关中平原黄土中第1层古土壤发育时的土壤水分研究

根据关中平原西安地区和宝鸡地区调查和实验分析资料,研究了该区黄土中第1层红褐色古土壤发育时的土壤有效水含量、重力水分布、水循环和水分平衡等问题。结果表明,该层古土壤CaCO_3与元素Sr迁移深度达到了4.2m,位于古土壤黏化层底界之下的风化黄土层发育厚度为2.2m,淋滤裂隙发育深度为3.9m,Fe_2O_3含量较高的红色铁质黏土胶膜迁移到了土壤黏化层底界之下约1m深处的黄土中,迁移到了4.2m深处的CaCO_3结核中方解石结晶良好。这些指标显示,在西安和宝鸡地区该层古土壤发育的最温湿阶段,土壤重力水带分布深度至少达到了4.2m,当时该区4.2m深度范围内土层水分充足,在植被生长季节和每年绝大部分时间里土层平均含水量一般为22%左右,在蒸发与植被吸收、树冠截留以及地表径流损失之后剩余的可利用有效水含量为14%左右,当时土壤水分充足,没有土壤干层发育,能够满足茂盛森林植被发育的需要。西安和宝鸡附近S_1古土壤发育时的最湿润时期土壤重力水带分布深度比现今大2m左右,土壤水是酸性的。在关中平原S_1古土壤发育时,土壤水分的收入量大于支出量,土壤水分为正平衡,土壤水循环正常,每年雨季一般有较多的水分通过土壤入渗补给地下水,这也是当时土层含水量高的原因。关中平原与洛川等地2003丰水年的重力水分布深度与含水量证实了S1古土壤发育时的土壤水研究结果是可靠的。多项指标显示,在S_1古土壤发育的最温湿阶段,夏季风气团能够频繁越过秦岭山脉到达关中平原地区,秦岭南北均为亚热带气候,这表明当时秦岭失去了温带与亚热带气候分界线的作用。S_1古土壤发育过程经历了5万余年的漫长时间,在最温湿阶段之外的其它阶段,发育森林草原等植被是可能的。本项研究确定的土壤古水分水指标对国内外的研究有重要应用价值。