Yo ng3 , FA N Hao2mi ng4 , Z HO U J i nxi ng1(11 Re sea rch Instit ute of Fo re st r y , CA F , Beijing 100091

41、, China ;21 Instit ute of Geo grap hic Sciences a nd Nat ural Reso urce s Re search , CA S , Beijing 100101 , China ;31 College of Geo grap hy Science , So ut hwe st U niver sit y , Cho ngqing 40075 , China ;41 College of Water Re so urces , Shenya ng A gricult ural U niver sit y , Shenya ng 110161

42、, Chi na)Abstract :Soil o n slop e s of t he ge nt le hill y blac k soil regio n i n No r t hea st Chi na , o ne of t hemo st i mpo rt a nt ba se s of ca sh rice , de gra ded se rio u sl y af t e r doze n s of yea r s of i nt e n sive c ul2 tivatio n1 The t hick ne ss of soil h umu s la ye r beco me

43、 s t hi nner a nd le ss f e r tile yea r af t er yea r1 So it i s ver y e sse ntial to deep e n t he re sea rc he s of soil re sto ratio n a nd i mp ro ve me nt af t e r severe soil ero sio n1 A nal ysi s of mai n rea so n s fo r black soil de gra datio n revealed t hatt he cultivatio n activitie s

44、halt ed t he accumulatio n of o r ga nic mat t er a nd t he n baff le d t he soil develop me nt w hic h ca nno t co mp e n sat e t he decrea se of t he t hick ne ss of soil h u mu s layer ca u sed by soil ero sio n1 Soil developi ng p roce ss a nd co nditio n s a re t he mo st i mpo r t a nt fo un2 datio n fo r soil re sto ratio n1 So t he de