我國東北黑土形成過(guò)程研究獲得新進(jìn)展
????黑土因其富含腐殖質(zhì)的暗黑色表層而得名，是重要的世界糧倉和地球碳庫。認識黑土的形成過(guò)程對于更好預測這種寶貴土壤資源在未來(lái)的演化方向，以及進(jìn)行可持續的黑土資源管理具有重要意義。然而，由于土壤中存在強烈的生物擾動(dòng)，物質(zhì)不斷混合，利用傳統測年方法測量黑土年齡存在巨大挑戰。
????鑒于此，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所張甘霖/隆浩團隊聯(lián)合中國科學(xué)院南京土壤研究所、南京師范大學(xué)及湖南科技大學(xué)，基于東北典型黑土區平穩地形下的黑土剖面開(kāi)展了系統的單顆粒釋光測年。獲得的2400個(gè)單顆粒釋光年齡的結果顯示，黑土中的現代擾動(dòng)可以影響到80 cm的深度，擾動(dòng)強度隨深度近指數遞減；80 cm以上的土層由于強烈的混合已無(wú)法識別原始沉積信息。
圖1. 黑土剖面單顆粒釋光年齡結構及其反映土壤擾動(dòng)強度隨深度的變化
????通過(guò)對釋光年齡剖面的詳細分析，結合穩定地表和伴隨表層加積場(chǎng)景下的數值模擬，研究者發(fā)現研究剖面的土體中存在歷史擾動(dòng)的信息。進(jìn)一步分析認為在16.4 ka以前，剖面土壤擾動(dòng)顯著(zhù)加強，該區很可能在此時(shí)已開(kāi)始有黑土發(fā)育，并且發(fā)育過(guò)程中伴隨著(zhù)粉塵堆積。該推論得到黑土區歷史環(huán)境重建研究的支持，也與團隊前期發(fā)表的基于黑土區其他剖面黑土層底部碳屑14C年齡及埋藏黑土年齡的獨立研究得到的結果相一致（Yang et al.,2023,Science Bulletin）。
.圖2. 基于釋光剖面結果重建黑土發(fā)育過(guò)程
????該研究采用了國際上先進(jìn)的單顆粒釋光測年技術(shù)，結合成土背景信息及數值模擬，可有效提取原生土層的年齡信息及土壤混合過(guò)程的信號。該工作首次量化了我國東北黑土剖面的擾動(dòng)強度，并成功實(shí)踐了團隊此前提出的土壤精細測年的新方案（Zhang et al., 2023, The Innovation Geoscience）。該成果與團隊前期獲得的系列成果對探討黑土資源形成過(guò)程與機理、評估黑土資源可持續性以及土壤年齡研究具有重要意義。
????該成果近日以Reconstructing Mollisol Formation Processes Through Quantified Pedoturbation為題，發(fā)表在國際權威地學(xué)期刊Geophysical Research Letters上。中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所博士研究生張愛(ài)敏為研究論文第一作者，隆浩研究員和張甘霖研究員為論文通訊作者。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目及國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的支持。
????相關(guān)論文鏈接信息：
Zhang, A., Long, H., Yang, F., Zhang, J., Peng, J., Shi, Y., & Zhang, G. (2024). Reconstructing Mollisol formation processes through quantified pedoturbation. Geophysical Research Letters, 51, e2024GL108189. https://doi.org/10.1029/2024GL108189
Yang, F., Long, H., Gong, K., Shi, Y., Zhang, J., Zhang, A., Yang, N., Cheng, P., Pan, X., Zhang, G. (2023). Onset time and accretionary formation of Mollisols in Northeast China. Science Bulletin, 68(18), 1999-2002. https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.08.008
Zhang, G., Long, H.，& Yang, F. (2023). Understanding the formation time of black soils. The Innovation Geoscience. 1, 100010. https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2023.100010