中国南方地区气候湿热,水热组合有别于同纬度其它地区,被誉为北回归线上的绿洲。该地区对于土壤环境磁学研究具有独特的意义,有助于深入理解不同气候条件下土壤磁性矿物的响应。本研究选取中国南亚热带作为研究区域,以东部潮州市为起点,向西南直到徐闻县,在广东沿海系统地采集15个海拔相近、空间分布相对均匀的土壤剖面作为研究对象。其中有12个剖面属于南亚热带,3个剖面属于边缘热带。对采集的所有土壤样品进行详细的常温磁学测量,选择代表性样品进行高温磁学测量,并结合色度、漫反射光谱和基于X荧光光谱的铁元素含量分析,初步探讨南亚热带地区土壤剖面的磁性特征,进而分析不同剖面间磁性差异的主导因素,并对次生磁性矿物针铁矿和赤铁矿含量变化进行判定,寻找南亚热带可靠的气候代用指标。通过本文研究,对南亚热带土壤的磁性特征及其气候意义有了以下认识:(1)研究区内不同土壤剖面中的磁性矿物种类、含量和颗粒大小以及成土过程中磁性矿物转化具有很大差别。总体而言,南亚热带土壤中主要亚铁磁性矿物为磁铁矿,反铁磁性矿物为赤铁矿和针铁矿,部分剖面中还含有大量顺磁性矿物和少量纤铁矿。无论土壤剖面发育于火成岩风化壳,还是发育于沉积岩风化壳,均可按磁化率(χ)随深度自下而上变化的不同分为两种类型(增城剖面因不是地带性土壤剖面,其发育强度未与气候达成平衡所以将其排除):磁化率升高型和磁化率降低型。南亚热带地区土壤中涉及强磁性矿物的转化至少存在两种完全不同的过程:1)含铁硅酸盐矿物或赤铁矿、针铁矿转化为细粒的次生强磁性矿物;2)粗粒的原生强磁性矿物溶解或转化为弱磁性矿物。这两个过程可以很好地解释大部分剖面磁化率随深度的变化:磁化率升高型剖面由过程1)主导,磁化率降低型剖面由过程2)主导。边缘热带的3个土壤剖面均属于磁化率升高型剖面。此外,高湿环境条件下,细粒亚铁强磁性矿物转化为针铁矿甚至纤铁矿是恩平剖面中上部磁化率下降的机制。(2)研究区内15个土壤剖面的铁元素含量并非磁化率升高的限制因素,且母质层磁性差异较大。整体而言,发育于强磁性母岩风化壳之上的土壤剖面,剖面磁性往往在成土过程中有所下降;而发育于弱磁性母岩风化壳之上的土壤剖面,大多数剖面磁性从底部到顶部呈增强趋势。母质通常通过控制土壤剖面本底磁性强弱来直接造成磁性差异。此外,受母质的影响,反映磁性矿物含量的磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)以及反映磁颗粒相对含量的百分比频率磁化率(χ_fd%)、非磁滞磁化率/磁化率(χ_ARM/χ)等磁学参数不能作为该区域的气候代用指标。因此母质是南亚热带土壤剖面磁性差异的主导因素之一。(3)在对14个土壤剖面(不包括增城剖面)的色度研究中发现,磁化率降低型剖面母质层的赤铁矿含量总是低于淀积层,而磁化率升高型剖面母质层的赤铁矿含量最高,其次是淀积层,淋溶层赤铁矿含量最低。漫反射光谱的测量结果也证实了这一规律。通过对14个土壤剖面淋溶层和淀积层色度参数与漫反射光谱参数的相关关系研究中发现,南亚热带和边缘热带土壤剖面的红度(a^*)与575 nm处峰高、黄度/红度(b^*/a^*)与435 nm处峰高/575 nm处峰高均呈良好的正相关,而黄度(b^*)与435 nm处峰高则相关性较差,表明a^*和b^*/a^*能准确地反映南亚热带和边缘热带土壤中针铁矿和赤铁矿的相对含量,b^*则不能反映该区域针铁矿含量。(4)在南亚热带与边缘热带地区,次生成因的赤铁矿和针铁矿含量及比例主要受控制于气候条件,而与原始铁元素含量、赋存形式及磁性矿物本底含量、转化等因素均无关。赤铁矿的含量主要受气候因子中的降水量影响,其含量随着降水量的升高而降低。而针铁矿的含量与降水量呈正相关而与温度呈反相关。无论是色度参数中的b^*/a^*还是漫反射光谱参数中的435 nm处峰高/575 nm处峰高,均与降水量相关性显著,因此次生磁性矿物针铁矿与赤铁矿的比值可作为南亚热带与边缘热带地区敏感的降水指标。