(完整版)黄土高原的成因

黄土高原

黄土高原是世界最大的黄土沉积区。位于中国中部偏北。北纬34°～40°，东经

103°～114°。东西千余

千米，南北700千

米。包括太行山以西、青

海省日月山以东，秦岭以

北、长城以南广大地区。

跨山西省、陕西省、甘肃

省、青海省、宁夏回族自

治区及河南省等省区，面

积约40万平方千米。

黄土高原

按地形差别分陇中高原、

陕北高原、山西高原和豫西山地等区。

目录

??概述

??来源

??历史

??水土流失

??治理

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黄土高原-概述

海拔1000～1500米，除少数石质山地外，高原上覆盖着深厚的黄土层，黄土厚度在50～80米之间。最厚达150～180米。年均气温6～14℃，年均降水量200～700毫米。从东南向西北，气候依次为暖温带半湿润气候、半干旱气候和干旱气候。植被依次出现森林草原、草原和风沙草原。土壤依次为褐土、垆土、黄绵土和灰钙土。山地土壤

和植被地带性分布也十

分明显。黄土颗粒细，

土质松软，富含可溶性

矿物质养分，利于耕作，

盆地和河谷农垦历史悠

久。黄土高原是中国古

代文化的摇篮。

黄土高原的地理范围

在中国北方，它东起太

行山，西至乌鞘岭，南

连秦岭，北抵长城，主要包括山西、陕西、以及甘肃、青海、宁夏、河南等省部分地区，面积40万平方公里，为世界最大的黄土堆积区。黄土厚50—180米，气候较干旱，降水集中，植被稀疏，水土流失严重。黄土高原矿产丰富，煤、石油、铝土储量大。

科学在不断发展，近年来科学家发现许多现象是黄土风成学说无法解释的。譬如，黄土中粗粉沙含量由西北向东南递减，黏土的含量却从西北向东南递增，这种自西北向东南的有规律的排列呈叠瓦阶梯状的

分布过渡，而不是平面模糊过渡。这种叠瓦阶梯状的分布过渡更像是洪水的杰作等等。

为了解黄土高原的“变脸”过程，专家们特意到黄土高原西部甘肃静宁县、秦安县、定西县等地采集黄土高原6个典型地质剖面的黄土标本，从中获得了700余块孢粉样本和209块表土孢粉样本，这近千份孢粉样本大约记录了公元前4.6万年至今黄土高原植被变迁过程。通过对碳14的测量，在6个典型剖面中共测得年代34个。经过分析，专家们发现，从黄土高原采集的20克样品中最多分离出孢粉颗粒达到1112粒左右，最少的则不足50粒，显示着4万多年来，环境和植被出现了巨大的变化过程。

从孢粉的分析来看，发现了松、云杉、冷杉、铁杉、栎、菊科等数十种植物孢粉的记录，专家们认为黄土高原在最初的时候并不姓“黄”，在4.6万年的历史中，有一多半的时间，黄土高原是森林和草原的成分相互消长，在这段时间里，黄土高原经历过多次快速的“变脸”———历经过草原、森林草原、针叶林以及荒漠化草原和荒漠等多次转换。

黄土高原的形成和青藏高原的隆升，加快了侵蚀和风化的速度，在高原周围的低洼地区堆积了大量卵石、沙子和更细的颗粒。每当大风骤起，在西部地区便形成飞沙走石、尘土弥漫的景象。被卷起的沙和尘土依次沉降，颗粒细小的粉尘最后降落到黄土高原区域，形成了一条荒凉地带。

印度板块向北移动与

亚欧板块碰撞之后，印度

大陆的地壳插入亚洲大陆

的地壳之下，并把后者顶

托起来。从而喜马拉雅地

区的浅海消失了，喜马拉

雅山开始形成并渐升渐

黄土高原

高，青藏高原也被印度板

块的挤压作用隆升起来。

然而东西走向的喜马拉雅山挡住了印度洋暖湿气团的向北移动，久而久之，中国的西北部地区越来越干旱，渐渐形成了大面积的沙漠和戈壁。这里就是堆积起了黄土高原的那些沙尘的发源地。体积巨大的青藏高原正好耸立在北半球的西风带中，240万年以来，它的高度不断增长着。青藏高原的宽度约占西风带的三分之一，把西风带的近地面层分为南北两支。南支沿喜马拉雅山南侧向东流动，北支从青藏高原的东北边缘开始向东流动，这支高空气流常年存在于3500—7000米的高空，成为搬运沙尘的主要动力。与此同时，由于青藏高原隆起，东亚季风也被加强了，从西北吹向东南的冬季风与西风急流一起，在中国北方制造了一个黄土高原。

黄土高原-来源

关于黄土的来源，长期以来，中外学者有过不同的争论。其中，以“风成说”比较令人信服。认为黄土来自北部和西北部的甘肃、宁

夏和蒙古高原以至中亚等广大干旱沙漠区。这些地区的岩石，白天受热膨胀，夜晚冷却收

缩，逐渐被风化成大小不等

的石块、沙子和粘土。同时

这些地区，每逢西北风盛行

的冬春季节，狂风骤起、飞

沙走石，尘土蔽日。粗大的

石块残留在原地成为“戈

壁”，较细的沙粒落在附近

地区，聚成片片沙漠，细小

沟壑纵横是黄土高原的基本特征

的粉沙和粘土，纷纷向东南

飞扬，当风力减弱或迂秦岭山地的阻拦便停积下来，经过几十万年的堆积就形成了浩瀚的黄土高原。

根据黄土堆积环境的不同，可将中国黄士发育分为三个时期：早更新世，相当于第一次冰期，气候比新第三纪干寒，发生午城黄土堆积；中更新世，发生第二次冰期，气候进一步变干，堆积了离石黄土，范围广、土层厚；晚更新世第三次冰期，气候更加干寒，堆积了马兰黄土，厚度虽小，但分布范围更广，南方称下蜀黄土。进入全新世，气候转为暖湿，疏松的黄土层，经流水侵蚀，形成了沟壑纵横、梁、峁广布的破碎地表。

古气候的标志

黄土地层中反映古气候的标志概括起来有：古土壤、湖沼相沉积、河流相沉积、黄土的颜色变化、化学元素组分含量和孢粉组合等。

古土壤，它是在不同地质时期的地表，在当时的气候条件下，经过成壤作用形成的。因此古土壤的类型、成分结构等特征都带有形成时气候特征留在土壤中的痕迹，这些痕迹直接记录了当时气候冷暖干湿等变化。

湖相沉积，黄土中常夹有湖相地层，这类地层主要出现在早更新世早期和晚更新世的早期或晚期，。这些湖沼相沉积物中碳质成分含量很高，富含生物碳及孢粉，其所含铁元素多为还原状态，氧化程度很低，这些特征表明上述湖沼相堆积是在湿冷气候条件下形成的。

河流相沉积物，主要为粗砂、砾卵石等，一般属于早更新世中后期及中更新世早期。在晚更新世时，一些盆地和山前地带的黄土中夹有不同厚度的砂卵石层，这些粗岩相沉积物说明当时黄土堆积时，曾经有过较大的丰水期，因而河流发育，水文活动积极，反映了当时湿润的气候条件。

黄土形成于不同的气候条件下，因而有不同的外观颜色。综合黄土高原黄土剖面颜色在垂向上的变化，自下而上大体可以分为4个主要颜色段：第一段，浅红黄色段；第二段，棕黄色段；第三段，灰黄色段；第四段，褐黄色段。黄土颜色自下而上由红黄—棕黄—灰黄—褐黄的变化。

黄土中化学元素组分的迁移是与气候变化相关的。所谓元素的迁移，是指土壤中的化学元素的转移和再分配，使化学元素重新分散或集中

的迁移。在不同的物理化学环境中，迁移的方式、强度和结果都不相同。元素迁移除元素自身的物理化学性质如元素的组合及其结构等内因外，还有外界的物理化学环境，如温度、压力、氧化还原环境等外因。因此我们可以通过测定黄土史时期迁移最重要的外界因素，通过测定黄土层中元素迁移量的大小、形式及其组合关系等，反演其迁移的地质历史时期的古气候条件，以达到了解古气候环境波动的目的。植物分为孢子植物和种子植物两大类，孢子和花粉分别是这两类植物的繁殖器官。孢子和花粉当它们在植物的孢子囊和花药中成熟后，借助风、水或动物等动力的作用飞离植物母体，大部分落在土壤中，经过漫长的地质年代，孢子花粉也就变成了化石。孢粉学的任务之一就是用特定的方法把不同地层中的孢粉化石分离提取出来并鉴定其类

型及组合，以此恢复古植被类型、群落，生长的古地理景观和古气候条件。

古环境的变迁

新生代早期，全球性气候变暖，我国各地区包括黄土高原的早第三系地层多呈红或浅红色，说明当时气候比较炎热。早更新世早期，黄土高原内在一些第三纪末形成的古侵蚀或断陷盆地边缘和盆地内，形成很多河流及大小不同的湖泊，其中堆积了厚大的湖相沉积。在早更新世末期，由于气候逐渐变得干旱起来，雨量减少使这些湖泊逐渐萎缩，乃至干涸消失，并演化成河流。中更新世开始时，由于新构造运动对环境的影响，黄土高原的气候变为温湿和干凉交替的波动。这一时期河流最为发育，河水流量也与气候变化相对应而呈增多或减少的变化

规律。到晚更新世初期，干旱气候开始显增多或减少的变化规律。到晚更新世初期，干旱气候开始显著。到全新世，黄土高原则明显地被干旱少雨的气候所控制，北部向沙漠化方向演化。在整个第四纪时期内，黄土高原的古气候环境的主要变化时期是中更新世早期，中更新世晚期和晚更新世末期。

黄土高原环境的变迁，有其自然的因素，这与全球气候变化有关，但也有人的因素，如黄土高原森林的砍伐，草地的破坏，土地利用不合理造成的土壤侵蚀，导致高原自然环境恶化。

黄土高原-历史

自秦汉以来黄土高原经历了三次滥伐滥垦高潮，第一次是秦汉时期的大规模“屯垦”(边防军有组织大垦荒)和“移民实边”开垦。这次大“屯垦”使晋北陕北的森林遭到大规模破坏。第二次是明王朝推行的大规模“屯垦”，使

黄土高原北部的生态环境

遭到空前浩劫。

据考证，明初在黄土高原北部陕北(延安、绥德、榆林地区)和晋北大力推行“屯田”制，竟强行规定每位边防战士毁林开荒任务。

从这里我们不难看出，明代推行“屯田”制对环境破坏之严重。第三次大垦荒是清代，清代曾推行奖励垦荒制度，垦荒范畴自陕北、晋北而北移至内蒙古南部，黄土高原北部和鄂尔多斯高原数以百万亩计的草原被开垦为农田，使大面积的土地沙化，水土流失加剧。 黄土高原-水土流失

水土流失主要由暴流沟谷冲刷疏松黄土所致。黄土颗粒细小，质地疏松，具有直立性并含有碳酸钙，迂水容易溶解、崩塌。地面坡度较大，植被稀疏，夏季又多暴雨，造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌，更助长

了沟壑扩展，加速水土流

失。同时也与近代地壳上

升有关，使得沟床不断下

切和侧蚀，沟谷溯源侵蚀

加剧，相应地谷坡又不断

地扩展，于是沟间地日益

破碎。除上述自然因素外，黄土高原

黄土高原

与人类活动，特别是滥垦滥伐，破坏天然植被等社会因素有密切关系。新中国成立后，对黄土高原的水土流失采取了一系列综合治理措施，植树造林、种草，将坡耕地改为水平梯田，以及水利工程等措施，黄土高原发生了可喜的变化。

加大“三北”防护林的建设，加大植被的覆盖面积和覆盖率。尤其对于这个土质比较疏松的黄土高原来说，森林覆盖率一定要高于全国的平均水平22%，只有这样才能比较有效的防止水土流失。

黄土高原-治理

综合治理黄土高原是中国改造自然工程中的重点项目。治理方针是以水土保持为中心，改土与治水相结合，治坡与治沟相结合，工程措施与生物措施相结合，实行农林牧综合发展。这种治理措施已取得重大成绩。

水保试验站

经过30多年的建设，位于

黄土高原的安塞水土保持

综合试验站已成为世界上

最大的水保试验站。

黄土高原

安塞水土保持综合试验站

位于陕西省延安市的安塞县，始建于1973年，是科技部国家重点野外台站、中国科学院生态系统研究网点重点站。

目前这个试验站已建成山地、川地试验场，其中包括农田水分平衡试验场、养分循环试验场、土壤侵蚀试验场等160个小区以及先进的山地自动气象站和农林旱地微气候观测站，占地75万平方米，成为世界上面积和规模最大的水土保持试验站。

安塞水土保持综合试验站，重点研究领域是水土流失规律及其对生态环境的影响、黄土丘陵区生态环境特征及演变规律、水土保持型生态农业系统结构功能及调控原理、流域健康诊断与管理理论及方法等多个方面。同时它还肩负研究合理开发和利用农业资源、改善生态环境、恢复和重建退化生态系统、为黄土高原水土保持与生态环境建设提供科学依据和途径等任务。

这个试验站利用身处黄土高原的特有条件，30多年来先后承担了国家和陕西省关于黄土高原水土流失综合治理与农业发展的科技攻关

课题和中国科学院重大研究项目31项，获得国家科技进步一等奖、二等奖以及中国科学院和陕西省的各类奖项18项。这里还吸引了来自俄罗斯、日本、美国、澳大利亚等多个国家的同行开展合作研究。植被建设

1、植被分布的非地带性

黄土高原植被分布的地带性规律是毋庸置疑的，自南向北，自然植被呈森林向草原过渡的总体趋势。不同土质、地形部位和坡向的地块，土壤水分状况存在一定差异，适合不同植被群落的生长。但黄土高原

的植被分布也存在以下非地带性特征，其植被分布的总体特征应为植被的地带性分布与非地带性分布两者的自然组合。

2、土质非地带性

在《黄土高原森林分布与黄土厚度的关系》一文中对此已进行了较详细的论述。现将主要观点简述如下：1）黄土颗粒组成细，孔隙度高，孔隙以细孔隙为主。在降水不丰沛的半湿润、半干旱区，降水入渗浅，地面蒸发耗水多。厚层黄土坡地土壤水分条件相对干旱，自然植被为草原。2）裂隙发育的岩层，孔隙度低，孔隙以大孔隙为主，降水入渗深，地面蒸发耗水少。在降水不丰沛的半干旱、半湿润区，裂隙发育的岩质坡地，土壤水分条件较湿润，自然植被为森林。3）薄层黄土坡地，由于下伏不透水岩层埋藏浅，地下水位较高，树木往往可以通过发达的根系吸取地下水，自然植被也为森林。

微地貌非地带性

黄土高原沟壑密集，地形切割深。由于地表径流和土壤重力自由水向下运移，塬面、梁峁等正地形部位，土壤含水量较低，地下水埋藏深；沟谷及沟坡中下部等负地形部位，土壤含水量较高，地下水埋藏浅。在半干旱、半湿润的气候条件下，沟谷及沟坡中下部的土壤水分条件往往适合树木的生长，自然植被为森林，梁峁、塬面及沟坡中上部的土壤水分条件往往适合草灌的生长，自然植被为草原。沟坡森林植被的分布高度，自南向北呈降低的趋势。

坡向非地带性

阳坡坡地的地面蒸发耗水大于阴坡，同一区域阳坡的土壤水分条件往往较阴坡干旱。因此，阳坡的植被群落往往较阴坡更耐干旱。沟坡的森林分布上限，阴坡高于

阳坡。

3、土壤水分的可持续利用

黄土高原50年来的人工

林草建设，没有遵循土壤

水分的可持续利用原则，

片面追求人工林草的高生

黄土高原

长量、高经济效益，结果

多以失败告终。如20世纪

50-70年代的“山顶戴帽子”，在梁峁顶上造林，树木初期生长尚好，但5至10年后多为小老头树或死亡。20世纪80年代初期，飞播沙打旺，人工种植红豆草，沙打旺、红豆草3年内长势喜人，5年后逐渐衰亡。中科院水土保持研究所等单位对人工林草地的土壤水分进行了深入的研究，发现人工林草地出现了明显的土壤干层，土壤干化现象严重。洛川塬20世纪80年代中期以来大面积发展的苹果园，也已普遍出现土壤干层。

黄土是库容巨大的土壤水库，但降水补给不充分，地面蒸发耗水强烈。土壤水库储存的巨量土壤水是地质历史时期长期积存的。研究表明，黄土土壤水活跃层深度一般在2米左右，2米以下土层的土壤水一旦耗用，很难补充，补充需要很长的时间。这就意味着，2米以下的土

壤水是不可动用的净储量，可望而不可及。高生长量的人工牧草和木本植物，根系发达，耗水量大，浅层土壤水分不能满足植物生长需要时，不得不通过发达的根系耗用深层土壤水，一旦根系分布深度内的土壤水被大量耗用，形成土壤干层，植物势必衰亡。追求高生长量的人工林草建设，不可避免地要掠夺性利用土壤水资源，不可能营造出经得起时间考验的秀美山川，只能给后代留下干涸的土壤水库。

黄土高原的自然植被具有明显的地带性与非地带性特征。史前时期，黄土高原在土石山区和黄土谷地发育繁茂的森林，而在黄土高原梁峁和塬面上以草原植被为主。根据土石山区和黄土谷地的面积估算，史前时期黄土高原的森林覆盖率不超过50%。黄土高原的植被建设必须按照植被的自然分布规律，遵循土壤水分的可持续利用原则，因地制宜，科学规划。在自然植被为森林的区域，恢复森林植被，在草原区域恢复草原植被。

自然修复恢复的植被，最适应当地的自然环境，形成的群落最为稳定。吴旗县的封禁实践和中科院水土保持研究所的定位观测表明，完全可以依靠自然修复恢复黄土高原的植被，时间也无须很长，3至5年就可以形成较好的植被覆盖。鉴于黄土高原植被建设重点的高位黄土坡地，目前尚无经得起时间考验的稳定人工林草建设的实例及相关营造技术，黄土高原的植被建设现阶段应以自然修复为主，辅以土壤水分条件较好地段的人工造林。

黄土高原-地貌差异

山、原、川三大地貌类型是黄土高原的主体。耸峙在高原上的山地，犹如海洋中的孤岛。例如六盘山以西的陇中高原上的屈吴山、华家岭、马衔山，陇东陕北高原上的子午岭、白于山、黄龙山等。原（或塬）是指平坦的黄土高原地

面，

著名的有甘肃东部的董志

塬，陕西北部的洛川塬。

塬面宽阔，适于机械化耕

作，是重要的农业区。但

是塬易受流水侵蚀，沟谷

发育，分割出长条状塬地，

黄土高原

成为山梁，称为“梁”地。

如果梁地再被沟谷切割分散孤立，形状有如馒头状的山丘，当地称为“峁”。由“梁”和“峁”组成的黄土丘陵，高出附近沟底大都在100～200米左右，水土流失严重，是黄河泥沙来源区。川是深切在塬面下的河谷平原。在梁峁地区地下水出露，汇成小河、河水带来的泥沙在这里沉积，在两岸形成小片平原，称它为“川”。川两旁还有阶地，即“掌”、“杖”地。掌是川地上源的盆地状平原，与条状分布的杖地不同。

黄河在它的中、上游流经世界上最大的黄土高原。黄土高原土层深厚，土质疏松，地形破碎，暴雨频繁，水土流失极为严重，是黄河泥沙的

主要来源地。尤其是黄河河口镇至潼关这一河段，黄河在穿越这一段黄土高原的过程中，众多支流汇入，把黄河“染成”了黄色。据测定，这一河段进入黄河的泥沙占全河沙量的90%。

从地球上来看，黄土主要分布于中亚到我国的西北、华北和东北一带，世界上最大的黄土高原就是位于黄河上中游地区的黄土高原。它的范围大致是北起阴山，南至秦岭，西抵日月山，东到太行山，横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省，面积64万平方公里。黄土覆盖厚度一般在100米以下，而以陇东、陕北、晋西黄土层最厚，六盘山以东到吕梁山西侧，黄土厚度在100米～200米之间，最厚在兰州，达300米以上。黄土分布的面积和厚度，都居世界之冠。

根据地貌的形成过程和特

点，可分为以下几个部分：

①陇中高原。一称陇西高

原。位于六盘山以西，是

一个新生代的拗陷盆地，

属盆地型高原，海拔

1500～2000米。地形破

碎，多梁、峁、沟谷、垄板地形。

②陇东、陕北高原。包括六盘山以东，吕梁山以西，渭河北山以北，

黄土高原

长城以南的地区。也是一个盆地型高原，海拔800～1200米。经强烈侵蚀，除少数残留的黄土塬（董志塬、洛川塬）外，大部地区已成为破碎的梁峁丘陵。其间只有少数基岩低山突起在高原之上，状似孤岛。

③山西高原。包括五台山、恒山以南，伏牛山以北，太行山以西，吕梁山以东的地区。它由一系列褶皱断块山与陷落盆地组成。山地有吕梁、恒山、五台、中条及太行等山，盆地有大同、忻县、太原、临汾、运城等。除河谷平原外，大部地区海拔在1000～1500米，石质山地构成高原的主体，黄土堆积仅限于盆地及山间谷地，分布范围约占全区面积的40％。

④渭河平原，一称关中平原。位于渭河北山与秦岭之间，西起宝鸡。黄土高原-能源基地

黄河在它的中、上游流经世界上最大的黄土高原。黄土高原土层深厚，土质疏松，地形破碎，暴雨频繁，水土流失极为严重，是黄河泥沙的主要来源地。尤其是黄河河口镇至潼关这一河段，黄河在穿越这一段黄土高原的过程中，众多支流汇入，把黄河“染成”了黄色。据测定，这一河段进入黄河的泥沙占全河沙量的90%。

从地球上来看，黄土主要

分布于中亚到中国的西

北、华北和东北一带，世

界上最大的黄土高原就是

位于黄河上中游地区的黄

土高原。它的范围大致是

北起阴山，南至秦岭，西

黄土高原

抵日月山，东到太行山，

横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省，面积64万平方公里。黄土覆盖厚度一般在100米以下，而以陇东、陕北、晋西黄土层最厚，六盘山以东到吕梁山西侧，黄土厚度在100米～200米之间，最厚在兰州，达300米以上。黄土分布的面积和厚度，都居世界之冠。

黄土高原拥有极为丰富的煤炭资源，其储量和产量均居中国第一。煤炭资源不仅量大质优，还有较好的开采条件。其中，可供露天开采的煤矿储量达200亿吨。中国探明储量的特大型煤田，约有一半分布在这里。山西省是中国最大的煤炭基地。陕西省北部的神府煤田，长庆油田，也是黄土高原能源基地的重要组成部分。黄土高原地区地理位置适中，做为全国的能源基地，正源源不断地向中国提供煤炭和电力，人们形象地称它为中国的“锅炉房”。