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中国东部表土与风化壳的微量元素地球化学及其环境意义

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中国 东部 表土 风化壳 微量元素 地球化学 及其 环境 意义
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中山大学博士后出站报告流动站名称: 地理学专业名称: 自然地理学姓2010年7月摘要肿Il l 79349中国东部表土与风化壳微量元素地球化学及其环境意义摘要本项研究对我国东部地区从华南海南岛到东北黑龙江约北纬180到500之问的广大区域进行了表土、风化层、母岩的样品采集,测定了这些样品的微量元素含量,对得到的数据进行综合分析后得到了如下一些认识:中国东部地区50个表土样品的23种微量元素的算术平均值整体上比中国土壤、中国东部平原土壤、中国东部上陆壳的要高。其中r、i、b、国东部地区29个玄武岩表土的i、V、(3r、o、u、3a、R.b、a、示出地带性变化的规律。研究发现玄武岩表土的国东部地区36个风化剖面中26个玄武岩发育的剖面特征十分显著,表土和风化层中元素折线图上表现出它岩类发育的剖面则没有明显的特征。另外,玄武岩发育的剖面中更是如此。本文用多种表土地球化学参数建立了一套年均温和年降水量的转换方程,这一套表土地球化学一气候环境转换方程克服了前人以往一些模型的采样区域不全面和成土母质单一的缺陷,从而更具有可操作性、普遍性、代表性与合理性,并为古环境研究中半定量一定量描述古气候环境参数提供了合理的基础参照系,可以重建古温度和古降水曲线。关键词:中国东部;表土;风化壳;微量元素;地球化学;转换方程 8 oN 0 oN of on of 3 0 fi'L o,u,Nb a.c, n,i,n,a of to b,a,b to a/Nb r/Nb a/Nb r/Nb of 6 fi'om of by he s b,t.of of t n in in of of by of up of it nd it a in n in 土和风化壳地球化学研究意义…………………………………………………6第三节论文选题依据………………………………………………………………………7一、国内外研究现状……………………………………………………………………7二、存在的主要问题和本论文选择的突破点……………………………………….1………………………………………………一12第二章区域概况及研究材料与方法…………………………………………………………一13第一节区域概况……………………………………………………………………………l 3第二节样品的采集…………………………………………………………………………16第三节样品的微量元素分析测试流程………………………………………………….23第三章中 国 东 部表 土 与 风化壳微量元素 分布特 征……………………………………………………………………………………………………………………………………..:16第一节微量元素空间分布特征………………………………………………………….26一、50个表土样品的微量元素分布特征……………………………………………26二、玄武岩发育的表土样品的微量元素分布特征………………………………….28第二节微量元素剖面分布特征………………………………………………………….38一、玄武岩发育的剖面微量元素分布特征………………………………………….38二、其它剖面微量元素分布特征……………………………………………………..4………………………………….48第一节微量元素含量和气候的关系…………………………………………………….50一、微量元素与年均温、年降水量的相关性及转换方程………………………….50二、元素降水量的转换方程……………………………….52三、微量元素比值与年均温、年降水量的转换方程……………………………….53……………………………….56第五章结语…………………………………………………………………………………….58第一节本项研究的主要结论…………………………………………………………….58第二节本项研究的主要创新点………………………………………………………….60第三节存在问题和研究展望…………………………………………………………….6………………………….62参考文献……………………………………………………………………………………………68附件一:个人简历……………………………………………………………………………….79附件二:博+后在站期间已发表的论文……………………………………………………….80附件三:博+后在站期间获得的科研基金…………………………………………………….8………………………………………………………………………………………………………………………一82球变化已成为影响、制约人类更好地生存和进一步发展所不可忽视的因素。今天,全球环境问题的严重性主要在于人类本身对环境的影响已经接近并超过自然变化的强度和速率,正在并将继续对未来人类的生存环境产生长远的影响。经过20多年来全球科学家的研究,人们逐渐认识到人类在改变自己居住环境的过程中,其影响的范围不是局部的、区域性的,而是全球规模的,它涉及地球系统各圈层的相互作用,因此,全球变化已成为当前地球科学研究的热点问题。第一节全球变化科学全球变化科学(产生和发展是人类解决一系列全球性环境问题的需要,也是科学技术向深度和广度发展的必然结果。全球变化科学是20世纪后期的一个新兴科学领域。它是研究地球系统整体行为的一门科学。它把地球的各个圈层(大气圈、水圈、岩石圈和生物圈)作为一个整体,研究地球系统过去、现在和未来的变化规律以及控制这些变化的原因和机制,从而建立全球变化预测的科学基础,并为地球系统的管理提供科学依据。20多年来,全球变化这一门以研究全球环境变化为对象的新兴学科逐步形成,并陆续形成和发展了国际地圈·生物圈计划(全球变化人文因素计划(世界气候研究计划(生物多样性计划(4个科学研究计划。全球变化科学以“地球系统’’为研究对象,将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈(包括人类自身)视为一个整体,探讨由一系列相互作用过程(包括系统各组成成分之间的相互作用,物理、化学和生物三大基本过程的相互作用以及人与地球的相互作用)联系起来的复杂非线性多重耦合系统——地球系统的运行机制。这种地球系统的整体观,对三大基本过程相互作用的研究以及对人类活动影响地球环境的特别关注,使全球变化科学作为一门全新的集成科学出现在当代国际科学的前沿。同时,这一科学研究的过程又是对人类社会可持续发展的科学投资。大量证据表明,地球系统正在发生行星尺度上的重大变化。日益增加及增强的人类活动以温室气体排放、土地利用变化等多种方式表现出来,影响甚至主导1中国东部表土与风化壳地球化学特征及其环境意义着地球环境及其运行的许多方面,其幅度、空间尺度以及速率是前所未有的,它们带来的负面效应与战争、贫困、疾病等灾难一样威胁着人类的生存(001)。在人们从全球尺度关注地球系统的整体行为时,也愈来愈多的从观测事实中认识到,全球变化总是由一系列过程和现象各异的区域变化所构成(符淙斌等,2003),某一区域发生的初始变化会跨越区域扩展到更大尺度,甚至波及到全球,引起全球的环境变化。同时,很多区域正在受全球环境变化的影响,其影响程度与范围各不相同。因此,开展全球变化研究必须考虑区域过程。同时,在国家层面上,由于各个国家的地域、面积大小、人口多寡、社会经济、历史文化、风土民情、管理政策等各不相同,这些差异决定了各个地区和国家对全球变化响应情况和适应能力的不同,并且各国的人类活动对区域及全球变化的贡献与影响也不一样。因此,开展区域及国家层面上的环境研究是全球变化研究的重要方面。要全面、深入地了解地球系统的过去、现在和未来,就必须很好地理解区域变化过程,预测区域与全球系统的相互关系,因为区域特征蕴含着区域本身及其与全球变化之间的有机链接,它可以提供整体与系统的研究基础,并有助于在整体性上认识地球系统的功能。漫长的演化历史与复杂的动力学过程,造就了我国多元的地貌格局。青藏高原是影响全球变化的关键地区之一;独一无二的黄土高原保存着数百万年的丰富环境信息;长江、黄河贯穿大陆东西,奔腾入海,为研究全球背景下陆海相互作用提供了良好的舞台;宽浅的大陆架和广阔的近海海域,为陆一海一气相互作用研究提供了优越的条件。深厚的文化底蕴,丰富的历史文献和各种自然记录,可以提供多方面的古环境变化信息,也为我国全球变化区域研究提供了良好的机遇(005)。我国处于生存环境脆弱多变的东亚地区,在全球变化和社会经济高速发展的压力下,环境问题尤为严峻。我们面临着诸多与经济发展相冲突的区域环境问题,如环境污染、城市化发展、土地荒漠化面积扩大、近年来北方干旱化加剧、水土流失、生物多样性破坏、持久性有机物污染、重大工程(如三峡库区)的环境后效、突发的传染病流行等问题。同时,长期以来地区之间社会经济发展的不平衡造成地区差异有逐渐加大的趋势。这一系列问题与以全球变暖为标志的全球性问题相2最大的过对这与其它中图东部表l:与风化壳地球化学特征及其环境意义一、基本概念第二节风化壳与土壤的基本概念岩石及其包含的矿物质在大气圈、水圈、生物圈作用下发生的各种复杂的量变和质变的过程的综合,称为风化作用。风化壳是风化作用的产物,是各种矿物体系、化学体系、有机体系的综合体系。因此,风化壳就可以看成是地球表面自然地理圈之中的~个圈,即除大气圈、水圈、生物圈之外,还有一个存在于岩石圈表面的与另外三个圈相互作用的风化圈,它是解体了的疏松的母岩,风化圈的表层即是土壤圈(图1.1)。图球表面圈层结构图(根据((黄昌勇主编,2000)中内容修改)风化壳是岩石圈的疏松外壳,是母岩风化作用的结果,是土壤形成的基础;土壤是以风化壳为母质经成土作用的产物,是风化壳的一部分,是风化壳的表层。但是在土壤的形成和发展中,风化过程又是成土过程的一部分。原因在于风化过程和成土过程是同时进行的,并非风化过程先于成土过程。物理风化、化学风化、生物风化是指三种风化作用,而不是先后三个风化阶段。这体现了风化壳与土壤形成发展过程的统一性。五大成土因素即气候、生物、母质、地形、年龄,也是影响风化壳形成发育的五大因素,不同之处在于风化壳以母岩为基础,土壤则以风化壳为母质。这也体现了风化壳与土壤形成发展过程的统一性。然而,风化壳与土壤毕竟是两个不同的自然客体;风化过程与成土过程是两4第二章区域概况及研究材料与方法个不同的过程。风化过程包括物理风化、化学风化、生物风化;风化产物包括硅质风化物、长石质风化物、铁镁质风化物、钙质风化物等。风化过程分多个阶段:碎屑风化阶段、钙淀积阶段、硅铝风化阶段、富铝化风化阶段。成土过程则是另一种发生系列,包括有机质的累积和分解、粘土矿物的生产和破坏、土壤物质的淋溶和淀积、土壤的氧化和还原、土壤的熟化。在不同的生物气候条件下形成不同的土壤类型。风化壳与土壤的重大区别在于生物因素作用的程度。关于土壤有许多定义和描述(黄镇国等,1996)。例如,土壤是“能够生产植物收获物的地壳陆地表层(道库恰耶夫);“必须把植物根的主要部分所处的那一层土地表层叫土壤”(柯斯特切夫);“肥力是土壤有别于其它物质的本质特征”(威廉斯);“土壤是陆生植物、动物和微生物生存的环境条件”(柯夫达);“发育在红土和红色风化壳上的红壤和砖红壤”(朱显谟,1993);“土壤的概念,从来是和生物累积的概念分不开的"(龚子同,1980);“红壤除具有上述脱硅富铝化过程外,同时具有明显的生物富集过程”(赵其国,1983)。上述论述都说明风化壳上发育了土壤,土壤形成的实质是生物因素与非生物因素的相互作用,是生物有机体与母质(风化壳)之间物质和能量的交换,而这种交换必须以生物有机体从土壤中吸取一系列元素为前提。因此土壤的下限应是高等植物主要根系分布的深度,其下为风化壳。当风化壳厚度大于土壤时,可将没有积极参与成土过程的风化壳与土壤区别开来(龚子同,1980)。一般来说,在一个剖面中,机质层)、殖质积累层)、溶层、灰化层)和积层)属于土壤,以下的质层)属风化壳,是,如前所述,广义的风化壳范围则包括土壤层在内。一些与现今气候带不匹配的古风化壳,例如我国残留的红色风化壳分布到45;俄罗斯的古红色风化壳残留在乌拉尔、伏尔加河流域、东西伯利亚,还有中亚、哈萨克斯坦的古红色风化壳(黄镇国等,1996),其上发育的土壤不具穿时性,则不是现代风化壳的一部分,而是古风化壳。5中国东部表f:与风化壳地球化学特征及其环境意义二、表土和风化壳地球化学研究意义土壤(在我们本次研究中统称其为表土)和风化壳中化学元素的组成受成土母质、气候、生物作用、地形、年龄及人类活动等多种元素共同影响。因此研究风化壳微量元素含量的分布特征对于了解元素的迁移富集规律并进而探讨风化过程、成土过程及风化壳的发育和演化具有重要意义。岩石风化、成土过程中,各元素因化学性质的差异而发生分异,出现富集或亏损现象。同时在不同的成土环境、条件和土壤发育的不同阶段,元素的地球化学行为及特征亦会随之改变。研究土壤中微量元素的地球化学特征不仅仅是土壤发生学的重要内容,反过来可以“以今论古",揭示土壤成土条件,恢复古环境,也是古地理和环境变化的重要方面。风化作用强度的最关键的控制因素应当是气候的变化,而纬度、高度、时间、照宇等,1991;徐瑞松等,2006)。因此,不同纬度地带的风化壳同样记录了气候演化的信息。它无疑可以作为全球变化的研究对象。朱照宇等(1991)在对南方红土的研究中发现南方红土对全球气候变化有着积极的响应,它很可能也记录了数十次全球性气候冷暖变化的信息。朱照宇等(2001)根据大量野外剖面测量和多种测年技术初步确定了华南沿海雷州半岛第四纪多旋回火山岩一红土系列的层位、地层关系和主要层位的年龄,将火山岩一红土系列划分为7个组,发现存在着57000a、0.1.4反映了华南沿海红土所记录的古环境演化的多旋回性与黄土一古土壤系列、冰碛系列以及河一湖相系列所记录的全球变化的多旋回性有着某种程度的相似性,红土的发育和演化很可能也受控于气候一构造耦合系统,并服从于气候一构造旋回的规律。6了野外观察,早期的实验还确定了观察到的矿物风化与融解化学之间的关系,面模式”首次解释了风化壳发育与景观演化之间的内在联系(李德文,2002)。985)对风化作用、风化壳以及大量与风化作用有关的小尺度地貌景观做了详尽的论述,基本概括了20世纪80年代风化壳研究各个方面的进展。 ’20世纪90年代以来,风化速度(et 1995;段雷等,2000)、冰前风化(995;et 1995)以及风化与地球各个圈层之间的关系(1994,998;黄镇国等,1999,2000;2000)等方面得到广泛深入的研究;提出许多有关风化壳及其与形成环境关系的新模式、新概念(et 2000;et 2000:999)。风化壳是气候、构造及其它环境要素的函数,利用其蕴藏的环境信息重建古环境、地球各圈层演化及其相互耦合模式是当前国际地学研究的一个热点。在我国,有些学者就某一地区或城市进行了微量元素环境地球化学研究。滕彦国等(2003)采用因子分析和富集因子的方法初步研究了攀枝花市土壤中微量元素分布的地球化学特征及城市环境污染特征;廖香俊等(2003)通过对海南岛东北地区表层和深层土壤微量元素的环境地球化学研究,得出该研究区内土壤环境本底和现状整体良好的结论;廖金凤(2003)分析了海南砖红壤、燥红土和山地赤红壤、山地黄壤等地带性土壤的微量元素含量特征;李德胜等(2004)分析了太原盆地土壤微量营养元素n、n、和有害重金属元素舡、r、绪贵等(2004)通过对济南一济阳研究区内土壤地球化学特征的对比分析,探讨了元素的丰缺、土壤质量及对农业环境的影响。7中困东部表l:与风化壳地球化学特征及其环境意义还有~些研究探讨了某一地区微量元素在剖面上的分布特征。陶平等(2005)对遵义地区各时代地层岩石及其风化土壤环境微量元素分布特征及地球化学异常作了分析总结,认为微量元素在土壤中的含量分区与成土母岩地层的平面分布关系十分密切,地层及岩性是土壤中元素分布的主导因素。徐尚平等(1999)研究了天津地区土壤中微量元素含量的纵向分异,结果表明,由于淋溶较弱,发育时间较短,各微量元素含量在土壤纵向的分异不明显。母质是影响天津土壤中微量元素含量的主导因素,人为影响也在一定程度上改变了土壤中微量元素含量及其空间分布。徐尚平等(2000)用因子克里格法分析了内蒙地区土壤中质和表生地球化学作用是影响内蒙土壤中微量元素含量空间分布模式的主要因素,整体而言,母质的影响强于表生地球化学作用。赵志忠等(2005a,2007)对海南岛西部地区发育典型的砖红壤剖面微量元素的组成特征进行研究发现,微量元素的含量变化趋势具有一定的相似性,土壤中微量元素含量及其垂直变化从根本上取决于土壤母质的特征。黄成敏和龚子同(2002a)对海南岛北部玄武岩上不同风化成土年代的土壤研究发现,随风化成土年龄增加,土壤具有r/r、、a/作为反映土壤风化程度的良好指标。赵志忠等(2004)选择海南岛西部地区典型的砖红壤剖面作为研究对象,探讨砖红壤发育过程中常量元素与微量元素的组成特征,分析不同剖面常量元素与微量元素含量的垂向变化及迁移富集规律。杨元根等(1999,2000)对中国南方7个省的红壤剖面进行了稀土元素的研究,发现底土层稀土含量最高;红壤中轻稀土元素间略有分异,而轻、重稀土元素间以及重稀土元素间没有明显分异。黄成敏和龚子同(2002b)对海南岛北部玄武岩区的研究表明,随土壤的发育,志忠等(2004,2005b)对海南岛典型砖红壤剖面的岩与成土母质决定着土壤中稀土元素的最初含量,并且由剖面深部至浅部维晃等(2004)对海南四种不同母质来源的土壤样品中的稀土元素含量及分布特征进行了研究,结果表明:土壤发育过程中,稀土元第二章区域概况及研究材料与方法素的含量和分布不仅仅和成土过程、气候及其它地球化学因素有关,而且与母质也有重要的关系,母质往往制约着风化成土过程中稀土元素的地球化学行为。徐金鸿等(2006,2007)对广东17个采样点的红壤进行了稀土元素和9种微量元素的含量调查,结果表明母岩、成土风化作用影响这些元素在土壤中的含量。苗莉等(2008a,2008b)研究了金矿矿山岩石、土壤、植物的根、茎、叶微量元素及稀土元素含量分布和迁移积聚特征。Ma et 007)研究了海南岛发育于第三纪玄武岩的一个超过6包括母岩在内的一系列22个样品做了主量元素、微量元素(包括稀土元素)、射线衍射等各种分析。他们发现在热带地区强烈的气候条件下,绝大部分元素都活化并以水为介质向下迁移,而有机质能显著提高某些不溶元素的迁移性。从我国南方红土和多层红土剖面获取的第四纪以来的环境和全球气候变化信息,已开始成为第四纪地质学、环境地球化学和土壤科学共同关注的问题(朱照宇等,1991,1995,2001,2002,2004:席承藩,1991;赵其国,1992;朱显谟,1993:黄镇国等,1996;文高国等,1997;袁宝印等,1997;徐义芳等,1999,2000)。朱照宇等(1991)认为南方红土对全球气候变化有着积极的响应,它很可能也记录了数十次全球性气候冷暖变化的信息。朱照宇等(2001)根据大量野外剖面测量和多种测年技术初步确定了华南沿海雷州半岛第四纪多旋回火山岩一红土系列的层位、地层关系和主要层位的年龄,将火山岩一红土系列划分为7个组,发现存在着57000a、0.1.4反映了华南沿海红土所记录的古环境演化的多旋回性与黄土一古土壤系列、冰碛系列以及河一湖相系列所记录的全球变化的多旋回性有着某种程度的相似性,红土的发育和演化很可能也受控于气候一构造耦合系统,并服从于气候一构造旋回的规律。香港学者对香港地区的风化壳在物理、化学风化程度,主量元素、微量元素、稀土元素在风化剖面中的变化规律等各方面进行了深入广泛的研究(1999;et 2001:el 2001:002;et 2002:003;003)。在国外,化学元素在风化过程中的行为早就引起了学者们的关注(964:966;979:et 1993;9中围东部表土与风化壳地球化学特征及其环境意义et 1996;et 1998)。在风化过程中,碱金属和碱土金属比较容易从原生矿物中迁移出来(et 1980;el 1981;992;997)。主要存在于极抗风化的矿物中的元素,比如花岗岩中的997)。另外,而在风化过程中保留了下来(et 981;992;997)。所有化学元素中最受关注的应该是稀土元素(979;980;989;991;et 1991;et 992;992;1993,1998;993,1997;994;1995;et 996;997;et 2000:2003),尽管大家对稀土元素的认识不尽相同,但稀土元素在风化过程中的活动性是得到一致肯定的,稀土元素的分布特点则随风化强度风化产物的不同而不同。在地球化学研究方法方面,et 1995)根据次将些年来,地球化学方法在提取东亚冬、夏季风信息方面的作用不容忽视,发现了一些能够有效反映化学风化强度的地球化学指标,如游离钳全铁比值(et 996;郝青振和郭正堂,2001)、丛强等,1999)、et 1996;陈骏等,1998;et 1999;陈踢等,2003)、872000)、/陈骏等,1997)、14C(周卫健等,1996)和g(刘连文等,2001)等。以前人们只是用这些气候替代指标定性地解释气候变化,近几年开展了一些气候指标的定量化研究。如吕厚远等(1994)依据表层土壤样品的磁化率分布规律和相应的环境条件,探讨了磁化率与气候条件的关系,以黄土高原及周边地区表层土壤样品的磁化率为例进行回归检验,得出了土壤样品磁化率与相应的年均温度、降水量的回归方程。之后,他们还建立植物硅酸体转换函数,并据此研究了宝鸡黄土剖面约15万年以来的植被类型演替及1月份、7月份及年平均降水量和温度变化(吕厚远等,1996)。上述成果为地球表层沉积物和风化产物的地球化学特性与表生环境(主要10第二章区域概况及研究材料与方法是降水、气温、水介质、基岩等)的关系的研究奠定了基础,积累了相当丰富的资料。二、存在的主要问题和本论文选择的突破点综观上述文献成果可以看到,在古气候替代性指标研究中,表生风化作用与环境控制因素之间关系的定量一半定量推论尚存在若干关键问题:l、风化壳化学元素的研究或集中于某围内,或研究的元素较少,缺乏系统地对不同纬度的多种微量元素进行同步分析的研究实例;2、尚没有建立包括不同纬度带的风化作用地球化学特性与气候环境控制因素之间具体的相关关系的现代模型;3、由此,造成了在古环境研究中,试图半定量一定量描述古气候环境参数的基础参照系的依据不足;4、尽管在黄土一古土壤序列研究中,已经提出了一些地球化学指标与古气候环境关系的相关经验模型,但是由于其研究区域的纬度局限性或者指标的不全面性,也使其基础参照系显得有缺陷。因此,本研究选取我国东部从黑龙江到海南岛的广大区域多种气候带的表土及风化壳作为研究对象,试图分析表生过程中地球化学特征变化与气候环境的关系,并在此基础上建立现代表土地球化学指标与现代温度和降水量的转换方程,这将可以对上述存在问题提出一条解决的途径,并拟补充这些空白或缺陷。中国东部表十与风化壳地球化学特征及其环境意义第四节论文研究方法与主要工作量为了研究风化成土过程中元素的变化规律及影响因素,本文拟从大纬度跨度范围内,同一种母岩(玄武岩)及不同母岩发育的风化壳入手,探讨微量元素(23种)在空间及剖面上的变化规律,并研究元素对不同气候条件的响应及其代表的气候意义。本项研究共分为三个阶段(图1.2):(1)资料整理与分析。收集相关的研究成果,了解与论题有关的国内外研究现状,并对前人已有的理论进行深入研究。(2)样品处理与分析测试。该阶段主要是对所采集的样品进行挑选及描述、前处理,然后进行微量元素分析,获取相应的实验数据;图卜2技术路线流程图(3)数据分析和综合解释。利用相关性分析、多元线性回归等统计分析手段,研究对气候变化比较敏感的指标,建立相关指标和温度及降水量的转换方程,并进一步应用此成果计算其它地区的古温度和古降水。12第二章区域概况及研究材料与方法第二章 区域概况及研究材料与方法第一节区域概况研究区(图2.1)位于中国地势发育的第三级阶梯,纬度范围从18019',跨12个省:黑龙江、吉林、辽宁、河北、山东、安徽、江苏、浙江、福建、台湾、广东、海南;7个气候带:中温带、南温带、北亚热带、中亚热带、南亚热带、北热带、中热带。采样点的年均气温从一0.1℃到25.6℃,年降水量最少的不到500多达2500表2.1)。图2中实心圆点为采样点)^:中温带;:中亚热带;E:南亚热带;F:北热带;G:中热带(气候带的划分采用(黄镇国,1996))13中国东部表f:与风化壳地球化学特征及其环境意义我国的地形总体上西高东低,由西向东大致可以分为三级阶梯(图2.1)。第一级阶梯主要是指青藏高原(平均海拔在4000第一级阶梯和第二级阶梯的界线:西起昆仑山脉,经祁连山脉向东南到横断山脉东缘;第二级阶梯主要包括云贵高原、黄土高原和内蒙古高原等区域(海拔1000"000 m,局部地区低于500 m),第二级阶梯和第三级阶梯的界线:由东北向西南依次是大兴安岭、太行山、巫山、雪峰山。由图可见我们所采集的样品均来自地势最低的第三级阶梯(海拔多在500 温带针叶一落叶阔叶树混交林带分布在东北东部,包括沈阳以北的长白山、张广才岭、小兴安岭和三江平原等地。年平均气温为2℃至7"C,一月均温为.10℃,七月均温为20℃,年积温为1700℃至3200℃,年降水量为600霜期约120天至150天。土壤主要为暗棕壤,呈酸性反应,在排水不良的地方有草甸土和灰化草甸土,三江平原主要为沼泽土。南温带落叶阔叶林带分布在辽东半岛、黄淮海平原、华北山地和山东半岛、淮北平原。地形以平原和丘陵为主,山地多在2000平均气温约7℃至14℃,一月均温在O℃以下,七月均温为24℃至28℃,年积温为2100℃至4500℃,年降水量约600部山地可达900季常有寒流自蒙古高原南下经过这里。地带性土壤是棕色森林土和各类褐色土。这里的地带性植被主要是落叶阔叶林,又可分为栎林和杂木林;其次是常绿的松林和侧柏林。辽东丘陵以蒙古栎、麻栎和赤松林为主;胶东丘陵以麻栎和赤松林为主;华北山地,包括燕山山系和太行山,以辽东栎、槲树油松和侧柏林为主;鲁中山地主要为麻栎、栓皮栎、油松和侧柏林。目前灌丛、草丛植被在华北低山丘陵地带占有很大面积。亚热带分布在淮河、秦岭到南岭之间的广大亚热带地区。我国亚热带是世界上南北两半球同纬度地区唯一的面积最广大、气候条件最优越的湿润亚热带。这里气候温热多雨,无霜期长达240天至300天,大于10℃年积温为4500℃至7500℃,年平均气温为14℃至21℃,最热月七月均温为28℃至29℃,年降水量为1000中在5月至9月,但不像华北地区那样集中。在这样温湿的气候下,植被主要是常绿阔叶林、常绿针叶林和竹林,在山地上部为落叶阔叶一常绿阔叶混交林。按照气温条件的不同所联系的植被的差异,又可细分为三个植被地带:1)过渡亚热带(北亚热带)落叶阔叶一常绿阔叶混交林,具有14第二章区域概况及研究材料与方法暖温带与亚热带之间的过渡特点。2)中亚热带常绿阔叶林带处于长江与南岭之间,酸性岩地区的地带性植被是常绿阔叶林。3)南亚热带常绿阔叶林带位于南岭到北回归线附近,绝对最低气温在零度以上,特大寒潮时可接近零度。土壤为赤红壤。典型植被为雨林性常绿阔叶林,或季风常绿阔叶林。中热带和北热带分布在北回归线以南的广东、广西、台湾三省的南部和南海诸岛,是我国热量最充足的地区,全年积温为7500℃至9000"12或更高,年平均气温为2l℃至25.5℃,一月平均气温为12℃至20℃,年降雨量为1200m
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