黑土:耕地中的大熊貓
黑土是世界上最肥沃、最適宜耕作的土壤,被譽(yù)為“耕地中的大熊貓”。
近日,中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所新生代地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊石嶺研究員團(tuán)隊(duì)對東北黑土區(qū)開展了大范圍野外調(diào)查和采樣,通過粒度分析與光釋光測試,探討了東北黑土的成因和沉積背景。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《土鏈》。
我國東北地區(qū)是世界三大黑土區(qū)之一,是國家重要的商品糧基地和綠色食品生產(chǎn)基地,面積達(dá)18萬平方千米,是我國重要的糧食產(chǎn)區(qū)。
然而,在人類活動影響加劇的背景下,東北黑土正受到風(fēng)蝕、水蝕的嚴(yán)重威脅。東北黑土的平均厚度僅為20~40厘米,且目前正以每年2.22毫米的速度被侵蝕。
厘清東北黑土的成因及其沉積背景,將有助于有針對性地開展東北黑土地的侵蝕防治工作。
a東北黑土區(qū)位置;b研究點(diǎn)分布;c剖面照片。
黑土最初是“風(fēng)塵”
首先,我們需要關(guān)注的問題是,黑土究竟是從哪里來的呢?
土壤粒度結(jié)果顯示,東北黑土區(qū)西部的黑土表現(xiàn)出典型的風(fēng)成特征,這與黃土高原北部的砂黃土類似;而東北黑土區(qū)東部的黑土具有后期水力改造的特征,這與沖積平原上的次生黃土類似。
(a)東北黑土區(qū)西部黑土與黃土高原北部砂黃土粒度分布對比;(b)東北黑土區(qū)東部黑土與沖積平原次生黃土粒度分布對比。
有趣的是,東北黑土自西向東粒度整體由粗變細(xì),其空間分異方向與東北地區(qū)塵暴季節(jié)(3月至5月)風(fēng)向完全一致。這表明,盡管東部黑土存在局地的水力改造,但是并沒有改變大范圍內(nèi)粒度的空間分異格局,因此可以說,黑土物質(zhì)初始都是由風(fēng)搬運(yùn)而來的。
a東北黑土平均中值粒徑;b砂含量;c空間分布及塵暴季節(jié)風(fēng)向。
黑土發(fā)育要靠“暖寶寶”
有了初始的風(fēng)塵,最終又如何形成黑土呢?
研究顯示,冰期-間冰期氣候旋回對東北地區(qū)風(fēng)塵沉積的發(fā)育與侵蝕起著重要作用。
東北黑土主要形成于全新世(約1萬年前),而其下伏的末次冰期沉積年齡分布范圍較寬(距今1.2萬年至6.5萬年)。這意味著在末次冰期時(shí),增強(qiáng)的風(fēng)蝕以及周邊山岳冰川融水導(dǎo)致的水蝕,使得東北黑土區(qū)地貌條件不穩(wěn)定,受到不同程度的侵蝕。
而接下來的全新世,氣候溫暖濕潤、植被發(fā)育,使得風(fēng)塵物質(zhì)得以保存并發(fā)育為富含有機(jī)質(zhì)的黑土。也就是說,溫暖濕潤的氣候是黑土肥沃的關(guān)鍵,相當(dāng)于滋養(yǎng)黑土的“暖寶寶”。
溫暖濕潤的氣候有利于植被的發(fā)育,而植被對于風(fēng)塵物質(zhì)的保存和土壤有機(jī)質(zhì)的積累發(fā)揮了重要作用。因此,適當(dāng)?shù)闹脖换謴?fù)將有助于減輕風(fēng)蝕和水蝕作用,增加土壤肥力,有利于黑土資源的可持續(xù)開發(fā)。
(內(nèi)容來源:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所)
責(zé)任編輯:魏敏