999精品在线视频,手机成人午夜在线视频,久久不卡国产精品无码,中日无码在线观看,成人av手机在线观看,日韩精品亚洲一区中文字幕,亚洲av无码人妻,四虎国产在线观看 ?

不同空間范圍土壤色度的緯向變化特征及其氣候意義*

2020-10-22 08:18:22鄭興芬陳梓炫
土壤學報 2020年5期
關鍵詞:研究

鄭興芬,呂 鑌,陳梓炫,劉 鑫

不同空間范圍土壤色度的緯向變化特征及其氣候意義*

鄭興芬1,2,呂 鑌1,2,3?,陳梓炫1,2,劉 鑫1,2

(1. 福建師范大學濕潤亞熱帶山地生態國家重點實驗室培育基地,福州 350007;2. 福建師范大學地理科學學院,福州 350007;3. 福建師范大學地理研究所,福州 350007)

對不同氣候條件下發育的土壤/古土壤進行色度分析,探討其色度參數的空間變化規律及其作為氣候變化代用指標的可靠性。結果表明:(1)較小的空間尺度上,土壤色度參數變化復雜,與氣候相關關系不顯著。土壤色度參數在大空間尺度中均表現出一定的緯向變化,紅度(a*)隨緯度的增加而降低,黃度(b*)與緯度的擬合曲線趨近于開口向上的拋物線,黃度與紅度的比值(b*/a*)隨著緯度的增加近似呈線性增加。(2)土壤剖面色度參數均與氣候因子(年均降水和年均溫)具有一定的相關關系,b*/a*與年均溫相關系數最大。色度參數a*與年均降水相關系數稍高于b*/a*,但a*易受其他因素影響;而土壤色度參數b*/a*對土壤顏色的空間變化敏感,是指示氣候變化的適用指標。

土壤;色度;空間變化;氣候

顏色是土壤最直觀且容易測量的物理屬性之一,可以反映礦物成分和有機物含量,土壤顏色較暗時通常含有較多的有機質,紅色和黃色調分別與土壤中最常見的致色礦物赤鐵礦和針鐵礦的含量有關[1-5]。土壤剖面垂直方向上的顏色變異具有發生學的診斷意義[6],地理空間上的土壤顏色分帶則反映了氣候要素對土壤性質的顯著制約[7]。土壤顏色對成土過程和環境變化敏感,被廣泛應用于土壤研究[8-9]。土壤顏色的定量描述始于孟塞爾,隨后孟塞爾表色系統被廣泛用于定義土壤顏色,但其判斷土壤顏色時單獨依靠肉眼進行直觀比較,這往往會導致操作失誤和實驗誤差;相較于孟塞爾(Munsell)表色系統,國際照明委員會(CIE)提出的CIELAB表色系統使用L*(亮度)、a*(紅度)和b*(黃度)這3個參數來描述任何均勻連續的顏色空間,使顏色的空間表達由定性轉為定量,它是目前最主要的顏色描述和測量系統之一[10-11]。研究發現L*與土壤中有機質的含量有關,a*和b*分別與土壤中最常見的致色礦物赤鐵礦和針鐵礦有關[5,10,12],b*/a*為黃度與紅度的比值,在土壤中可以反映針鐵礦和赤鐵礦相對含量的比值。

近幾十年來,土壤色度在古氣候研究中得到廣泛的應用[12-21]。陳一萌等[12]發現在黃土高原上土壤顏色指標作為氣候變化的代用指標在百年甚至萬年時間尺度上均是可行的;石培宏等[13]對黃土高原西北緣厚層黃土剖面色度指標研究后發現色度指標的引入能夠很好地彌補磁化率指標在古氣候重建上的部分缺陷;Yang和Ding[14]對黃土高原研究發現,紅度整體上呈現由北向南增高的趨勢;在新疆昭蘇地區的研究發現,土壤色度也能應用于干旱區黃土古氣候的研究[15]。近年來,對我國南方地區土壤顏色與氣候之間關系的研究也逐漸豐富。經歷了較西北黃土更強風化作用的下蜀黃土的色度參數與其他參數對應關系良好,可以反映氣候的變化[16-17];在熱帶至暖溫帶的濕潤區土壤色度參數與年均溫和年均降水間均存在良好的相關關系,尤其是利用土壤紅度來反演氣候變化具有很好的適用性[5,18-20],我國南方地區色度指標在揭示環境意義方面具有優勢[22-23]。

目前,關于土壤顏色與氣候之間關系的系統研究大多在較小空間內展開,大尺度空間上土壤色度研究則較少。楊勝利等[10]通過中國從海南島向北直至山東半島、向西至青藏高原東北邊緣地區表土的顏色測定,發現土壤顏色與成土過程和現代氣候因子之間具有良好的函數關系。有研究發現西北干旱地區紅度與溫度和降水均具有較好的相關性[24];而嚴永耀等[25]在新疆青海地區的研究表明紅度與降水存在明顯的負相關,與溫度的關系不明顯。崔東等[26]則建立了海南島至黑龍江的現代土壤淀積層(B層)紅度與年均降水的回歸方程。研究發現我國的現代土壤紅度和黃度與氣候的關系在熱帶-暖溫帶濕潤區相關性最好,而亮度與氣候的關系僅存在于溫帶濕潤-干旱區[10],色度參數紅度、黃度和亮度的指示意義仍顯現一定的限制性和區域性。由于地形的關系,表層土壤可能存在著侵蝕或再堆積作用,這使得樣品的氣候代表意義受到影響;由于成土時間的不同,土壤發生層中針鐵礦和赤鐵礦是否與氣候達到平衡可能也不好判斷。因此,本研究選擇風成加積型黃土-古土壤序列和現代土壤剖面,綜合分析不同時期、不同土壤發生層次的色度特征,系統分析亞熱帶地區至寒溫帶地區土壤色度空間變化規律,以期更全面更深入地探討土壤色度參數與氣候因子的關系及其作為氣候變化代用指標的可靠性。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與制備

本研究土壤剖面位置介于23.79°N~64.72°N,38.52°E~148.45°W之間,地跨低緯、中緯和高緯地區。如表1所示,研究的土壤剖面共計33個,其中9個土壤剖面數據來源于文獻[5,15,27-32],其余24個剖面的樣品分別在福建、四川甘孜藏族自治州、俄羅斯西伯利亞地區和美國阿拉斯加等地采集。本研究采集的剖面以風化殼型土壤為主,厚度小,樣品數為833個,引用文獻的剖面大多為沉積型黃土-古土壤序列,剖面厚度大,樣品多,多達2 875個,總計3 708個。福建省南部南亞熱帶地區包括詔安、云霄、長泰、惠安、莆田和福清6個土壤剖面,福建省中北部中亞熱帶地區由漳平、泉州、長汀、寧化、連江、閩清、沙縣、明溪、寧德、泰寧、建甌、政和、松溪和武夷山14個土壤剖面組成;此外,在福建漳浦還采集了1個磚紅壤(古土壤)剖面。本研究在福建采集的20個分布于濕潤亞熱帶地區的土壤剖面,以探討色度參數是否適用于成土因素的復雜性和氣候差異較小的小空間尺度上;結合四川甘孜、西伯利亞、阿拉斯加和漳浦剖面的色度參數擬探討色度參數在大空間尺度上所指示的成土環境或氣候。為了保證在緯度方向上剖面點分布的均衡,本研究引用的9個剖面均來自于采用了CIELAB表色系統表征顏色并且可獲得準確數據的文獻之中。整體而言,33個土壤剖面分布范圍廣,土壤類型豐富;各剖面發育在不同氣候條件下,主要包括濕潤亞熱帶氣候、溫帶大陸性氣候和青藏高原氣候,多年平均降水量和年均溫度差異較大。本研究9個引用文獻的剖面的氣候數據年均降水(MAP)和年均氣溫(MAT)出自于其相對應的文獻,采集的24個剖面則采用剖面鄰近氣象觀測站的數據,氣象觀測站的數據來自于中國氣象局數據網和KNMI Climate Explorer。

采樣土壤剖面所處的局部地區天然植被較為良好,以盡量減小地形和水土流失的影響;并選取出露良好、土壤層次清晰易辨別、局部地域坡度盡量小于5o、受人為活動影響較小和土壤排水良好的剖面。對露頭剖面在清除表面浮土后,自上而下進行連續取樣。若剖面出露不好,則從地面向下挖掘形成垂直切面以供采樣。對于厚度較大的剖面和土壤層次,按10 cm間距進行采樣;對于個別厚度較小的剖面和土壤層次,按5 cm間距進行采樣。詳細記錄采樣剖面地理位置(經緯度、海拔高度等)、所在局部區域植被狀況、地形;詳細記錄土壤剖面形態特征:土壤顏色、母質類型、疏松-密實程度、結構、質地等。采集的土壤樣品置于實驗室內自然風干后,取足量的土壤樣品剔除植物根系和石礫,然后將土壤樣品研磨至200目以下備用。

1.2 土壤顏色的測定

首先將自然風干后的樣品研磨至200目以下以避免濕度和粒徑對測量結果的影響;然后將研磨后的干燥樣品均勻鋪滿在測試皿底部,輕壓至平整不起皺,再用美國Hunter Lab公司生產的Color Flex?EZ型分光色度儀進行色度測量。本文所使用的數據均基于CIELAB表色系統,亮度(L*)變化于黑(0)與白(100)之間,值越小表示土壤顏色越暗;紅度(a*)變化于紅(60)與綠(–60)之間,值越大表示顏色越紅;黃度(b*)變化于黃(60)與藍(–60)之間,值越大表示顏色越黃;b*/a*為黃度與紅度的比值。L*受有機質、碳酸鹽(干旱半干旱區)和鐵氧化物等多種物質影響,影響因素較為復雜,在不同氣候帶可能反映更多非氣候因素;而a*、b*分別受赤鐵礦和針鐵礦影響,影響因素較為單一[3]。本研究將圍繞a*、b*和b*/a*這三個色度參數展開。

1.3 數據處理

本研究利用SPSS軟件對實驗數據進行相關分析和回歸分析,并使用Sigmaplot軟件完成數據圖的繪制。

表1 土壤樣品信息簡表

①Tangxi in Jinhua-Quzhou basin,Zhejiang,②Jiujiang,Jiangxi,③Tuojiawan,Hubei,④Taishan new village,Nanjing, ⑤Hanzhong basin,Shaanxi,⑥Chaona,Gansu,⑦Tucker(AYTK),Xinjiang,⑧Zhaosu,Xinjiang,⑨Beglitsa,Russia,⑩Alaska,USA,?KurtakKurtak,?Ganzi in West Sichuan Plateau,?North Central Fujian,?Southern Fujian,? Latosol in Zhangpu

2 結 果

2.1 小區域土壤色度的緯向變化及其與氣候的關系

福建省地處中國東南沿海一隅,本研究在福建共采集了21個剖面,剔除福建漳浦磚紅壤這1個古土壤剖面,僅對剩余20個剖面色度數據進行討論。20個土壤剖面南北跨越5個緯度,年均降水量介于1 133~1 997 mm,年均溫度介于17.4℃~21.7℃;色度參數a*值介于10.42~17.54之間,b*值介于21.01~33.69,b*/a*值介于1.66~3.15(表2)。如圖1所示,色度參數a*、b*和b*/a*均未隨著緯度的增加呈現出顯著的變化規律;使用SPSS軟件對色度參數與氣候數據進行相關分析,a*、b*和b*/a*與降水、溫度這兩個氣候因子不存在顯著的相關關系(相關系數<0.1,顯著性水平>0.05)。上述結果表明土壤色度在較小空間上變化比較散亂,沒有緯向性,其氣候上指示意義不明確。為盡量減少母質的影響,本研究提取了土壤剖面的A層和B層的色度參數并與緯度和氣候進行相關分析,研究結果表明土壤淋溶層和淀積層的色度與緯度和氣候之間也不存在相關關系(<0.2,>0.05)。

表2 福建土壤剖面信息簡表及色度參數(平均值)

圖1 福建土壤剖面色度參數與緯度和氣候(平均降水與年均氣溫)關系

整體而言,福建是典型的濕潤亞熱帶地區,地勢總體上西北高東南低,東部臨海,三面環山,橫斷面略呈馬鞍形,是相對封閉的地理環境。雖然土壤顏色與土壤發育過程有密切聯系[33],但由于取樣點空間相對較小,區域內氣候尤其是年均溫度介于17.4~21.7℃,差異相對較小,加之除氣候外,母質、地形、成土時間和生物等因素也會對土壤顏色造成一定的影響。本研究采集局部地域坡度盡量小于5°、受人為活動影響較小和土壤排水良好的土壤剖面,受地形因素影響較小。母巖本身鐵元素含量或鐵元素賦存形式不一樣[9],母質一定程度上影響土壤致色礦物的性質,繼而影響土壤的顏色[11,33]。福建省大地構造單元屬華南加里東褶皺系的東南部,以中生代燕山期為主的火山巖類和以花崗巖類為特色的侵入巖約各占全省陸域面積的1/3,其余1/3為沉積巖和區域變質巖[34]。土壤母巖類型多樣(表2)和土壤發育時間不一致均可能是福建省這一小區域土壤色度變化的原因。因此,在較小的空間上土壤色度參數變化復雜,與氣候關系不顯著。

2.2 大區域土壤色度的空間變化及其與氣候的關系

2.2.1 大區域土壤色度的空間變化 本研究將阿拉斯加黃土剖面、西伯利亞黃土剖面、新疆奧依塔克黃土剖面、川西黃土剖面、南京下蜀黃土剖面、浙江金衢盆地加積紅土、福建政和紅壤剖面、福建惠安赤紅壤剖面以及福建漳浦磚紅壤(古土壤)這9個代表性土壤剖面的色度參數a*、b*和b*/a*的極值及其均值以箱圖的形式表達,按緯度自北向南排列(圖2a、圖2c和圖2e)。圖2b、圖2d和圖2f分別為緯度與土壤色度參數、b*和b*/a*的散點圖。代表性土壤剖面的紅度(a*)隨著緯度的減小具有波動上升的趨勢(圖2a),圖2b顯示隨著緯度的增加,紅度值逐漸減少,相關系數為–0.86,顯著性水平<0.01,說明紅度與緯度具有顯著的相關關系。代表性土壤剖面黃度(b*)值在高緯和低緯處較高,整體而言較為散亂(圖2c);對黃度與緯度進行相關關系分析,黃度與緯度具有顯著的相關關系(=–0.77,<0.01),但黃度與緯度的相關系數低于紅度(圖2d)。圖2e和圖2f中土壤色度參數黃度與紅度的比值(b*/a*)均隨緯度的增加而增加,相較于紅度與黃度,b*/a*具有更為顯著的相關(=0.89,<0.01)。

整體而言,土壤色度參數均具有一定的緯向性。其中,b*與緯度的相關系數最小,=–0.77,低于a*(=–0.86)和b*/a*(=0.89),b*與緯度之間的擬合函數形態趨近于拋物線。針鐵礦和赤鐵礦是土壤中最常見的致色礦物,b*的變化主要受控于針鐵礦含量的變化[8]。低緯地區的強降水和高緯地區低蒸發量均可能使得土壤保持較高的濕度有利于針鐵礦的形成[13,35]。因此,在低緯和高緯地區均具有較高b*值,b*與緯度的擬合函數曲線形態近似于開口向上的拋物線。有研究分別對在華南地區和西北黃土高原土壤紅度與緯度之間的關系進行研究,發現紅度與緯度呈現負相關關系,認為紅度一般自北向南增加,與當地水熱條件一致,具有氣候意義[5,10,14]。在本研究中,b*/a*與緯度的相關系數較a*高,b*/a*實質上代表著土壤致色礦物針鐵礦和赤鐵礦的比值,與針鐵礦和赤鐵礦的絕對含量無關,主要反映針鐵礦與赤鐵礦相對含量的變化趨勢,這兩者的比值受母質影響較小,說明色度參數b*/a*的空間變化在低緯到高緯地區是連續的,隨著緯度的增加呈近似線性增加。

圖2 土壤剖面色度參數與緯度的關系

2.2.2 大區域土壤色度與氣候的關系 圖3是土壤色度參數(a*、b*和b*/a*)與氣候(降水和氣溫)因子的關系圖。如圖3a、圖3c和圖3e所示,本研究對色度參數和多年年均降水進行相關分析,年均降水與a*、b*和b*/a*的相關系數分別為0.79、0.66和–0.73(<0.01),年均降水與a*之間的相關系數最大,與b*之間的相關系數最小。圖3b、圖3d和圖3f則是對色度參數和多年年均溫度進行相關性分析,年均溫與a*、b*和b*/a*的相關系數分別為0.82、0.70和–0.88(<0.01),年均氣溫與b*/a*之間的相關系數最大,與b*之間的相關系數最小。綜合圖3a~圖3f分析,色度參數(a*、b*和b*/a*)與年均氣溫的相關系數均高于與年均降水的相關系數。

綜上所述,在土壤的空間分布上,b*對氣候變化的響應程度有限。其他研究也指出b*值的變化隨氣溫降水的增加而增加,但隨著降水的變化更為顯著[21]。b*雖與針鐵礦含量密切相關,但也有研究表明當針鐵礦含量較少或受其他方面因素影響時,b*與針鐵礦含量的相關性會變差[13]。如果土壤中生成黃鐵礦、褐鐵礦等含鐵礦物也會影響b*的變化[13]。因此,b*雖然能夠一定程度上反映降水的變化情況,但其變化與氣候的關系不明確。楊勝利等[10]和崔東等[26]的研究發現,a*隨著溫度和降水增加,尤其是在赤鐵礦的形成條件所要求的排水良好的強氧化環境相一致的濕熱亞熱帶地區;因此,與其他色度參數相比,a*與年均降水的相關關系可能與本研究有20個濕熱亞熱帶地區的剖面有關。結合圖2f來看,色度參數在空間上表現出一定的緯向性;而相較于年均降水量,色度參數(a*、b*和b*/a*)與年均氣溫的相關系數更高(圖3a~圖3f),說明在空間上色度參數的變化可以體現出緯度變化對氣溫的影響,對溫度變化敏感。b*/a*與年均氣溫的相關系數最高,相關系數達–0.88(圖3f),回歸分析模型變量顯著性水平高;說明土壤b*/a*作為空間溫度變化的代用指標效果更好。

圖3 土壤色度參數(a*、b*和b*/a*)與年均降水和年均氣溫的關系

3 討 論

相比其他色度參數,本研究中a*與年均降水的相關性最好,b*/a*與年均溫相關性最好。a*和b*/a*均可作為空間氣候變化的指標。赤鐵礦是常見的致色礦物,通常形成于干燥溫暖的環境下,其存在具有氣候指示意義[36-37]。紅度(a*)參數指示赤鐵礦的含量。研究表明在赤鐵礦含量與土壤紅度存在高度的相關關系[5,8,38]。Hu等[5]建立了和赤鐵礦含量的函數關系,表明當赤鐵礦含量低于12.5%時,紅度隨赤鐵礦含量的增加呈線性增加,相關系數可達0.999。但由于赤鐵礦的形成涉及水鐵礦的形成和針鐵礦的脫水反應[36],長期干燥高溫的環境更有利于赤鐵礦的形成,濕潤環境易導致針鐵礦和其他礦物的存在,赤鐵礦在浸水條件下部分容易發生溶解。王濤等[39]對分布在澳大利亞悉尼地區附近的一套中新世古土壤進行研究,結合常量元素、巖石磁學、土壤色度以及現代土壤診斷學特征進行綜合分析,認為該中新世古土壤是在熱帶的高溫環境中發育形成的;b*和a*與該剖面針鐵礦和赤鐵礦含量變化趨勢一致;該剖面b*/a*介于0.83~3.52之間,均值僅為1.54,說明熱帶地區b*/a*具有低值。在土壤磁學研究中發現,母質對次生磁性礦物赤鐵礦的形成具有深刻的影響[9,33,40],母質中原生的磁性礦物種類和含量直接影響a*的變化。在他人的研究中發現a*對氣候的響應具有局限性。石培宏等[13]認為可以反映季風氣候系統下溫度與降水二者組合變化的過程,特別是在降水量較少的地區;丁敏等[41]發現在半干旱—干旱地區,a*隨著溫度和降水的急劇增加而增長緩慢;紅度對干冷地區的氣候反映不敏感;戴霜等[42]認為a*在與溫度和降水呈正相關關系,但對干冷環境變化不敏感;李越等[15]也認為單一使用紅度a*來解釋氣候的變化可能會造成信息的不完整。此外,最近的一項研究中發現隨著赤鐵礦含量的增加,除了土壤中紅度值會顯著增長外,黃度的數值也會有所增加[5]。土壤中赤鐵礦和針鐵礦兩者的形成是相互競爭的,土壤中赤鐵礦較針鐵礦具有更強的致色能力[43]。

本研究中32個土壤剖面a*和b*之間相關性高達0.8952(<0.01),兩者相互影響;有研究表明受相對濕度的影響,土壤顏色可以存在從紅色變為黃色的系統變化[44]。本研究中a*與年均降水的相關關系更好還可能是受到亞熱帶地區剖面基數的影響。而土壤中b*/a*實質上代表著針鐵礦和赤鐵礦的比值,這兩者的比值幾乎不受母質影響,且與氣候存在密切的聯系。赤鐵礦與針鐵礦的比值隨著年均氣溫的升高和土壤相對濕度的降低而增大,可以作為東亞季風干濕變化的敏感指標,也可以顯示冰期和間冰期的變化[35],這說明針鐵礦與赤鐵礦的比值即b*/a*更能反映氣候的變化。

4 結 論

對32個分布于不同地區的土壤剖面進行色度分析,結果表明:在較小的空間尺度上,土壤色度參數變化復雜,與氣候關系不顯著;而在較大的空間尺度上,土壤色度參數a*、b*和b*/a*均具有一定的緯向性,a*一般隨著緯度增加而降低,b*由于高低緯的高值使得擬合曲線趨近于開口向上的拋物線,b*/a*則隨著緯度的增加呈現出近似線性增加。色度參數與氣候因子(年均降水和年均溫)具有一定的相關性,a*與年均降水相關性最高,b*/a*與年均溫相關性更為顯著。在空間分布中土壤色度參數a*、b*和b*/a*對溫度的響應程度均高于對年均降水的響應程度。相比于a*、b*,b*/a*對土壤顏色的空間變化敏感,為最佳的氣候代用指標。

致謝 劉秀銘教授帶領陳渠博士和陳家勝博士赴西伯利亞考察采樣,阿拉斯加大學James Begét教授提供了阿拉斯加樣品,在此一并致謝。

[ 1 ] Chen J K,Yuan D G,Yan Z M,et al. Comparison between colorimeter and new standard soil colour chart of China in determining munsell color of soils—A case study of central Sichuan hilly region[J]. Acta Pedologica Sinica,2019,56(1):78—89. [陳劍科,袁大剛,晏昭敏,等. 測色儀與中國標準土壤色卡測定土壤顏色比較——以川中丘陵區為例[J]. 土壤學報,2019,56(1):78—89.]

[ 2 ] Li Y C,Pan K,Wang C K,et al. PLSR-based prediction of soil color and its comparison with color space conversion method[J]. Acta Pedologica Sinica,2018,55(6):1411—1421. [李怡春,潘愷,王昌昆,等. 基于PLSR的土壤顏色預測方法及其與色系轉換法的對比研究[J]. 土壤學報,2018,55(6):1411—1421.]

[ 3 ] He L,Sun Y B,An Z S. Changing color of Chinese loess:Controlling factors and paleocliamtic significances[J]. Geochimica,2010,39(5):447—455. [何柳,孫有斌,安芷生. 中國黃土顏色變化的控制因素和古氣候意義[J]. 地球化學,2010,39(5):447—455.]

[ 4 ] Chen J,Yang T B,Zeng B,et al. Chroma characteristics and its paleoclimatic significance in Pamir loess section,China[J]. Acta Sedimentologica Sinica,2018,36(2):333—342. [陳杰,楊太保,曾彪,等. 中國帕米爾地區黃土上部色度變化特征及古氣候意義[J]. 沉積學報,2018,36(2):333—342.]

[ 5 ] Hu X F,Du Y,Guan C L,et al. Color variations of the Quaternary Red Clay in Southern China and its paleoclimatic implications[J]. Sedimentary Geology,2014,303:15—25.

[ 6 ] РозановБ Г. Soil morphology[M]. Wang H Q,Zheng J. Trans. Beijing:Science Press,1998:223—240.[羅扎諾夫. 土壤形態學[M]. 王浩清,鄭軍. 譯. 北京:科學出版社,1998:223—240.]

[ 7 ] Hseung Y,Li Q K. Chinese soil[M]. Beijing:Science Press,1987:20—26. [熊毅,李慶逵. 中國土壤[M]. 北京:科學出版社,1987:20—26.]

[ 8 ] Sun Y B,He L,Liang L J,et al. Changing color of Chinese loess:Geochemical constraint and paleoclimatic significance[J]. Journal of Asian Earth Sciences,2011,40(6):1131—1138.

[ 9 ] Lü B,Liu X M,Zhao G Y,et al. Mechanism of magnetic minerals transformation of subtropical red soils derived from granite weathering crust:Comprehensive analysis base on non-magnetic indicators and rock magnetism[J]. Quaternary Sciences,2016,36(2):367—378. [呂鑌,劉秀銘,趙國永,等. 亞熱帶地區花崗巖風化殼上發育紅土的磁性礦物轉化機制——基于非磁學指標和巖石磁學的綜合分析[J]. 第四紀研究,2016,36(2):367—378.]

[ 10 ] Yang S L,Fang X M,Li J J,et al. Transformation functions of soil color and climate [J]. Science in China Series D:Earth Sciences,2001,31(S1):175—181. [楊勝利,方小敏,李吉均,等. 表土顏色和氣候定性至半定量關系研究[J]. 中國科學:D輯:地球科學,2001,31(S1):175—181.]

[ 11 ] Robertson A R. The CIE 1976 color-difference formulae[J]. Color Research & Application,1977,2(1):7—11.

[ 12 ] Chen Y M,Chen X S,Gong H L,et al. Soil color-a new sensitive indicator for climatic change[J]. Arid Land Geography,2006,29(3):309—313. [陳一萌,陳興盛,宮輝力,等. 土壤顏色——一個可靠的氣候變化代用指標[J]. 干旱區地理,2006,29(3):309—313.]

[ 13 ] Shi P H,Yang T B,Tian Q C,et al. Chroma chracteristics in the loess-paleosol at Jingyuan section and its signification to paleocliamete[J]. Journal of Lanzhou University:Natural Sciences,2012,48(2):15—23. [石培宏,楊太保,田慶春,等. 靖遠黃土—古土壤色度變化特征分析及古氣候意義[J]. 蘭州大學學報:自然科學版,2012,48(2):15—23.]

[ 14 ] Yang S L,Ding Z L. Color reflectance of Chinese loess and its implications for climate gradient changes during the last two glacial-interglacial cycles[J]. Geophysical Research Letters,2003,30(20):1182—1200.

[ 15 ] Li Y,Song Y G,Wang Q S. Chroma characteristics in the Zhaosu loess section and its paleoclimatic significance[J]. Journal of Earth Environment,2014,5(2):67—75. [李越,宋友桂,王千鎖. 新疆昭蘇黃土剖面色度變化特征及古氣候意義[J]. 地球環境學報,2014,5(2):67—75.]

[ 16 ] Xia Y F,Wang Y J,Chen J. Systematic study on reflectance spectrum of Xiashu loess in lijiagang,Nanjing[J]. Acta Pedologica Sinica,2000,37(4):443—448. [夏應菲,汪永進,陳峻. 李家崗下蜀黃土剖面的反射光譜研究[J]. 土壤學報,2000,37(4):443—448.]

[ 17 ] Liu F,Wang H,Qin Y F,et al. Chroma characteristics of the Zhoujiashan Xiashu loess profile in Nanjing and its significance[J]. Marine Geology & Quaternary Geology,2015,35(5):143—151. [劉峰,王昊,秦藝帆,等. 南京周家山下蜀黃土色度特征及其意義[J]. 海洋地質與第四紀地質,2015,35(5):143—151.]

[ 18 ] Zhu L D,Zhou S Z,Li F Q,et al. Climatic implication of the chroma of JL red earth section in the Lushan mountain[J]. Tropical Geography,2007,27(3):193—197,202. [朱麗東,周尚哲,李鳳全,等. 廬山JL紅土剖面的色度氣候意義[J]. 熱帶地理,2007,27(3):193—197,202.]

[ 19 ] Zhu L D,Liu M Y,Gu X J,et al. Environmental implication of the color index of the plinthitic red earth in Jinhua-Quzhou Basin[J]. Marine Geology & Quaternary Geology,2014,34(3):133—141. [朱麗東,劉名瑜,谷喜吉,等. 金衢盆地網紋紅土色度及其環境意義[J]. 海洋地質與第四紀地質,2014,34(3):133—141.]

[ 20 ] Ji H L,Zhou W J,Zhang Y P,et al. Relationship between soil color and climatic factors in Yunnan[J]. Journal of Yunnan University(Natural Sciences Edition),2013,35(s2):352—358. [姬紅利,周文君,張一平,等. 云南土壤色度與海拔及氣候的關系研究[J]. 云南大學學報(自然科學版),2013,35(s2):352—358.]

[ 21 ] Wu Y,Qiu S F,Fu S Q,et al. Pleistocene climate change inferred from multi-proxy analyses of a loess-paleosol sequence in China[J]. Journal of Asian Earth Sciences,2018,154:428—434.

[ 22 ] Gao P K,Pang J L,Huang C C,et al. Chroma characteristics and its significances of the Chafangcun loess-paleosol profile in southeast Shaanxi,China[J]. Acta Sedimentologica Sinica,2015,33(3):537—542. [高鵬坤,龐獎勵,黃春長,等. 陜南丹鳳茶房村黃土—古土壤剖面色度參數特征[J]. 沉積學報,2015,33(3):537—542.]

[ 23 ] Feng L W,Wu K N,Zha L S,et al. Chroma characteristics and its climatic significance of Yangshao culture relic[J]. Ecology and Environmental Sciences,2015,24(5):892—897. [馮力威,吳克寧,查理思,等. 仰韶文化遺址區古土壤色度特征及其氣候意義[J]. 生態環境學報,2015,24(5):892—897.]

[ 24 ] Miao Y F,Yang S L,Zhuo S X,et al. Relationship between the color of surface sediments and precipitation in arid northwest China[J]. Marine Geology & Quaternary Geology,2013,33(4):77—85. [苗運法,楊勝利,卓世新,等. 我國西北干旱區現代地表沉積物顏色指標與降水關系[J]. 海洋地質與第四紀地質,2013,33(4):77—85.]

[ 25 ] Yan Y Y,An C R,Miao Y F,et al. Relationship between color index of modern surface sediment and climate parameters in the region of Xinjiang and Qinghai[J]. Arid Land Geography,2017,40(2):355—364. [嚴永耀,安聰榮,苗運法,等. 新疆青海地區現代地表沉積物顏色指標與氣候參數關系[J]. 干旱區地理,2017,40(2):355—364.]

[ 26 ] Cui D,Rong X,Wang X L,et al. Quantitative study on the correlation between the redness degree in soil colour and mean annual precipitation in China[J]. Agricultural Science&Technology and Equipment,2011(10):6—7,10. [崔東,榮雪,王曉磊,等. 中國土壤顏色與氣候指標的定量研究[J]. 農業科技與裝備,2011(10):6—7,10.]

[ 27 ] Zhang M M,Chen Q,Ye W,et al. Environmental changes in Jinhua-Quzhou basin:A study based on the recording of aggradation red earth’s multi-index[J]. Journal of Subtropical Resources and Environment,2015,10(1):1—9. [張萌萌,陳渠,葉瑋,等. 金衢盆地加積紅土多指標記錄的環境變化[J]. 亞熱帶資源與環境學報,2015,10(1):1—9.]

[ 28 ] Wang H Y,Pang J L,Huang C C,et al. Chroma characteristics and paleoclimatic reconstruction of the loess-paleosol profile at Tuojiawan in Yunxi County,Hubei Province[J]. Journal of Soil and Water Conservation,2017,31(2):151—156. [王海燕,龐獎勵,黃春長,等. 鄖西縣庹家灣黃土剖面色度參數特征及其古氣候重建[J]. 水土保持學報,2017,31(2):151—156.]

[ 29 ] Ren S F. The environment information and spectral reflectance characteristic recorded by Xiashu Loess in Nanjing,China[D]. Shanghai:East China Normal University,2010. [任少芳. 下蜀黃土地層的色度特征及環境信息研究[D]. 上海:華東師范大學,2010.]

[ 30 ] Yang D,Pang J L,Zhou Y L,et al. Chroma characteristics and its significance of the Junwangcun loess-paleosol profile in the Hanzhong basin[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2018,57(1):93—101. [楊丹,龐獎勵,周亞利,等. 漢中盆地軍王村黃土-古土壤剖面的色度特征及機理[J]. 中山大學學報(自然科學版),2018,57(1):93—101.]

[ 31 ] Wang Q S,Song Y G,Li J J,et al. Characteristics of color in chaona section and its paleoclimatic significance during the last glacial-interglacial cycle[J]. Scientia Geographica Sinica,2015,35(11):1489—1494. [王千鎖,宋友桂,李吉均,等. 末次冰期-間冰期旋回朝那黃土顏色特征及古氣候意義[J]. 地理科學,2015,35(11):1489—1494.]

[ 32 ] He Y. The loess research on magnetic characteristics and environmental evolution in Azov region of Russia and Pamir region of China since MIS5[D]. Lanzhou:Lanzhou University,2016. [何毅. 俄羅斯亞速海地區與中國帕米爾地區MIS5以來黃土磁性特征及環境演變研究[D]. 蘭州:蘭州大學,2016.]

[ 33 ] Hu P X,Liu Q S. The production and transformation of magnetic minerals during pedogenesis and its paleoclimate significance[J]. Quaternary Sciences,2014,34(3):458—473. [胡鵬翔,劉青松. 磁性礦物在成土過程中的生成轉化機制及其氣候意義[J]. 第四紀研究,2014,34(3):458—473.]

[ 34 ] Li J H. Stratigraphy(Lithostratic)of Fujian Province[M]. Wuhan:China University of Geosciences Press,1997. [李兼海,福建省地質礦產局. 福建省巖石地層[M]. 武漢:中國地質大學出版社,1997.]

[ 35 ] Ji J F,Chen J,Balsam W,et al. Quantitative analysis of hematite and goethite in the Chinese loess-paleosol sequences and its implication for dry and humid variability[J]. Quaternary Sciences,2007,27(2):221—229. [季峻峰,陳駿,Balsam William,等. 黃土剖面中赤鐵礦和針鐵礦的定量分析與氣候干濕變化研究[J]. 第四紀研究,2007,27(2):221—229.]

[ 36 ] Jiang Z X,Liu Q S. Factors controlling the Al content in Al-substituted hematite and its environmental significances[J]. Quaternary Sciences,2012,32(4):608—614. [姜兆霞,劉青松. 影響赤鐵礦中鋁替代量的因素及其環境意義探討[J]. 第四紀研究,2012,32(4):608—614.]

[ 37 ] Zhou W,Ji J F,Balsam W,et al. Determination of goethite and hematite in red clay by diffuse reflectance spectroscopy[J]. Geological Journal of China Universities,2007,13(4):730—736. [周瑋,季峻峰,Balsam William,等. 利用漫反射光譜鑒定紅粘土中針鐵礦和赤鐵礦[J]. 高校地質學報,2007,13(4):730—736.]

[ 38 ] Torrent J,Barrón V,Liu Q S. Magnetic enhancement is linked to and precedes hematite formation in aerobic soil[J]. Geophysical Research Letters,2006,33(2):140—165.

[ 39 ] Wang T,Liu X M,Lü B,et al. Miocene paleosol in Sydney,Australia and its paleoclimatic significances. Quaternary Sciences,2015,35(4):997—1005. [王濤,劉秀銘,呂鑌,等. 澳大利亞悉尼中新世古土壤形成時期的古氣候特征. 第四紀研究,2015,35(4):997—1005.]

[ 40 ] Lu S G,Yu J Y. Progress in soil magnetism and its application[J]. Progress in Soil Science,1991,19(5):1—8. [盧升高,俞勁炎. 土壤磁學及其應用研究進展[J].土壤學進展,1991,19(5):1—8.]

[ 41 ] Ding M,Pang J L,Huang C C,et al. Chroma characteristics and its climatic significance in Holocene loess-paleosol sequence—A case study of the Holocene Liangcun profile in the western Guanzhong basin[J]. Journal of Shaanxi Normal University(Natural Science Edition),2010,38(5):92—97. [丁敏,龐獎勵,黃春長,等. 全新世黃土-古土壤序列色度特征及氣候意義——以關中平原西部梁村剖面為例[J]. 陜西師范大學學報(自然科學版),2010,38(5):92—97.]

[ 42 ] Dai S,Liu J W,Zhang M Z,et al. Climate change during 140.66-124.19 Ma recorded by the color of the sediments of the Hekou group from Lanzhou-Minhe basin[J]. Acta Geologica Sinica,2011,85(6):1058—1067. [戴霜,劉俊偉,張明震,等. 蘭州-民和盆地八盤峽剖面河口群沉積物色度紀錄的140.66-124.19Ma間氣候變化[J]. 地質學報,2011,85(6):1058—1067.]

[ 43 ] Long X Y,Ji J F,Balsam W. Rainfall-dependent transformations of iron oxides in a tropical saprolite transect of Hainan Island,South China:Spectral and magnetic measurements[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres,2011,116(F3):F03015.

[ 44 ] Long X Y,Ji J F,Barrón V,et al. Climatic thresholds for pedogenic iron oxides under aerobic conditions:Processes and their significance in paleoclimate reconstruction[J]. Quaternary Science Reviews,2016,150:264—277.

Latitudinal Variation Characteristics of Soil Color in Different Spatial Extents and Their Climatic Significance

ZHENG Xingfen1, 2, Lü Bin1, 2, 3?, CHEN Zixuan1, 2, LIU Xin1, 2

(1. State Key Laboratory for Subtropical Mountain Ecology of the Ministry of Science and Technology and Fujian Province, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China; 2. School of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China; 3. Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)

This study was intended to explore spatial variation of soil color parameters and reliability of the parameter being used as an alternative indicator of climate change.In this study, color analysis of the soils developed under different climatic conditions was carried out. The soil profiles studied in this paper were scattered in the range geographically from 23.79°N to 64.72°N, and from 38.52°E to 148.45°W, striding across the low latitude, mid-latitude and high latitude.Among the total of 32 soil profiles, 9 had data derived from the literature and the remaining 23 sections were collected from Fujian, the Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture in the West Sichuan Plateau, Siberian of Russia, and Alaska of the USA.The soil profiles were distributed one each in Zhao’an, Yunxiao, Changtai, Hui’an, Putian, Fuqing, Zhangping, Quanzhou, Changting, Ninghua, Lianjiang, Minqing, Shaxian, Mingxi, Ningde, Taining, Jian'ou, Zhenghe, Songxi, Wuyishan, the Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture, Siberian of Russia, and central Alaska. As the soil profiles were distributed extensively in such a huge region, they divesified greatly in soil type, and developed separately in a huge variety of climatic conditions, including humid subtropical climate, temperate continental climate and Qinghai-Tibet Plateau climate, etc., which differed sharply in annual mean precipitation and annual mean temperature.Results show: (1) on a small spatial scale, soil color parameters are complex in variation and not so significantly related to climate, while on a large spatial scale, soil color parameters exhibit a certain trend of varying with latitude. Redness (a*) of the soils declines with increasing latitude, while yellowness (b*) does a fitting curve with latitude quite similar to a parabola with an upward opening. The ratio of yellowness to redness (b*/a*) increases approximate linearly with increasing latitude; (2) Color parameters of the soil profiles are more or less related to climatic factors (annual mean precipitation and annual mean temperature); the coorelation coefficient of b*/a*with annual mean temperature is the highest. The coorelation coefficient of a*with annual mean precipitation is slightly higher than that of b*/a*, but a*is more likely to be affected by other factors.Therefore, the soil chroma parameter b*/a*is quite sensitive to spatial variation of soil color, so is a suitable indicator of climate changes.

Soil; Color; Spatial change; Climate

P934;O432.3

A

10.11766/trxb201905040582

鄭興芬,呂鑌,陳梓炫,劉鑫. 不同空間范圍土壤色度的緯向變化特征及其氣候意義[J]. 土壤學報,2020,57(5):1186–1196.

ZHENG Xingfen,Lü Bin,CHEN Zixuan,LIU Xin. Latitudinal Variation Characteristics of Soil Color in Different Spatial Extents and Their Climatic Significance[J]. Acta Pedologica Sinica,2020,57(5):1186–1196.

* 國家自然科學基金項目(41877435,41772180 和41402149)和福建師范大學創新團隊項目(IRTL1705)資助Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos. 41877435,41772180,41402149)and Innovation Research Team Fund of Fujian Normal University(No. IRTL1705)

,E-mail:lvbin@fjnu.edu.cn

鄭興芬(1993—),女,廣東惠州人,碩士,主要從事環境磁學研究。E-mail:zhengxingfeny@163.com

2019–05–04;

2019–08–14;

優先數字出版日期(www.cnki.net):2019–09–23

(責任編輯:檀滿枝)

猜你喜歡
研究
FMS與YBT相關性的實證研究
2020年國內翻譯研究述評
遼代千人邑研究述論
視錯覺在平面設計中的應用與研究
科技傳播(2019年22期)2020-01-14 03:06:54
關于遼朝“一國兩制”研究的回顧與思考
EMA伺服控制系統研究
基于聲、光、磁、觸摸多功能控制的研究
電子制作(2018年11期)2018-08-04 03:26:04
新版C-NCAP側面碰撞假人損傷研究
關于反傾銷會計研究的思考
焊接膜層脫落的攻關研究
電子制作(2017年23期)2017-02-02 07:17:19
主站蜘蛛池模板: 色综合激情网| 激情视频综合网| 久久亚洲国产最新网站| 成人一级免费视频| 91麻豆精品国产高清在线| 1024国产在线| 国产喷水视频| 欧美日韩免费| 伊人丁香五月天久久综合 | 中文字幕欧美日韩高清| 国产日本一线在线观看免费| 激情六月丁香婷婷| 国产精品视屏| 黄色在线网| 91精品专区国产盗摄| 国产视频只有无码精品| 国内精品91| 综合色亚洲| 国产精品成人观看视频国产| 国产一区三区二区中文在线| 欧美精品一区二区三区中文字幕| 午夜免费视频网站| 无码又爽又刺激的高潮视频| 中日无码在线观看| 欧美黄网站免费观看| 国产成人调教在线视频| 国产三级韩国三级理| 99久久国产综合精品2023| 青青青视频蜜桃一区二区| 美女无遮挡免费网站| 精品夜恋影院亚洲欧洲| 91在线精品麻豆欧美在线| 亚洲精品第1页| 国产精品性| 国产黑丝视频在线观看| 国产精品精品视频| 国产精品自在线天天看片| 国产成人免费手机在线观看视频| 亚洲精品视频在线观看视频| 久久久久青草大香线综合精品| 天天爽免费视频| 欧美黑人欧美精品刺激| 国产三级毛片| 亚洲精品在线91| 男人天堂亚洲天堂| 91网在线| 成年人免费国产视频| 国产成年女人特黄特色大片免费| 亚洲男女天堂| 精品人妻一区二区三区蜜桃AⅤ| 无码啪啪精品天堂浪潮av| 热伊人99re久久精品最新地| 怡红院美国分院一区二区| 国产亚洲精品97AA片在线播放| 国产青青操| 国产乱子伦无码精品小说| 亚洲成人黄色网址| 亚洲 成人国产| 久久精品无码国产一区二区三区| 亚洲一区二区黄色| 9啪在线视频| 国产精品亚洲专区一区| 伊人蕉久影院| 日本免费一区视频| 免费观看亚洲人成网站| 日韩欧美高清视频| 最近最新中文字幕免费的一页| 91偷拍一区| 欧美精品三级在线| 欧美福利在线播放| 国产乱子伦手机在线| 夜精品a一区二区三区| 欧美精品啪啪一区二区三区| 四虎精品国产AV二区| 激情六月丁香婷婷| 亚洲综合专区| 99久久精品国产麻豆婷婷| 亚洲精品动漫| 911亚洲精品| 嫩草国产在线| 精品福利视频网| 亚洲swag精品自拍一区|