中国沙漠的同位素分区特征

系统采集了中国10个主要沙漠或沙地(塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、柴达木沙漠、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、古尔班通古特沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地)样品,并在黄土高原西峰、环县和洛川剖面采集了马兰黄土(L1)样品。通过选择合适的粒级和样品处理方法,对样品酸不溶物进行了Nd和Sr同位素组成的测定。测定结果表明,中国10个沙漠或沙地的Nd同位素组成εNd(0)的变化范围大,为-1.2～-17.2。根据Nd同位素组成范围,10个沙漠或沙地的εNd(0)从高到低可以分为4个区域:A1:古尔班通古特沙漠和呼伦贝尔沙地(-1.2～-4.0);A2:浑善达克沙地和科尔沁沙地(-4.4～-7.0);B:塔克拉玛干沙漠、柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠(-7.4～-11.7);C:毛乌素沙漠和库布齐沙漠(-11.8～-17.2)。中国沙漠Nd同位素组成的分区性与中国北方的大地构造和山脉分布密切相关,并表明中国沙漠具有近源性,即沙漠物质主要来源于其邻近周围的山脉和基底岩石的风化侵蚀。通过对比,黄土高原黄土Nd和Sr同位素组成与柴达木沙漠和阿拉善高原的沙漠(腾格里和巴丹吉林沙漠)相同,而与其他沙漠不同。塔克拉玛干沙漠碳同位素组成为0.19‰～0.62‰;柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠和黄土高原马兰黄土碳同位素组成都落在1.20‰～2.40‰之内。黄土高原马兰黄土碳同位素组成与柴达木沙漠和巴丹吉林沙漠相类似,而与塔克拉玛干沙漠不同。本次研究为Liuetal.(1996)的推论,即黄土高原黄土物质最终来源于青藏高原东北缘,提供了一个有力的同位素证据。

末次间冰期以来沙漠-黄土边界带移动与气候变化

位于现代季风区边缘的沙漠－黄土边界带，具有高度不稳定性。末次间冰期以来历经多次北进南退移动和暖湿、冷干变化。依据古风成砂－黄土－古土壤叠覆更替的沉积序列和磁化率等气候代用指标分析，对末次间冰期以来，尤其是特征时期边界带的位置进行了讨论。其中，盛冰期时移动幅度最大，南界可能达３０°Ｎ左右；末次间冰期和全新世气候鼎盛期最靠西北，南界在古长城以北。全球冰期－间冰期波动导致的气候变化以及东亚冬夏季风强弱变化是控制边界带移动和气候变化的根本因素。

黄土高原黄土物源区的同位素证据

系统采集了黄土高原马兰黄土、河西走廊和青藏高原东北部黄土、河床沙和湖泥样品。用酸淋洗去除方解石后,黄土高原马兰黄土εNd(0)值从-9.2到-11.3,87Sr/86Sr比值从0.71784到0.71944,都落在同位素B区内,与青藏高原东北部、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的值一致。黄土高原马兰黄土白云石的δ13C值从1.2‰到1.5‰,与青藏高原东北部和河西走廊黄土,巴丹吉林沙漠的白云石的值类似。这些表明青藏高原东北部、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠可能是黄土高原黄土的源区,从而排除了其他沙漠(古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地)作为黄土物源区的可能性。同位素研究结果和野外调查进一步揭示,黄土高原黄土、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠物质可能最终都是来源于青藏高原东北部。

沙漠/黄土过渡带13kaBP以来季风演化的古植被记录

利用花粉分析结果并结合有机碳δ13 C及高精度14 C测年等资料 ,阐明沙漠 /黄土过渡区 1 3kaBP以来古植被记录的季风气候事件。古植被经历了荒漠草原_干草原_半荒漠_湿润草原_荒漠_疏林草原_荒漠草原_草原_荒漠草原 9个阶段。冰后期的半荒漠_湿润草原_荒漠对应于其中冷干_凉湿_冷干的YoungerDryas事件 ,全新世气候适宜期以及 4.5～ 3.

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分空间异质性

毛乌素沙漠-黄土高原过渡带土壤养分的空间异质性和生态学过程,对沙荒地整治的机理研究具有重要的意义。以毛乌素沙漠-黄土过渡带为研究区,结合布点取样和室内分析,运用经典统计学和地统计学方法对其全氮、有效磷、速效钾含量的空间异质性进行分析。结果表明,(1)土壤全氮、有效磷、速效钾的平均含量分别为0.39 g/kg、9.65 mg/kg和106.84 mg/kg。3种养分的变异系数为40.54%—84.62%,均属于中等程度变异,其中全氮变异系数最大,速效钾变异系数最小。(2)半方差分析结果显示,3种养分空间变异性的最佳拟合模型均为高斯模型,空间自相关性均随着滞后距离的增加而呈下降趋势。3种养分空间变异性的块金值/基台值比值在0.09%—32.82%,全氮、有效磷具有强烈的空间相关性,结构性因素对变异起主导作用;速效钾具有中等强度的空间相关性,结构性因素和随机性因素共同对变异起主导作用。(3)克里金插值图显示3种养分含量均表现为随着地势的降低而逐渐升高的趋势,全氮含量整体呈斑点状分布,插值图较破碎,有效磷和速效钾含量整体呈条带状分布,连续性较好。(4)毛乌素沙漠-黄土过渡带土壤养分的空间变异性与地形、地貌、植物分布以及非自然因素都有关,但是以地形因素的影响为主。开展沙漠-黄土过渡带土壤养分空间异质性特征研究,为开展沙荒地整治工程,生态系统修复提供了理论依据。

基于RS和GIS的沙漠-黄土过渡带土地沙漠化分布与变化研究——以陕北榆林地区为例

选择毛乌素沙漠和黄土高原过渡带———陕北榆林地区作为研究区域 ,在地理信息系统支持下 ,对两个不同时期的遥感影像进行了解译 ,总结了该区 10余年来沙漠化土地景观特征 ,分析了土地沙漠化空间格局的动态变化规律。结果表明 ,研究区内沙漠化土地形势仍十分严峻 ,沙漠化土地面积占土地总面积的 6 7.7% ,其空间分布具有明显的不平衡性 ,表现为西北部和中部区域沙漠化程度较为严重 ,土地沙漠化空间分布的不平衡性与该区自然因素和土地利用方式的空间差异有关。经过几十年的积极治理与改造 ,该区土地沙漠化过程逐渐趋于稳定。通过探讨土地沙漠化的成因 ,认为自然环境与人类行为的相互作用及在时间尺度上的矛盾造成了该区持续的土地沙漠化过程。

50万a来沙漠-黄土边界带的环境演变

毛乌素沙漠与黄土高原接壤的沙漠－黄土边界带以其特有的古风成才－黄土－古土壤沉积系列记录了这一地区约50万a以来的环境演变．地层中的埋藏古风成砂是在冬季风极为强大时堆积的，古土壤是在冬季风萎缩、夏季风强盛时发育的，而黄土则是在上述两种极端气候的过渡状态下堆积的．研究结果表明毛乌素沙漠至少在50万a前就已经形成，但也并不是从一出现就持续至今，而是在第四纪气候振荡的作用下，历经“沙漠－非沙漠”的多次转变，其中沙漠明显扩大的时期至少有13次．

陕西定边地区2400cal．aB．P．以来高分辨率的花粉记录及环境变化

通过对位于黄土/沙漠过渡带定边地区苟池剖面的高分辨率的花粉分析,基于9个 ^(14)C年代数据重建了2400cal.aB.P.以来定边的植被与气候变化,结果表明2400～1 740cal.aB.P.地带性植被为以栎为主的森林草原,气候较温暖湿润;1740～1610cal.aB.P.森林退化,草原发育,气候变干;1610～1240cal.aB.P.乔水成分增加,植被类型为疏林草原,气候较温和湿润;1240～1010cal.aB.P.森林退缩,草原发育,气候变干;1010～690ca1.aB.P.草原进一步发育,气候干旱;690～500cal.aB.P.阔叶树成分增加,气候略温湿;500～190cal.aB.P.草原发育,气候干旱;190～Ocal.aB.P.乔木成分增加,气候变湿。本区花粉记录的植被和气候变化可与区域的世纪初前后(秦汉)暖期、隋唐暖期、中世纪暖期和小冰期等事件对比。

MIS 3阶段以来沙漠／黄土过渡区植被演替及其对气候变化的响应

选择沙漠/黄土过渡带姬塬、和林格尔两个地点的黄土-古土壤剖面开展较高分辨率花粉记录研究,重建MIS 3以来植被演替及其对气候变化的响应。黄土高原北部MIS 3阶段以来植被经历了4个主要阶段:MIS 3阶段早-中期气候较温湿,植被为疏林草原类型;MIS 3晚期-末次盛冰期为荒漠草原植被类型;末次冰消期为干草原植被类型;全新世高温期为草甸草原植被类型。沙漠/黄土过渡区MIS 3阶段以来植被演替显示,增温阶段和高温期有助于草原植被发育和植被盖度的增加,同时,全新世高温期有利于植物多样性增加。

天山黄土记录的古尔班通古特沙漠形成演化

沙漠形成演化是第四纪古气候、古环境研究的重要内容之一。通过位于古尔班通古特沙漠下风向天山北坡河流最高阶地上的厚层风成黄土的形成时代和〉63μm砂含量变化的研究，确定古尔班通古特沙漠最迟在0．8Ma前已经存在。0．8Ma以来沙漠发育经历了基本稳定期（0．8～0．4Ma）、强烈波动扩展期（0．4～0．13Ma）和收缩稳定期（0．13～0Ma）三个阶段。昆黄运动造成东亚大气环流形势的改变，使准噶尔、塔里木盆地等我国西北地区降雨减少，气候显著变干及冬季风强化，盆地中湖泊萎缩消失、大片河湖相松散物质裸露产生的丰富物源为沙漠形成提供了充足的条件，沙漠开始广泛发育，沙漠主体形成。

中亚地区现代表土磁学特征及其古环境意义

在中国西北地区主要沙漠、绿洲和戈壁及蒙古国南部戈壁等亚洲中部粉尘源区采集了表土(包括沙漠和土壤)样品,系统分析了样品的磁学性质(包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线)。结果表明,中亚地区表土样品中主要磁性矿物是铁磁矿,含有赤铁矿和磁赤铁矿,并伴有少量顺磁性矿物;磁性矿物粒度主要是准单畴(PSD)和多畴(MD),超顺磁性颗粒含量较低,接近于中国西部黄土地层含量。中亚地区表土磁性矿物含量总体都较低,磁性矿物含量在空间上与降雨量成正比。研究结果指示西部地区(准噶尔盆地和南部塔里木盆地)表土样品较北部地区(鄂尔多斯高原、阿拉善高原以及蒙古高原)表土样品,其粗颗粒磁性矿物含量高,而细颗粒磁性矿物含量低。本研究结果为黄土地层古土壤磁性增强源自成土过程提供了最直接的证据。

近10年来沙漠-黄土边界带荒漠化土地动态分析——以陕北榆林地区为例

沙漠-黄土边界带生态环境脆弱,对气候变化和人类活动反应敏感。近10年来,榆林地区由于重视沙漠化的防治工作,沙漠化出现逆转态势,但是其潜在威胁不容忽视。水蚀荒漠化状况依然比较严重,应当进行积极有效的防治。荒漠化是一个自然过程,荒漠化加速发展是在脆弱的生态环境基础上,由于人类不合理的土地和水资源利用方式而诱发的。应当处理好人口、资源和环境三者之间的关系,走社会经济可持续发展之路。

中国干旱半干旱区的环境演变与荒漠化的成因

近 40年来 ,中国北方荒漠化的发展速率为 0 81%～ 1 6 4% /a。以往人们多侧重于对当代气候因素和人为因素的研究 ,而忽视第四纪环境演变的影响。分析了 2 0 0 0 0年来气候、风沙、黄土和第四纪环境的演变过程 ,采用GIS对干冷 温湿 干冷三个气候时段的荒漠化进行了定量的对比研究 ,并指出 10 0 0 0年来青藏高原的隆升是促使北方干旱和荒漠化的重要原因。自然因素导致荒漠化的时间尺度为万年或千年 ,人为因素导致荒漠化的尺度为百年或10年。第四纪环境是形成荒漠化的基础 ,植被、土被被破坏是当代荒漠化发展的直接原因。近 5 0年来 ,中国北方的气候有向干、热方向演变的趋势 ,因此 ,荒漠化的防治将是 2 1世纪中国的一项重大任务。

中国沙漠地区降尘特征与影响因素分析

1991— 1 998年期间先后使用积尘器在 4个地形剖面上监测了沙坡头地区的降尘过程。降尘沉积速率平均 4 866kg·hm- 2 ·a- 1 ,降尘沉积具有明显的时空分异规律 ,月最大沉积于每年的 5月发生在丘间低地 ,这是因为每年的 5月份既是区域冬夏季风场的转换季节 ,又是人类活动破坏地表的时期 ,并受地貌沉积模式的影响 ;较小的月沉积于冬季出现在丘顶部位。降尘的粒径集中在 2～ 2 50 μm ,极细砂占总量的 37 1 6 % ,沉积物属于砂壤质地。Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg、Ti等 8个元素构成检出元素总量的 99 53 %。 1 0～ 2 50 μm的尘屑中含有 30种重矿物 ,其中易风化矿物占 56 75 %～ 74 32 %。风尘相关分析发现月降尘量与每月 >5m·s- 1 风速的次数有良好的相关性。

中国北方部分地区黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物粒度多组分分布特征研究

通过对我国北方部分地区的黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物的粒度多组分分布特征系统研究后总结了其粒度分布特征及组分间差异,并提出了风成、水成沉积物成因类型的判别依据。认为:1)细粒沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征。2)黄土粉尘粒径以<70μm的悬浮颗粒为主,粒度由粗、中、细三个组分构成。粗粒组分含量最高,其中值粒径与源区距离呈负相关,中粒组分百分含量与源区距离呈正相关。3)沙漠沙粒度由一个极其明显的粗粒跳跃组分构成,中值粒径一般位于100～300μm,分选性极好。4)湖泊沉积物粒度分布最多可有6个组分(中值粒径:<1μm,2～10μm,10～70μm,70～150μm,150～700μm,>700μm),前4个组分属悬浮组分,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,分选性差。5)河流沉积物粒度分布曲线较复杂,其分布特征蕴含了水动力强弱信息。6)沙漠沙→黄土与河流沙→湖泊沉积物其优势组分的粒径均逐渐变细,但水成相对应组分比风成组分粒径要粗。

中更新世全球最大冰期与中国沙漠扩张

位于青藏高原和西北干旱区交界带的沙沟黄土剖面 ,详细记录了 0 8MaBP以来东亚季风系统和沙漠演化的历史 .L6黄土层中 ,中值粒径和砂粒含量表明当时冬季风极端强盛 ,沙漠大规模扩张 ,其范围仅次于末次冰期最盛期 .在 0 6～ 0 7MaBP以前 (即深海氧同位素MIS16阶段 ) ,北半球高纬度大陆冰盖大规模扩展 ,全球冰量达到最大 ,并且西伯利亚冰盖的扩展 ,还使得西伯利亚高压增强 ;同时 ,青藏高原上也发育了最大规模的冰川 ,从而强化了西风和东亚冬季风 .其结果造成了中国季风边缘区的沙漠扩张 .虽然全球冰量和青藏高原是影响沙漠演化的重要因素 ,但在不同的时段其机制可能有所不同 ,也不能忽略其它因素的影响 .

渤海海底埋藏黄土及沿岸出露黄土的成因

根据自60年代以来渤海海底的15个地质钻孔及最近的大量海上调查资料，在其他学者对渤海沿岸出露黄土各种特征详尽研究的基础上，分析了晚更新世末期以来渤海的陆架区环境特征。结果表明，晚更新世末期强劲的西北冬季风使出露的渤海海底部分发生沙漠化，在下风头形成黄土堆积。部分黄土被全新世海相层覆盖形成埋藏黄土，在辽东半岛、庙岛群岛及山东半岛沿岸则形成出露黄土。

末次间冰期以来沙漠边缘黄土沉积的地球化学特征初探

沙漠边缘地区黄土磁化率的增强机制与黄土高原地区有所不同,不宜用于夏季风强度变化的重建。所以,本文尝试将黄土高原地区常用的化学风化指标:化学蚀变指数(CIA)和Rb/Sr用于沙漠边缘地区白崖剖面夏季风演化的重建。结果显示,CIA可以较好地反映成壤作用,因而也可以较好地反映夏季风的变化,而Rb/Sr受源区因素和成壤因素共同作用,不能有效地指示夏季风的强度。同时,本文还选取了常见的反映粒度分选和冬季风变化的SiO2/TiO2和Zr/Rb,结果显示,SiO2/TiO2和Zr/Rb能明确指示粒度分选作用和冬季风的变化。此外,Al-Ti-Zr三角图显示,物源在不同时期存在一定的变化,在全新世和末次间冰期黄土物质混合较为均匀,表明风尘经历了较长距离的搬运和较为充分的混合过程;在末次冰期黄土物质混合程度存在明显分异,意味着部分时段物源可能较近。

油蒿在兰州南北两山生态环境建设中的适应性评价研究

采用系统抽样的方法,对兰州南北两山砾质红砂土和灰钙土喷播种植的油蒿进行了统计分析评价.结果显示:油蒿表现出对兰州南北两山瘠薄土壤非宜林地的广泛适应性.砾质红砂土生长3a生油蒿,水平沟内,油蒿地茎以5～10mm为主,高度以100～160cm为主,平均盖度达到90%以上,密度达到17株.m-2;人工整地形成的60°以上斜坡,油蒿地茎以0～5mm为主,高度以80～100cm为主,平均盖度达到80%,密度达到30株.m-2;坡度大于60°天然陡坡面,油蒿地茎以0～5mm为主,高度以20～40cm为主,平均盖度达到20%,密度达到25株.m-2;45°塌陷缓坡虚方区域,油蒿地茎以5～10mm为主,高度以60～80cm为主,平均盖度达到60%,密度达到43株.m-2.灰钙土60°人工陡削坡面5a生油蒿:油蒿地茎从上坡到下坡,上坡位地茎小于4mm,下坡位地茎接近25mm,坡面以地茎4～9mm为主,高度以40～80cm为主.油蒿盖度上坡位达到40%,密度达到16株.m-2;下坡位,油蒿盖度达到48%,密度达到12株.m-2.油蒿在兰州南北两山绿化中,随土壤水分,植物盖度和密度的关系表现为:大的覆盖度以个体大冠幅,总体密度小为特征;小的覆盖度以个体小冠幅,总体密度大为特征.

末次盛冰期以来沙漠-黄土过渡带植被演替及其对气候变化的响应

末次盛冰期(LGM)以来的增温期和全新世高温期是人类古文化进步的重要时期。黄土高原北部沙漠-黄土过渡带两个自然剖面高分辨率花粉分析结果显示,该区LGM以来为草原植被景观,但优势群落和伴生植物随气候变化而有所不同,温度和降水变化对植被演替有着重要的控制作用。气候干冷时,以耐干旱的草本植物种属为主,群落成分单一,植被盖度低;增温期和高温期,出现少量暖温带乔木植物如胡桃科、栎属等,植被盖度高,群落发育良好。全新世暖期是植被发育良好、植被盖度高的适宜期。本研究为黄土高原地区未来增温下植被响应的分析提供了历史相似型。