导 读
1986年，国际科学协会理事会设立国际地圈—生物圈计划（IGBP），意在更好地了解和确定全球变化过程。
该计划中重要的研究方法之一，即根据古土壤信息进行正确判断，以减少或避免正在发生的或预测将来发生的气候变化的副效应，同时监测土地利用变化。
目前，该计划已进入第二阶段，其中有关古土壤的研究成果日益丰富，主要集中在三大热点。
看土知气候
现代检测技术已能较好地从古土壤中提取古气候信息，并以此预测气候变化趋势。
目前，国际上多根据古土壤的磁化率、粒度、色度、地球化学以及孢粉和植硅体特征等了解古气候演变。
在我国，磁化率和粒度是运用得最多也最为成熟的技术方法。根据对洛川、西峰、宝鸡、吉县等地区剖面所做的土壤磁化率研究，可知在我国黄土地区，干冷气候期形成的黄土磁化率值低，温暖气候期形成的古土壤磁化率值高。
同时，土壤粒度也是记录东亚冬季风、夏季风演化历史的良好替代指标。一般来说，粗颗粒含量越多，则冬季风越强，气候干冷；反之，夏季风则越强，气候湿热。
国外发达国家则注重于从土壤发生学角度，还原成壤过程与气候变化之间的关系，构建如土壤厚度增加以及土壤矿物的形成与气候之间的模型。
德国专家曾选取不同气候条件区域，在确保植被、地形和母质等条件相同的情况下，进行土壤年代序列研究。
研究发现，在半干旱气候区，主要成土过程为含有碳酸盐的粉尘沉积。而在地中海气候区，主要成土过程包括碳酸盐的淋溶和一定深度的淀积、风化、黏粒的形成和迁移。
以上研究证明，根据不同气候条件下成壤速率、土壤理化性质以及功能与时间的响应关系，可以反向推导气候变化，进而探究其规律并预测未来气候。
看土知生活
现代检测技术能较好地从古土壤中提取考古信息，从而推断古人类活动，如用火、耕作情况。
土壤微形态、磁化率、地球化学元素以及孢粉和植硅体特征能有效记录古人类活动。
史前人类对火有着很强的依赖，生活中很多活动都需要用火，因此灰烬、灰堆或火塘是研究史前人类生活方式、社会结构与文化的重要依据。
然而，受到埋藏环境的影响，这些用火遗存常常被破坏，无法识别它们的所在位置、分布范围以及与其他遗物的关系。
此时，可结合土壤磁化率的方法。研究发现，火烧及其他人类活动产生的大量细颗粒磁性矿物，会导致土壤磁化率值高。
此外，磷元素被广泛用来反映人类活动。研究发现，文明起源时期的人类活动对古土壤化学性质产生了明显的影响，土壤中有机碳、全氮和有机磷质量分数明显增加。
除上述方法外，发达国家较多使用土壤微形态分析方法。土壤是由矿物质和有机物共同构成的，它的成分及分布状态受到物理、化学作用、生物因素及人类活动的干扰，可发生不同程度改变。
因此，土壤堆积物中可能会存留人类活动的证据，以很复杂和曲折的方式被记录下来。
尽管某些动物粪便、植硅石、灰烬，甚至动物碎骨或矿物颗粒等很难通过肉眼识别，但借助显微镜，我们可以比较清晰地观察、检验微观视野中的堆积和遗存，从而对遗址的形成与变化过程进行判断。
准确地揭示遗址上曾经发生的不同时期、不同尺度、不同类型的人类活动和对土地的利用方式或改造，比如用火、活动面的踩踏、清理、建筑、栽培作物、圈养家畜等。
看土知文明
土壤学家通过研究古土壤，既解译古气候，又提取古人类活动信息，从而定量分析两者间的关系。
过去全球变化（PAGES）是IGBP的核心计划，其主要任务是为过去全球的气候和环境变化提供定量化的解释。
而PAGES下一阶段研究焦点是评价气候变化和人类文明演变的关系。有关人类起源及其文明演变不仅是考古学家所专注的问题，也越来越吸引到其他学科专家的关注。
随着研究方法和科技手段的不断进步，学科融合和技术运用的可行性越来越大。
土壤学家通过对古土壤研究，既解译古气候，又提取古人类活动信息，能为分析两者间关系提供定量化科学依据。
目前国内主要研究方法为通过解译古土壤的理化性质及孢粉特征。如通过对湖北屈家岭遗址土壤中的孢粉分析，发现距今5400年~4200年间，遗址周边分布有常绿阔叶和落叶阔叶林，暖湿条件为屈家岭文化和石家河文化发展奠定了基础。
距今4200年~2200年间，莎草科和水蕨类孢粉的减少反映环境干旱化，导致文化走向衰落。
国外根据地貌以及气候特点，有针对性地选择适合研究技术方法。俄罗斯专家在奥卡河和莫斯科河流域挖掘了一系列土壤剖面，发现剖面中存在多个不连续的冲积层，在测年的基础上，可得出河水泛滥的时间和强度。
此外，发现一些剖面中存在文化层，涵盖青铜时期、中世纪时期，在孢粉分析的基础上，可得出人类活动对原始自然植物的影响。
特别是在建立年代序列的基础上，对于非人类活动干扰的土壤剖面，通过孢粉分析以及冲积层的定时定位，得出气候变化时间表。
与此同时，对含有文化层和文化遗址区内土壤剖面，根据孢粉结果以及有机质等土壤理化性质，得出古人类活动影响程度。
最终根据不同土壤剖面解读出来的流水、气候和古人类因素，综合还原该流域全新世以来文化演变过程。
从以上成果可以看出，古土壤在生态环境研究中的作用日益突出，这在一定程度上也促进了对古土壤的深入调查和探索。
这与新近出现的关键带（criticalhorizon）概念相关联，显示出土壤对生态系统的重要性。
来源:中国国土资源报 原题为“土壤，解译生态演变的样本——浅谈国际“地圈—生物圈”计划新探索”
作者:查理思 吴克宁 冯力威 王文静等单位分别为中国地质大学、国土资源部土地整治重点实验室
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