中国暖湿地区土壤Fe-Mn结核形成的气候与元素阈值

暖温带-亚热带-热带地区Fe-Mn结核是温、湿气候下土壤发育的重要特征,但是土壤Fe-Mn结核出现的明确气候意义仍然有待厘定。本研究通过集成暖温带-亚热带-热带地区154个研究点位(43个Fe-Mn结核点、65个含Fe-Mn结核土壤剖面、46个不含Fe-Mn结核土壤剖面)912个样品的主量元素数据,对提供Fe-Mn结核的点位在气候要素(温度和降水)上的空间分布特征作了分析,对含/不含Fe-Mn结核的土壤化学蚀变指数(CIA)与铁锰元素的关联进行了比较,结果表明暖湿地区土壤Fe-Mn结核形成的气候阈值为年平均温度>15℃且年平均降水量>800 mm,元素阈值为土壤TFe2O3>5%且MnO>0.1%,此时CIA平均值也大于80。据此阈值,本研究可以推论,高温气候背景下,当土壤Fe-Mn结核普遍发育时,该区域的气候条件即符合年平均降水量大于800 mm且年平均温度达到15℃。这一结果为深入理解土壤Fe-Mn结核的形成机理及其气候指示意义提供了重要线索,也为不同温暖时期的古气候重建提供了一个重要的气候约束。