黑土是世界上最肥沃、最適宜耕作的土壤，被譽(yù)為“耕地中的大熊貓”。

近日，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所新生代地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊石嶺研究員團(tuán)隊(duì)對(duì)東北黑土區(qū)開展了大范圍野外調(diào)查和采樣，通過粒度分析與光釋光測(cè)試，探討了東北黑土的成因和沉積背景。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《土鏈》。

我國東北地區(qū)是世界三大黑土區(qū)之一，是國家重要的商品糧基地和綠色食品生產(chǎn)基地，面積達(dá)18萬平方千米，是我國重要的糧食產(chǎn)區(qū)。

然而，在人類活動(dòng)影響加劇的背景下，東北黑土正受到風(fēng)蝕、水蝕的嚴(yán)重威脅。東北黑土的平均厚度僅為20~40厘米，且目前正以每年2.22毫米的速度被侵蝕。

厘清東北黑土的成因及其沉積背景，將有助于有針對(duì)性地開展東北黑土地的侵蝕防治工作。

a東北黑土區(qū)位置；b研究點(diǎn)分布；c剖面照片。

黑土最初是“風(fēng)塵”

首先，我們需要關(guān)注的問題是，黑土究竟是從哪里來的呢？

土壤粒度結(jié)果顯示，東北黑土區(qū)西部的黑土表現(xiàn)出典型的風(fēng)成特征，這與黃土高原北部的砂黃土類似；而東北黑土區(qū)東部的黑土具有后期水力改造的特征，這與沖積平原上的次生黃土類似。

（a）東北黑土區(qū)西部黑土與黃土高原北部砂黃土粒度分布對(duì)比；（b）東北黑土區(qū)東部黑土與沖積平原次生黃土粒度分布對(duì)比。

有趣的是，東北黑土自西向東粒度整體由粗變細(xì)，其空間分異方向與東北地區(qū)塵暴季節(jié)（3月至5月）風(fēng)向完全一致。這表明，盡管東部黑土存在局地的水力改造，但是并沒有改變大范圍內(nèi)粒度的空間分異格局，因此可以說，黑土物質(zhì)初始都是由風(fēng)搬運(yùn)而來的。

a東北黑土平均中值粒徑；b砂含量；c空間分布及塵暴季節(jié)風(fēng)向。

黑土發(fā)育要靠“暖寶寶”

有了初始的風(fēng)塵，最終又如何形成黑土呢？

研究顯示，冰期-間冰期氣候旋回對(duì)東北地區(qū)風(fēng)塵沉積的發(fā)育與侵蝕起著重要作用。

東北黑土主要形成于全新世（約1萬年前），而其下伏的末次冰期沉積年齡分布范圍較寬（距今1.2萬年至6.5萬年）。這意味著在末次冰期時(shí)，增強(qiáng)的風(fēng)蝕以及周邊山岳冰川融水導(dǎo)致的水蝕，使得東北黑土區(qū)地貌條件不穩(wěn)定，受到不同程度的侵蝕。

而接下來的全新世，氣候溫暖濕潤、植被發(fā)育，使得風(fēng)塵物質(zhì)得以保存并發(fā)育為富含有機(jī)質(zhì)的黑土。也就是說，溫暖濕潤的氣候是黑土肥沃的關(guān)鍵，相當(dāng)于滋養(yǎng)黑土的“暖寶寶”。

溫暖濕潤的氣候有利于植被的發(fā)育，而植被對(duì)于風(fēng)塵物質(zhì)的保存和土壤有機(jī)質(zhì)的積累發(fā)揮了重要作用。因此，適當(dāng)?shù)闹脖换謴?fù)將有助于減輕風(fēng)蝕和水蝕作用，增加土壤肥力，有利于黑土資源的可持續(xù)開發(fā)。

（內(nèi)容來源：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所）

責(zé)任編輯：魏敏