全 文 ：中国生态农业学报 2009年 5月 第 17卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2009, 17(3): 416−422


李瑜琴(1980~), 女, 博士, 主要研究方向为环境变迁。E-mail: liyuqin1014@stu.snnu.edu.cn
收稿日期: 2008-06-03 接受日期: 2008-10-09
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00416
泾河上游全新世黄土−古土壤序列微量元素
分布特征及环境变化
李瑜琴
(陕西师范大学旅游与环境学院 西安 710062)
摘 要 在野外考察的基础上, 对泾河上游赵家村全新世黄土-古土壤剖面进行系统采样, 利用 X-Ray荧光光
谱仪测定了 Ba、Zn、Cu、Pb、Cr、Rb、Sr、Co、Th、Zr等 10个微量元素的含量及其变化, 并与磁化率、粒
度进行了相关性分析, 研究表明大部分微量元素如 Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr在古土壤层(S0)中富集, 而
在马兰黄土层(L1)中含量较低; 而 Pb、Cr、Sr 在古土壤层中含量低于马兰黄土层。同时, 微量元素 Ba、Zn、
Cu、Rb、Co、Th、Zr与磁化率、黏粒(<0.005 mm)含量呈正相关, 与粗粉沙(0.01~0.05 mm)含量呈负相关; 而
元素 Pb、Cr、Sr 与黏粒、磁化率呈负相关, 与粗粉沙呈正相关关系。在古土壤成壤改造过程中, 由于有机质
含量显著增加, 络合-螯合作用增大, 加之黏粒胶体的吸附作用, 导致大多数微量元素在古土壤层的相对富集;
而元素 Cr性质稳定, 在整个剖面的波动较小; Sr含量在全新世黄土层(L0)和表土层(TS)中逐渐升高, 主要是由
于气候暖干化日趋严重, 表土层碱性增强, CaCO3淋溶作用明显减弱; Pb元素在表土层含量较高的主要原因是
工业“三废”排放、金属采矿和冶炼、煤炭和石油的燃烧以及汽车尾气排放等人类活动的干扰。
关键词 泾河上游 黄土-古土壤序列 微量元素 全新世 环境变化
中图分类号: X53 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)03-0416-07
Distribution of trace elements in Holocene loess-paleosol sequence and
environmental change in the upper reaches of Jinghe River
LI Yu-Qin
(College of Tourism and Environmental Sciences, Shaanxi Normal University, Xi′an 710062, China)
Abstract Based on field survey, samples of Holocene loess-paleosol sequence were systematically collected at the Zhaojiacun
(ZJC) site in the upper reaches of Jinghe River. The contents of Ba, Zn, Cu, Pb, Cr, Rb, Sr, Co, Th and Zr were then determined by
X-Ray fluorescence and compared with magnetic susceptibility and particle-size distribution. It is noted that most of the trace ele-
ments including Ba, Zn, Cu, Rb, Co, Th and Zr accumulate in paleosol layer (S0) and drop in Malan loess layer (L1). The correlation
coefficients of element content with magnetic susceptibility and clay (<0.005 mm) content are positive, while they are negative with
coarse silt (0.01~0.05 mm) content. But the trace elements of Pb, Cr and Sr are high in Malan loess, low in paleosol. They have a
negative correlation with magnetic susceptibility and clay content, but are positively related with coarse silt content. During Holo-
cene megathermal epoch, the contents of trace elements are higher in paleosol than in loess because of strong pedogenesis, adsorption
and complexity. Cr is largely stable, only weakly fluctuating in the entire sequence. Sr content is high in Holocene loess (L0) layer
and the topsoil (TS) because of warming and drying climate, strong topsoil alkalescence and weak CaCO3 eluviation. High Pb con-
tent in the topsoil is mainly due to human activity such as “three-waste” discharge, mining and smelting of metals, coal and petro-
leum combustion, and automobil exhaust emission.
Key words Upper reaches of Jinghe River, Loess-paleosol sequence, Trace element, Holocene, Environment change
(Received June 3, 2008; accepted Oct. 9, 2008)
第 3期 李瑜琴: 泾河上游全新世黄土−古土壤序列微量元素分布特征及环境变化 417


表生环境中元素的迁移和富集是环境变化的直
接结果。许多学者对农田、城市以及矿区等地土壤
的一些敏感元素的地球化学行为与污染评价进行了
大量研究[1−9], 但这些研究多局限于现代表土层, 且
研究的时间尺度较小。同时, 前人利用一系列代用
指标对黄土高原进行了古气候与成壤环境的研究 ,
并取得了丰硕成果 [10−13], 但对泾河上游地区黄土−
古土壤剖面微量元素动态变化的研究较少。本文通过
对甘肃省平凉市赵家村(ZJC)全新世黄土−古土壤剖面
若干微量元素含量分布及其变化规律的研究, 揭示
该地区微量元素的动态演变, 以及万年时间尺度上的
环境变化, 对区域现代环境污染评价具有指导意义。
1 研究地概况及剖面特征
甘肃平凉地区属于泾河上游黄土高原丘陵沟壑
区, 半干旱大陆性气候, 海拔约 890~2 857 m, 年均
气温 7.8 ℃, 年均降水量 511.2 mm, 平均日照总时
数 2 144~2 380 h, 无霜期 156~188 d。研究地点
(106°52′57.8″E, 35°34′51.9″N)位于泾河北岸草峰塬
中部, 塬面海拔 1 518 m, 塬面积约 71 km2。所选ZJC
剖面地层出露良好, 层序清楚, 自然植被已不存在,
目前为农田景观。自地表向下以 2 cm间隔连续采样,
共采集样品 150个。
通过野外宏观形态特征的观察, 结合土壤学、
地层学和沉积学, 对 ZJC 剖面进行地层划分和描述
(表 1)。其中, 颜色用标准比色卡鉴定。
2 研究方法
磁化率的测定采用英国 Bartington 公司生产的
MS-2型磁化率仪。自然风干样品在不损伤颗粒结构
的前提下进行粗研磨, 精确称量 10 g(精度为 0.000 1
g), 并置于无磁性样品盒进行测量。对每个样品进行
低频(0.47 kHz)磁化率和高频(4.7 kHz)磁化率的测定,
连续测量 3 次, 取平均值, 测量精度为 0.1。频率磁
化率(Xfd)反映了样品产生磁化率值的变化程度, 其
计算式[14]为:
Xfd = (Xlf −Xhf)/Xlf ×100% (1)
式中, Xlf为低频(0.47 kHz)磁化率, Xhf为高频(4.7 kHz)
磁化率, 单位为 10−8 m3·kg−1。
微量元素分析用荷兰 Panalytical 公司生产的
PW2403 型 X-Ray 荧光光谱仪。待测样品研磨至粒
径小于 74 μm, 用 YY-60 型压样机制成样片。在
测量过程中加入国家标准土壤参比物质 GSS-1 和
GSD-12进行误差控制, 实测值和参考值的相对误差
RSD 均小于 10%。样品粒度分析采用英国 Malvern
公司生产的 Mastersizer-S 型激光粒度仪, 前处理加
入 10% H2O2和 10% HCl充分反应, 去除有机质和次
生碳酸盐, 使样品中的黏粒充分分散[15]。数据统计
采用 Excel软件, 相关性分析应用 SPSS软件。
3 结果与分析
3.1 磁化率变化及环境指示
从图 1磁化率曲线可知, ZJC剖面高频磁化率低
于低频磁化率, 二者变化趋势基本一致。其中, 低
频 磁 化 率 值 变 化 范 围 在 43.8×10−8~108.7×10−8
m3·kg−1 之间。结合地层的划分可以看出, 马兰黄
土层 (L1)磁化率最低 , 其值介于 43.8×10−8~66.3×
10−8 m3·kg−1 之间, 平均值为 49.5×10−8 m3·kg−1;
而全新世古土壤层 (S0)低频磁化率的变幅在
75.2×10−8~108.7×10−8 m3·kg−1 之间, 为高磁化率区
间, 其平均值为 88.2×10−8 m3·kg−1; 过渡性黄土层
(Lt)、全新世黄土层(L0)和表土层(TS)的磁化率平均
值分别为 58.5×10−8 m3·kg−1、86.4×10−8 m3·kg−1
和 75.7×10−8 m3·kg−1。磁化率反映磁性矿物含量的
高低。黄土中的铁磁性矿物主要是磁铁矿(Fe3O4)和赤
铁矿(Fe2O3), 而古土壤在成壤改造过程中形成磁赤
铁矿, 导致其磁性增加, 磁化率明显高于黄土[9,16]。
频率磁化率与磁化率曲线变化趋势基本相似。
ZJC 剖面各层位频率磁化率平均值依次为马兰黄土
层(L1)为 4.5%, 过渡性黄土层(Lt)为 5.7%, 古土壤层

表 1 平凉 ZJC剖面黄土−古土壤序列地层划分与特征
Tab.1 Pedostratigraphic subdivision and pedological features of the ZJC loess-paleosol sequence at Pingliang
土层深度
Soil depth (cm)
地层和符号
Pedostratigraphy and symbol
颜色
Color
结构与特征
Structure and characteristics
0~40 表土层(TS) Topsoil 浊橙色 (10YR6/4) 团粒结构, 近地表 20 cm 为现代耕作土壤, 粉沙黏土质地, 有一定的蚯蚓粪粒, 存在大量根系。
40~105 全新世黄土层(L0) Holocene loess 浊黄橙色 (10YR6/3) 均质结构, 含有一定的团粒和蚯蚓粪粒, 少量碳酸盐粉霜。
105~200 全新世古土壤层(S0) Paleosol 浊棕色 (5YR6/3)
团粒结构 , 有大量白色钙质粉霜 , 土层深厚 , 干燥剖面呈
紫色色调, 上下界限比较清楚。
200~270 过渡性黄土(Lt) Transitional loess 浊橙色 (10YR7/3)
块状结构 , 存在虫孔和根孔 , 下部有白色钙斑 , 偶见碳酸
钙结核, 直径 0.5 cm左右。
270~300 马兰黄土层(L1) Malan Loess 浊黄橙色 (10YR7/4) 均质结构, 质地疏松, 粉沙质地, 含有细小孔隙, 未见底。

418 中国生态农业学报 2009 第 17卷



图 1 平凉 ZJC剖面黄土−古土壤序列磁化率与滑动平均曲线
Fig.1 Magnetic susceptibility and moving-average in the ZJC loess-paleosol sequence at Pingliang

(S0)为 7.4%, 全新世黄土层(L0)为 6.8%, 表土层(TS)
为 6.6%。古土壤层(S0)频率磁化率仍然呈现高值, 马
兰黄土层(L1)频率磁化率最低, 过渡层(Lt)的频率磁
化率介于二者之间。频率磁化率随着磁化率增高而
增高, 主要是由于成壤改造过程中有一定量的超顺
磁颗粒产生。根据滑动平均曲线可得, 过渡层(Lt)磁
化率波动幅度最大, 介于 6.8%~4.5%之间, 主要是
这一时期气候不稳定性造成的。
3.2 微量元素含量变化及环境指示
ZJC剖面选取 Ba、Zn、Cu、Pb、Cr、Rb、Sr、
Co、Th、Zr等 10个微量元素进行分析(图 2)。从表 2
可以看出 , Ba 元素含量变化范围在 471.7~516.4
mg·kg−1 之间, 在全新世古土壤层(S0)中呈现高值,
平均值达 501.0 mg·kg−1, 在表土层(TS)和过渡性黄
土层(Lt)中呈现低值, 平均值为 485.1 mg·kg−1 和
485.7 mg·kg−1, 而马兰黄土层(L1)、全新世黄土层
(L0)的含量介于二者之间。Zn 元素含量变化范围
在 57.4~66.7 mg·kg−1 之间 , 最高值出现在剖面
106 cm 处, 古土壤层(S0)中含量高, 平均值达 63.1
mg·kg−1, 而表土层(TS)和黄土层(L0、Lt、L1)含量
都比较低。Cu 元素在古土壤中含量最高, 平均值达
25.9 mg·kg−1, 最高可达 27.7 mg·kg−1, 而表土层
(TS)和黄土层(L0、Lt、L1)含量低, 且变化幅度小。
Pb 元素含量曲线在全新世古土壤层 (S0)波动较
大 , 在其顶部 108 cm 层位出现最大值 , 即 22.0
mg·kg−1, 其下部 166 cm层位出现低谷, 最低值为
15.2 mg·kg−1, 在 S0/Lt界面出现突变, 全新世黄土
层(L0)中含量最高, 达 20.5 mg·kg−1, 过渡性黄土层
(Lt)和表土层(TS)含量较高, 分别为 20.0 mg·kg−1和
19.7 mg·kg−1, 马兰黄土层 (L1)平均含量为 18.1
mg·kg−1。Cr 元素在马兰黄土层(L1)的平均含量为
93.0 mg·kg−1, 明显高于其他层位, 其中, 古土壤层
(S0)、表土层(TS)和黄土层(L0)平均含量都小于 83
mg·kg−1, 过渡层(Lt)含量为 86.6 mg·kg−1。Rb 元
素含量曲线变化趋势与 Cu 元素相似, 古土壤层(S0)
含量较高, 平均值为 106.3 mg·kg−1, 马兰黄土层
(L1)含量较低, 平均值为 97.6 mg·kg−1。Sr 元素在
各层中的含量从大到小依次为过渡层(Lt)＞表土层
(TS)＞马兰黄土层(L1)＞全新世黄土层(L0)＞古土壤
层(S0), 峰值出现在 200 cm 处。Co元素含量在整个
剖面波动幅度小 , 古土壤层 (S0)和表土层 (TS)
含量最高, 达 15.4 mg·kg−1, 现代黄土层(L0)和过
渡层(Lt)含量较高 , 分别为 15.0 mg·kg−1 和 14.2
mg·kg−1, 而马兰黄土层(L1)最低, 平均含量为 13.4
mg·kg−1。Th元素含量在 7.6~12.7 mg·kg−1之间变
化, 峰值出现在表土层(TS)。Zr元素含量在马兰黄
土层(L1)和过渡黄土层(Lt)含量较低, 平均值分别为
219.4 mg·kg−1和 222.5 mg·kg−1, 而全新世黄土层
(L0)和表土层(TS)含量较高, 分别为 259.9 mg·kg−1
和 248.2 mg·kg−1。
第 3期 李瑜琴: 泾河上游全新世黄土−古土壤序列微量元素分布特征及环境变化 419




图 2 平凉 ZJC剖面黄土−古土壤序列微量元素含量变化曲线
Fig.2 Content of the trace element in the ZJC loess-paleosol sequence at Pingliang

从曲线变化趋势看, Ba、Zn、Cu、Rb元素含量
曲线呈现单峰状 , 峰值均出现在全新世古土壤层
(S0), Pb、Sr和 Th元素曲线呈双峰状, Zr元素呈现出
3峰状, Co和 Cr元素在剖面分布相对比较稳定, 曲
线波动幅度较小, Cr 含量只在马兰黄土层(L1)显著
升高。由表 2可知, ZJC剖面各层 Ba、Cu、Cr、Co、
Zr 元素含量平均值均明显高于典型黄土背景值, 而
Zn、Pb、Th元素含量平均值低于典型黄土背景值, Rb
元素平均含量在古土壤层(S0)和全新世黄土层(L0)中
高于背景值, 其余层位则低于背景值, Sr 元素平均
含量在古土壤层(S0)中的含量低于背景值 , 而在其
他层位中的含量高于背景值。在 Ba-Rb-Sr、Cr-Co-Th
和 Cr-Co-Zr 三角图中, ZJC 剖面这些元素分布比较
集中, 四者相关性极显著(图 3)。其中, 在 Ba-Rb-Sr
三角图中, 3种元素的点子集中分布于右下角, 表明
Ba、Rb、Sr之间 Sr的影响力最小。在 Cr-Co-Th三
角图中, 3 种元素的点子集中分布于右下角, 表明
Cr、Co、Th三者中影响最小的是 Th元素。在Cr-Co-Zr
三角图中, 3种元素的点子集中分布于左下角, 且靠
近 Cr 轴, 表明 Cr、Co、Zr 三者中影响较大的是 Cr
元素, Co元素影响最小。
根据元素含量与粒度相关性分析结果(表 3), 大
部分元素与黏粒(＜0.005 mm )含量显著正相关, 与
粗粉沙(0.01~0.05 mm)含量呈负相关, 而元素 Pb、
Cr、Sr 与黏粒呈现负相关, 与粗粉沙呈现正相关关
系, 表明稀有元素 Pb、Cr、Sr主要集中分布于黄土
粉沙粒组的碎屑矿物中。黏粒含量与磁化率的相关
系数高达 0.94, 二者呈现极显著正相关。土壤磁性
可由典型的磁性矿物如磁铁矿、赤铁矿等产生, 或
可以由亲铁元素如 Sr、Mn、Ni、Co、Cr 等形成的
420 中国生态农业学报 2009 第 17卷


表 2 平凉 ZJC剖面黄土−古土壤序列微量元素含量分布与变化
Tab.2 Variation and distribution of trace element content in the ZJC loess-paleosol sequence at Pingliang mg·kg−1
元素
Element
TS (n=21) L0 (n=32) S0 (n=48) Lt (n=35) L1 (n=14)
中国典型黄土元素
含量背景值[17]
Background of the element con-
tent in the Chinese typical loess
Ba 471.7~498.81) 478.1~499.1 474.1~516.4 473.4~500.8 480.6~498.9 485
485.12) 489.5 501.0 485.7 488.6
0.0153) 0.011 0.023 0.014 0.012
Zn 59.0~61.8 59.7~65.0 58.9~66.7 57.4~60.7 58.3~60.2 65.4
60.2 61.4 63.1 59.3 59.1
0.013 0.017 0.035 0.015 0.010
Cu 22.9~24.4 23.2~25.7 24.4~27.7 22.9~24.8 22.8~24.7 22.5
23.8 24.1 25.9 23.9 23.5
0.018 0.022 0.031 0.018 0.027
Pb 18.5~21.6 19.2~21.7 15.2~22.0 18.5~21.5 16.7~20.2 21.0
19.7 20.5 18.3 20.0 18.1
0.044 0.030 0.099 0.042 0.060
Cr 76.5~90.8 78.5~97.5 77.8~87.3 78.7~116.0 84.4~117.6 67.3
82.1 82.3 82.6 86.6 93.0
0.047 0.044 0.029 0.087 0.097
Rb 96.6~98.6 98.0~107.7 97.5~111.0 93.9~99.3 96.0~99.4 99.9
97.7 101.1 106.3 97.1 97.6
0.005 0.020 0.031 0.017 0.010
Sr 190.7~198.6 173.7~199.0 156.9~209.0 190.5~212.8 177.5~207.2 180
195.5 188.1 167.2 201.1 190.1
0.012 0.046 0.050 0.036 0.044
Co 14.4~17.5 13.5~16.6 14.2~17.4 13.0~16.1 12.7~14.9 12.4
15.4 15.0 15.4 14.2 13.4
0.058 0.048 0.045 0.050 0.047
Th 9.8~12.6 10.6~12.7 7.6~12.3 8.8~11.5 8.0~11.5 11.7
11.1 11.7 10.4 10.4 9.5
0.078 0.042 0.116 0.056 0.097
Zr 224.8~269.2 240.0~274.3 219.6~267.6 213.2~267.6 213.9~224.4 218
248.2 259.9 244.7 222.5 219.4
0.060 0.027 0.060 0.016 0.016
n为样品数, 1)为变化范围, 2)为平均值, 3)为变异系数。n is sample quantity; 1) is variation range; 2) is average value; 3) is variation coeffi-
cient.


图 3 平凉 ZJC剖面 Ba-Rb-Sr、Cr-Co-Th和 Cr-Co-Zr三角图
Fig.3 Triangle diagram of Ba-Rb-Sr, Cr-Co-Th and Cr-Co-Zr in the ZJC loess-paleosol sequence at Pingliang
第 3期 李瑜琴: 泾河上游全新世黄土−古土壤序列微量元素分布特征及环境变化 421


表 3 平凉 ZJC剖面黄土−古土壤序列微量元素含量、磁化率与粒度相关系数
Tab.3 Related coefficients of trace element, magnetic susceptibility and particle size in the ZJC loess-paleosol sequence at Pingliang
微量元素
Trace
element
Ba Zn Cu Pb Cr Rb Sr Co Th Zr Xlf M1 M2
Ba 1
Zn 0.795** 1
Cu 0.730** 0.798** 1
Pb −0.073 0.068 −0.189* 1
Cr −0.061 −0.302** −0.201* −0.106 1
Rb 0.792** 0.924** 0.873** −0.175* −0.262** 1
Sr −0.702** −0.751** −0.760** 0.476** 0.155 −0.904** 1
Co 0.324** 0.466** 0.406** −0.004 −0.437** 0.442** −0.374** 1
Th 0.139 0.336** 0.062 0.671** −0.296** 0.160 0.115 0.287** 1
Zr 0.341** 0.557** 0.248** 0.304** −0.407** 0.471** −0.348** 0.487** 0.675** 1
Xlf 0.622** 0.813** 0.711** −0.018 −0.454** 0.837** −0.721** 0.646** 0.406** 0.756** 1
M1 0.665** 0.790** 0.705** −0.047 −0.130 0.828** −0.736** 0.554** 0.356** 0.705** 0.942** 1
M2 −0.649** −0.746** −0.847** 0.187* 0.295** −0.813** 0.716** −0.455** −0.049** −0.231** −0.702** −0.659** 1
M1为黏粒(＜0.005 mm ) , M2为粗粉沙(0.01~0.05 mm), *表示显著性为 0.05, **表示显著性为 0.01, 未注明表示差异不显著。M1 shows
the content of clay (＜0.005 mm ) ; M2 shows the content of coarse silt (0.01~0.05 mm); * represents significance is 0.05, ** represents significance is
0.01, and the others untitled show their difference are not significant.

矿物产生, 也可由重金属元素 As等与含铁或近铁元
素结合形成的含磁细菌的络合物、螯合物或其他化
合物产生[18]。因此, 土壤磁化率与土壤微量元素含
量之间有一定的相关性。元素 Ba、Zn、Cu、Rb、
Co、Th、Zr 与磁化率呈正相关 , 相关系数介于
0.406~0.837 之间, 其中 Rb 含量与磁化率的相关系
数最大, 而 Th 含量与磁化率的相关性最小, 而元素
Pb、Cr、Sr 与磁化率呈现负相关。微量元素的多元
相关性分析可见, 元素Cr与 Sr外其他元素之间均呈
负相关关系, Sr元素与 Pb、Cr、Th之外的其他元素
呈现负相关, 而元素 Pb 与 Zn、Sr、Th、Zr 呈现正
相关, 表明这些元素的动态变化主要受成壤环境变
化的控制。元素 Cr主要在马兰黄土层中富集, 其性
质稳定, 在土壤中不易移动, 也很难被植物吸收[19]。
元素 Pb的形态分布主要受土壤 pH值、有机质含量、
腐殖酸组成和碳酸钙含量等因素的影响[19]。Sr是典
型的分散元素, 在自然界中主要以类质同象的形式
分布在含Ca的矿物中, 而元素Rb的离子半径(0.147
nm)与 K离子半径(0.133 nm)相差不大, 故常分散存
在于含 K的矿物中, 如白云母、黑云母和钾长石等。
研究表明, 在相同的化学风化作用下, 富 Rb矿物比
富 Sr矿物要稳定[20]。
4 讨论
泾河上游全新世黄土-古土壤剖面大部分微量
元素 Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr在马兰黄土层
(L1)的含量表现为低值, 且变化幅度较小, 只有元
素 Cr在马兰黄土层呈现高值。主要是由于马兰黄土
堆积时期气候冷干, 植被覆盖率低, 沙尘暴活动频
繁, 搬运动力大, 而且稳定, 风成黄土堆积速率快,
成壤作用极弱, 剖面黄土中 CaCO3含量高达 15.7%,
pH 值为 7.4, 有机质含量低, 仅为 1.1%, 不利于元
素的产生和移动[18]。同时, 元素 Ba、Zn、Cu、Rb、
Sr、Co、Zr 在马兰黄土层中的变异系数较小, 反映
出黄土物质的均一性。因此, 马兰黄土层微量元素
含量也可作为本区风成黄土的背景值。
全新世早期形成的过渡性黄土层(Lt), 即11 500~
8 500 a B.P., 元素含量比马兰黄土层略有增加, 表
明气候逐渐转暖 , 降水量增加 , 植被恢复 , 沙尘暴
活动减弱, 开始出现微弱的成壤作用。
剖面微量元素 Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr
在全新世古土壤层(S0)中富集 , 同时也表现为与黏
粒含量呈正相关, 而 Cr、Sr 在古土壤中含量低于马
兰黄土。古土壤发育时期正好处于全新世大暖期 ,
即 8 500~3 100 a B.P.。该时期气候温暖湿润, 植被
繁茂 , 成壤作用极强 , 降水量的增幅较大 , 淋溶和
黏化作用强烈。泾河上游黄土高原地区古土壤在成
壤改造过程中, 微生物活动增强, 有机质含量显著
增加, 最高可达 2.6%, 有机质可与微量元素发生络
合−螯合作用, 黏粒胶体会产生吸附作用, 使微量元
素含量增加[21]。
微量元素 Zn、Cu、Rb、Co 含量在全新世黄土
层(L0)和表土层(TS)中普遍降低, 但略高于马兰黄土
层(L1), 只有元素 Sr、Th、Zr含量在全新世黄土层(L0)
422 中国生态农业学报 2009 第 17卷


和表土层(TS)中逐渐升高。二者形成于全新世晚期,
即 3 100 a B.P.至今, 该时期季风格局发生变化, 气
候急剧恶化 , 降水量减少 , 蒸发量增大 , 造成黄土
高原植被退化, 矿物次生风化强度降低, 土壤颗粒
变粗, 土壤水分减少, CaCO3淋溶作用降低, 土壤碱
性增强。尤其 1 500 a以来暖干化日趋严重, 表土层
碱性增强, CaCO3 淋溶作用明显减弱, 导致元素 Sr
含量升高。同时, Pb元素在表土层(TS)和全新世黄土
层(L0)中含量也较高, 主要与 3 100 a 以来人类活
动的影响有关 , 受工业“三废”排放、金属采矿
和冶炼、煤炭和石油的燃烧以及汽车尾气排放等影
响[22, 23]。
5 结论
泾河上游地区全新世黄土-古土壤剖面, 大部
分微量元素如 Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr等含
量变化与磁化率、黏粒(＜0.005 mm )含量呈现显著
正相关, 与粗粉沙(0.01~0.05 mm)含量呈负相关; 而
Pb、Cr、Sr含量与磁化率、黏粒含量呈现负相关, 与
粗粉沙含量呈正相关。表明微量元素的动态分布不
仅受土壤粒度影响, 还明显地表现出受生物气候环
境及成土强度的影响。
黄土−古土壤剖面中的大多数元素平均含量略
高于中国典型黄土背景值, 且高于马兰黄土背景值,
反映了泾河上游黄土高原全新世在干旱、半干旱的
环境中, 虽然大暖期成壤作用有所增强, 但总体上
仍呈现出化学风化较弱的成土特点。
大多数微量元素在古土壤层中含量明显高于黄
土层, 主要是由于古土壤在成壤改造过程中, 有机
质含量显著增加, 络合−螯合作用增大, 加之黏粒胶
体的吸附作用, 导致微量元素的相对富集。而 Pb元
素在表土层含量较高是由工业“三废”排放、金属
采矿和冶炼、煤炭和石油的燃烧以及汽车尾气排放
等人类活动干扰所致。
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