自然资源部黑土地演化与生态效应重点实验室关于“黑土剖面常量元素地球化学特征及其对物源的指示意义”研究进展

黑土地是大自然给予人类的得天独厚的宝藏，它是农业生产的基础，也是我国粮食安全的保障，作为耕地中的大熊猫，已经受到了国内外学者的广泛关注，并且取得了一定的成果。一直以来，土壤学家的研究主要针对黑土质量，黑土的形成时代、气候等，但对黑土的物源区的研究几乎为空白。黑土中常量元素的地球化学特征是土壤的重要性质之一，既继承了地质背景和成土母质的特征，又反映了物源区的环境变化。因此，分析黑土剖面中常量元素含量及比值在剖面中的迁移方向和变化情况，探讨海伦典型黑土剖面的成因、化学风化强度以及物源区，可以从元素地球化学角度为黑土的形成演化提供依据。

基于松嫩平原东部海伦地区9条典型黑土剖面为研究对象，重点实验室宋运红正高级工程师通过对剖面常量元素地球化学特征及其变化的分析，并对比前人对哈尔滨荒山黄土、镇江下蜀土、西峰红黏土、洛川黄土等典型风成堆积物常量元素地球化学研究的结果，开展黑龙江海伦地区黑土剖面常量元素地球化学特征及其对物源的指示意义的研究。结果显示：海伦黑土剖面典型黑土化学组成与其他典型风成堆积物类似，主要化学成分（SiO2、Al2O3、Fe2O3）之和与风成堆积物接近，UCC标准化后的海伦典型黑土和典型风成堆积物具有良好的相似性，表明典型黑土可能为风成成因。海伦典型黑土化学蚀变指数CIA值平均为63.97，CIA-Na/K图解均显示属于初等化学风化程度，与典型风成堆积物相比，风化强度顺序为：哈尔滨荒山黄土＞镇江下蜀土＞西峰红黏土＞海伦黑土≈洛川黄土。其中0-30cm化学风化程度较30cm以下较弱，反映0-30cm黑土形成的气候条件较深处更寒冷、干燥，指示晚期海伦典型黑土寒冷干燥的气候环境。0-30cm黑土比30cm以下的黑土具有更高的SiO2/TiO2、SiO2/Al2O3，说明晚期海伦典型黑土粒度较粗，石英含量较高，元素地球化学特征显示，表层和深层典型黑土的气候环境及物源可能并不完全一致，在30cm左右发生了变化。

相关研究成果于2022年在《物探与化探》46卷第5期上发表。