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过刊目录

  • 2018年, 38卷, 第04期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 2万年来南亚季风演化历史
    沈吉, 肖霞云
    2018, 38(04): 799-820+798.
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    文章综合中国西南部位于不同纬度、不同海拔,代表不同地貌、气候和植被单元的星云湖、腾冲青海湖、泸沽湖和伍须海这4个湖泊2万年以来的孢粉、硅藻记录,揭示了中国西南部2万年来的气候变化与南亚季风演化历史。结果表明,在中国西南地区,冰盛期后首次开始升温的时间发生在19.0～18.0 ka(1 ka=1000 cal. a B.P.)之间。自冰消期首次开始升温以后,中国西南地区气候具有区域差异,即在中国西南部偏西偏南、受较单一南亚季风影响的区域,冰后期都存在H1冷事件、B/A暖期和YD冷事件,并于11.5 ka左右进入全新世,开始是缓慢增温增湿,随后在10.0 ka左右进入明显变暖湿的时期;全新世适宜期都出现在中全新世,然后进入晚全新世降温期,并逐步开始受到人类活动的影响。在中国西南部偏东、偏北的区域,还兼受东亚季风影响,导致气候效应更加复杂。中国西南地区2万年来的气候变化揭示南亚季风从19.0 ka左右开始逐渐增强,在季风逐渐增强的过程中,出现两次明显的季风减弱期,分别对应H1和YD时期;在11.5 ka左右,南亚季风进一步增强,并在中全新世达到最强,随后又逐渐减弱。对其机制探讨认为,冰盛期后首次升温及此后逐渐增温的趋势主要受夏季太阳辐射的控制,同时,温室气体浓度的变化也起了重要的调制作用。而增温过程中存在的H1和YD突然变冷事件与大西洋温盐环流减弱有关;南亚季风区的全新世适宜期发生在中全新世可能是受海平面上升、海表温度、冰量范围、9月太阳辐射量等多种因素的共同影响。
  • 基于孢粉组合定量重建古植物多样性的方法与进展
    李泉, 赵艳
    2018, 38(04): 821-829.
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    过去植物多样性变化历史及其与气候、人类活动的关系,可以作为现今植物多样性格局及其趋势预测的相似型,并为植被多样性恢复策略的制定提供历史参考。目前,国内外古生态学者在孢粉多样性现代过程与基于化石孢粉组合的植物多样性长期变化等方面开展了大量研究。针对孢粉多样性分析所面对的来自孢粉鉴定精度、传播方式、源区范围与植被代表性、不同传播方式与沉积过程等诸多限制因素的影响,文章综述了古植物多样性定量重建常用的孢粉多样性指标和方法,如孢粉种类数与孢粉丰富度、均匀度、Simpson多样性指数和Shannon Wiener多样性指数等;并结合现代过程与重建案例分析了不同方法存在的问题与校正方案。指出今后的研究需要注意提高孢粉鉴定精度与形态分类标准的一致性;进一步构建能够融入现代宏观生态学研究的孢粉β多样性与功能多样性等方法;同时加强不同尺度的孢粉多样性现代过程研究,校正孢粉多样性与植物多样性的定量关系,合理剔除不同传播方式与沉积过程等的影响,从而提高古植物多样性定量重建的准确性。
  • 泥河湾盆地早更新世(2.6～2.1 Ma)植被和气候变化
    李月丛, 丁国强, 王永, 迟振卿, 阳小兰, 李冰
    2018, 38(04): 830-841.
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    文章通过泥河湾盆地郝家台NHA钻孔约33 m岩芯(15800～12500 cm, 2.6～2.1 Ma)共165个样品的高分辨率孢粉分析,并结合古地磁定年和PCA分析结果,重建了该地区早更新世2.6～2.1 Ma时段的植被和气候环境演化过程。研究结果显示:1)2.60～2.47 Ma,孢粉组合以偏暖的松属(多高于40%)和喜冷湿的云杉属(多高于60%)交替占优为特点,PCA axis 1和axis 2得分值均较低,但变化剧烈,植被应为松林和云杉林交替占优,气候冷暖交替为特征。2.60～2.57 Ma和2.53～2.51 Ma为两个寒冷期,大体对应于MIS 102和MIS 100阶段;2.49～2.47 Ma为干旱期,大体对应于MIS 98阶段;2.57～2.53 Ma为研究段温暖湿润阶段。2)2.47～2.33 Ma时段,总体云杉花粉(多高于40%),蒿属、藜科等喜旱草本花粉(多高于20%)含量较高,PCA axis 1得分值较高,表明研究区当时植被类型主要为森林草原或云杉林,气候寒冷,其中2.47～2.42 Ma为研究段最寒冷干旱时期,大体对应于MIS 96阶段。3)2.33～2.14 Ma时段孢粉组合中松属花粉多高于50%,阔叶乔木花粉含量多高于5%, PCA axis 1和axis 2得分值均为研究段最低时期,显示植被为松与阔叶树的混交林,或两者呈斑块状分布,气候最为暖湿。但2.29～2.24Ma阶段,PCA axis1得分值明显升高,气候变冷,大体对应于MIS 88和MIS 86阶段。
  • 浙江湘湖早-中全新世的硅藻记录及沉积环境演变
    梁钰莹, 李冬玲, 沙龙滨, 舒军武, 王伟铭
    2018, 38(04): 842-853.
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    通过对浙江省萧山湘湖地区XH-2孔上部24 m(全新世以来)沉积物的粒度及硅藻组合进行分析,揭示了研究区早-中全新世期间的沉积环境及相对海平面变化。结果显示,约9300～8850 cal. a B.P.期间,淡水硅藻占绝对优势,半咸水种含量极少,表明湘湖地区当时基本未受海水影响,主要为淡水环境;8850～8550 cal. a B.P.期间,半咸水硅藻含量上升,但整个硅藻组合中仍以淡水硅藻为主,表明湘湖地区虽仍以淡水环境为主,但开始受到间歇性潮汐或风暴潮的影响,对应潮上带的沉积环境;8550-8150 cal. a B.P.期间,淡水种硅藻显著减少,半咸水种、沿岸种及海水种含量增加,表明湘湖地区当时受海水影响显著,对应潮下带的沉积环境;8150～7700 cal.a B.P.期间,淡水种含量开始逐渐回升,海水种含量减少,表明湘湖地区受海水影响开始减弱;7700 cal. aB.P.以后几乎没有发现硅藻,研究区当时可能已经为陆地环境,古人类开始居住,对应于跨湖桥文化(8000～7000 cal. aB.P.)的出现与发展。综合XH-2孔上部24 m沉积物中的粒度变化及硅藻组合结果,发现该地区在8550～8150cal. aB.P.期间可能存在一个海平面上升事件,该事件在长江三角洲、东南亚甚至世界其他地区均有记录,其成因很可能与全新世早-中期劳伦泰德冰盖融水事件以及Agassiz和Ojibway两个冰川湖溢水事件导致的全球海平面快速上升有关。
  • 全新世东北地区沼泽湿地演化对全球变化的响应
    高传宇, 邢伟, 刘汉向, 王春玲, 韩冬雪, 王国平
    2018, 38(04): 854-863.
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    湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,具有其他生态系统不可替代的生态功能。随着人类社会经济的快速发展,人类活动导致大量湿地的消失和退化。为保护剩余的湿地,湿地恢复工作目前已经逐步开展。制定合理的湿地恢复目标是湿地恢复工作的关键步骤之一,而了解历史时期沼泽湿地演化过程和原因则是建立合理的湿地恢复目标的重要前提条件。文章通过综述全新世东北地区沼泽湿地形成与植被演替过程并分析其驱动力,尝试探讨我国东北地区沼泽湿地演化的规律及其对全球变化的响应机理。研究发现东北地区沼泽湿地主要在距今8000年以后开始逐渐形成,约有30%的沼泽湿地形成于全新世暖湿期(距今8000～4000年),而大部分沼泽湿地在全新世晚期形成。全新世晚期冷偏干的气候条件更容易促进东北地区沼泽湿地通过水体沼泽化形成,同时这一时期形成的沼泽湿地的植被群落演替过程通常为水木贼群落-苔草群落-灌丛/小叶樟群落。然而目前东北地区针对历史时期湿地环境特征的研究相对薄弱,并不能满足沼泽湿地恢复目标制定的需求。因此,未来需加强对东北地区沼泽湿地古环境的定量研究,并为更好的制定东北地区湿地修复的参考目标提供理论支持。
  • 过去约8000年来程海摇蚊组合记录的气候与环境变化
    罗文磊, 常洁, 孙伟伟, 曹艳敏, 宁栋梁, 张恩楼
    2018, 38(04): 864-873.
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    季风气候是影响地区古环境变化的主要因素。文章通过程海长556 cm岩芯的沉积摇蚊亚化石、粒度、TOC、TN和TOC/TN记录,探讨了季风气候影响下程海地区约7660cal.a B.P.以来的降水变化情况。结果表明,沉积物中摇蚊属种以Procladius Skuse、Chironomus plumosus、Tanytarsus medax和Microchironomus tener为主。约7660～2800cal.a B.P.时期流域受印度季风影响强烈,气候暖湿、降水量大,湖泊生产力水平较高;约2800cal.a B.P.以来程海流域降水量逐渐减少,湖泊生产力水平降低。Procladius Skuse与T.mendax的组合关系反映了程海在约6850～6500 cal. a B.P.、约5500～5000 cal. a B.P.、约4150～3700 cal. a B.P.、约2800～2300 cal. a B.P.和约1400～1100 cal. a B.P.这5个时期由于印度季风减弱,发生了短暂性的干旱事件,研究表明季风因素驱动下的程海摇蚊亚化石组合主要受流域降水侵蚀因素的影响。
  • 沙漠/黄土过渡带6 ka B.P.以来气候环境变化及其对人类活动的影响
    张贵林, 周新郢, 赵克良, 杨庆江, 李小强
    2018, 38(04): 874-886.
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    文章选择沙漠/黄土过渡带的榆林市白河庙村钻孔(38°35'9.89″N,109°24′0.71″E)泥炭沉积,通过建立良好的年代序列和高分辨率花粉记录分析,重建研究区内植被演替和气候环境变化过程。在此基础上,结合考古学资料,探讨适宜的气候环境阶段和极端气候事件对人类活动的影响。结果表明,6 ka B.P.以来研究区植被类型经历典型草原、荒漠草原、干草原、荒漠草原4个阶段,指示6.0～4.2 ka B.P.气候较为暖湿,为全新世适宜期;4.2 ka B.P.时发生极端干旱事件,之后(4. 2～1.1 ka B.P.)气候向干旱化发展;1.1～0.5 ka B.P.,气候经历短暂的湿润期;0.5 kaB.P.之后,气候再次转干。另外,通过统计沙漠/黄土过渡带6～3 ka B.P.考古遗址数量及其空间分布变化信息,发现史前人类活动与气候、生态系统变化紧密相关。东亚夏季风带来的降水量控制干旱/半干旱地区水资源变化,从而影响依赖水资源的旱作农业发展、人类活动强弱和考古学文化兴衰。6.0～4.2 ka B.P.降水较多,植被盖度高,毛乌素沙地固定,沙漠/黄土过渡带发育古土壤,并向西北移动。适宜的气候环境和良好的生态条件有利于旱作农业生产,导致人口增加,遗址点数量增多,人类活动范围扩大,仰韶时期和龙山时期的考古学文化繁荣发展。而4.2～3.0 ka B.P.遗址点大幅减少,人类活动规模减小,考古学文化衰退。4.2 ka B.P.极端干旱事件及之后持续的干旱,导致植被退化,毛乌素沙地沙丘活化,沙漠/黄土过渡带向东南方向摆动。水资源短缺和生态环境破坏,对以粟为主的旱作农业生产和人类生存造成严重影响,可能是导致该地区史前考古学文化大范围衰退的重要原因。
  • 大暖期中国湖泊沉积物有机碳储量的初步估算研究
    张风菊, 薛滨, 姚书春
    2018, 38(04): 887-899.
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    湖泊作为陆地生态系统的重要组成部分,在区域/全球碳循环中发挥着重要作用。研究大暖期(6±0.5 ka B.P.)湖泊沉积物有机碳储量,可为未来类似增温幅度下湖泊固碳潜力变化研究提供一定的基础数据。文章通过搜集我国不同地区65个含大暖期沉积年代及有机碳数据的湖泊资料,开展了大暖期中国湖泊沉积物有机碳储量的初步研究。结果表明,大暖期我国湖泊沉积物有机碳储量约为4.56 PgC,变化范围约为0.90～19.08 PgC(1Pg=10~(15) g),主要集中在东部平原湖区、蒙新湖区及青藏高原湖区;有机碳累积速率约为22.3 g/(m~2·a),变化范围约为4.4～92.6g/(m~2·a),其中以蒙新湖区最高,青藏高原湖区最低。大暖期我国湖泊有机碳储量与陆地碳库的比较表明,湖泊有机碳储量约为陆地(植被和土壤)有机碳储量的3%,而湖泊面积约为陆地面积的2%,加之湖泊沉积物较土壤及森林生物量能够保存更长的时间,因此湖泊在维系全球碳平衡中起着重要作用,湖泊的碳汇功能不容忽视。
  • 滇西北格贡错那卡湖沉积记录揭示的晚全新世气候变化
    谭金凤, 肖霞云, 李艳玲
    2018, 38(04): 900-911.
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    云南省西北部高山湖泊格贡错那卡湖(海拔4214m)地处西南季风区,对气候变化十分敏感。文章以在格贡错那卡湖湖心钻取的1.84m长的沉积岩芯为研究对象,对粒度、磁化率和总有机碳(TOC)含量等环境指标进行了高分辨率的分析,在精确测年的基础上(~(210)Pb测年结合陆生植物残体的AMS~(14)C测年建立年代序列),重建了研究区距今约3570年来的气候与环境变化。结果表明,格贡错那卡湖所在地区近3570年来的气候与环境变化经历了5个较明显的演化阶段:1)在3570～3490cal.a B.P.期间,气候明显降温、减湿;2)3490～1710cal.a B.P.期间,气候总体偏冷、较干,其中3490～2860 cal. a B.P.期间气候处于较稳定的最冷干时期,随后在2860～1710 cal.a B.P.期间气候波动地有所增温、增湿;3)1710～930cal.a B.P.(即240-1020 A.D.)期间,为较稳定的暖湿期,年均温较高,温差较小;4)930～80cal.a B.P.(即1020-1870 A.D.)期间,气候总体偏冷较湿,但存在多次短暂变暖;降水总量或冰雪融水可能有所减少,但降水强度或冰雪融水强度变化较大;5)自80cal.a B.P.(即1870 A.D.)以来,温度明显增加,可能是过去3570年以来温度最高的时期;降水有所减少,气候总体为暖偏湿。该气候特征与相邻地区泸沽湖的乔木花粉含量反映的气候变化非常一致,揭示了研究区气候变化的区域性。
  • 基于沉积物与文献记录的茈碧湖水文波动与近现代生态环境变化
    邓颖, 陈光杰, 刘术, 黄林培, 陈小林, 王教元, 刘园园, 孔令阳
    2018, 38(04): 912-925.
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    云南高山湖泊对区域气候变化和流域人类活动十分敏感,部分水体同时面临着污染物增加、生物群落快速演替、生态系统功能降低等问题。位于滇西北高山地区的茈碧湖历史资料表明,该湖近现代以来经历了明显的水文波动与人类活动影响。本研究通过对茈碧湖沉积物进行年代序列测定、元素和粒度等多指标分析,重建了近300年来(对应于钻孔顶部18 cm深度样品)茈碧湖环境变化历史,并结合对硅藻的分析,识别了气候变化和人类活动对生物群落变化的驱动影响。结果表明,沉积物粒度记录了茈碧湖水文变化的长期波动,水库修建与水文调控的增强使得湖泊水位波动明显,与文献记录的水文事件基本一致。硅藻群落结构以浮游种为主,1860年前硅藻组合以对水体扰动力有较强耐受性的Cyclostephanos duius为主要优势种;1860年以来小型硅藻Cyclotella ocellata占据主要优势,同时Cyclotella comta成为次优势种;1990年开始,底栖硅藻Fragilaria spp.属相对丰度增加并出现明显波动,喜营养盐的Fragilaria crotonensis出现。多变量数理分析显示,气候变暖以及湖泊营养水平变化的共同作用是驱动茈碧湖硅藻组合长期演替的重要因素,分别独立解释了群落变化的27. 5%和21.3%;其中湖库改造工程导致的外源物质输入增多,使得营养水平总体上升,是导致20世纪90年代以来硅藻组合出现明显变化的诱因。因此,在气候变暖的背景下,对云南高山湖泊的保护需要进行流域开发和水文调控的综合评价。
  • 我国西南地区树线高山湖泊过去200年环境变化及生物群落响应研究
    孔令阳, 羊向东, 王倩, 胡竹君
    2018, 38(04): 926-938.
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    根据西南地区树线附近的错恰湖和吉仁错这两个高山湖泊沉积钻孔中生物化石指标(枝角类、硅藻)及多环境代用指标分析,重建了两个湖泊近200年来生物群落组合和环境变化的过程,在此基础上对比分析了区域高山湖泊生物群落组合并探讨了其对环境变化的响应模式。两个贫营养湖泊中枝角类群落组成有明显差异,位于较高海拔的吉仁错以沿岸种尖额溞属(Alona)和兼浮游种圆形盘肠溞(Chydorus sphaericus)为主,而位于树线以下的错恰湖则以浮游种长刺溞(Daphnia longipina)为单一优势种。过去两百年来,吉仁错中枝角类和硅藻群落均有相对明显的变化,枝角类群落变化以Alona rustica和矮小锐额溞(Alonella nana)相对丰度较明显下降为主要特征,硅藻群落变化表现为眼斑小环藻(Cyclotella ocellata)与脆杆藻属(Fragilaria)的含量互为消长;而错恰湖中硅藻群落没有明显变化,枝角类组合以D.longispina和虱形大眼溞(Polyphemus pediculus)相对丰度互有增减为主要特征,其他属种枝角类变化不明显。分析发现,海拔梯度和湖泊流域差异对生物群落组合和长期变化影响明显,从流域森林带输入的溶解性有机质(DOM)和溶解性有机碳(DOC)含量的差异可能是两个湖泊优势种组成和浮游种相对丰度差别明显的主要原因;在过去200年中,更高海拔、位于0℃等温线附近的吉仁错流域受冰雪融水的影响,温度变化要更为明显,气候变暖通过间接途径影响水体碱度,从而引起生物群落发生较明显变化,而错恰湖海拔较低,且流域森林覆盖对温度的变化有一定的缓冲作用,因而生物群落结构相对较为稳定。
  • 剑湖硅藻群落对环境变化的长期响应模式与生态评价
    刘术, 陈光杰, 王教元, 邓颖, 白宁静, 刘园园, 陈小林, 黄林培, 孔令阳
    2018, 38(04): 939-952.
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    近几十年来,持续的流域开发与气候变化等环境胁迫已经对云南部分中小型湖泊生态系统产生了重要影响,古湖沼学的研究方法能有效弥补湖泊现代监测数据的不足,且有助于识别湖泊生态系统的长期演变特征并开展生态响应模式的评价。本研究以滇西北地区的剑湖31 cm深度钻孔为例,结合~(210)Pb和~(137)Cs定年,通过沉积物记录的多指标(硅藻、烧失量、粒度、元素与稳定同位素)分析及流域历史资料重建了近200年来剑湖生态环境的演化过程,结果显示剑湖水动力条件持续减弱,营养水平持续上升,硅藻已从45种减少到26种,且底栖类型物种持续减少,表征了剑湖生物多样性出现了持续降低的趋势。并运用主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)等方法,识别出驱动硅藻群落长期变化的重要环境变量为水动力条件和营养水平,进一步的方差分解结果表明,近200年来水动力条件和营养水平分别解释了硅藻群落变化的6.3%和1.4%,两者相互作用时解释了13.1%;而1960年以来,水动力条件、营养水平及气温分别独立解释了硅藻群落变化的6.5%、1.4%和0.2%,三者相互作用时解释了10.6%,表明剑湖的水动力条件、营养水平及气候变化是造成剑湖生态环境变化的重要环境梯度。综合剑湖生态环境长期变化特征分析表明,该湖受人类活动和气候变化的持续影响,其生态系统结构已经出现了明显变化。因此,在气候变暖的长期背景下,控制流域污染物输入及合理的水文调控是维持高原浅水湖泊生态系统健康的重要前提。
  • 硅藻记录揭示的巢湖生态系统稳态转换及意义
    徐敏, 王荣, 羊向东, 陈旭, 赵雁捷, 杨浩
    2018, 38(04): 953-962.
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    近几十年来,气候变化与人类活动显著影响了长江中下游浅水湖泊生态系统状态,导致服务功能急剧退化。对湖泊生态系统状态转变过程的深入理解是进行科学管理的重要依据。文章以大型浅水湖泊——巢湖为例,利用硅藻作为系统状态的替代指标,并结合多指标记录探讨了过去150年来巢湖生态系统转变过程。研究表明,湖泊水动力、营养和温度分别在不同时间尺度上驱动了巢湖生态系统状态变化,使其抵抗力下降;营养是触发1970s末期巢湖从清水态突变至浊水态的主要因素,而增温使这一转变进一步恶化。对比巢湖和太白湖的研究发现,大型和小型湖泊稳态转换的触发因素和维持机制有明显区别,建议根据不同湖泊生态系统状态长期变化过程和驱动因素施行针对性的管理措施。
  • 星云湖地区过去137年生物质燃烧模式变化的湖泊沉积大炭屑记录研究
    纪明, 沈吉, 张恩楼, 李艳玲, 陈嵘
    2018, 38(04): 963-970.
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    星云湖湖泊沉积物连续1 cm分辨率大炭屑(>100μm)记录提供了该地区过去137年以来年际至10年际尺度上火势演化历史。利用Charster分析程序检测到的火事件(Fire Episode)与历史火灾记录(1933-1989年)之间的较高一致性表明连续高分辨率大炭屑记录重建研究区火势演化历史的可靠性。提取的大炭屑沉积通量(Charcoal Accumulation Rate,简称CHAR)、火事件频率(Fire Episodes Frequency)、火回归间隔(Fire Return Interval)定量重建了火势演化历史,结果表明研究区过去137年以来(1872～2007年)火事件频率总体呈升高的趋势,由最低值1.22FE/30a(1872年)升高至最高值3.64FE/30a(1995年),表明火事件发生逐渐趋向频繁;而火回归间隔与之相反,呈逐渐降低的趋势,由最高值35.23 a/fire(1914年)下降至最低值8.24 a/fire(1995年),表明相邻两次两次火事件发生的时间间隔呈逐渐缩短的趋势。自1872年以来,气候变化、森林火灾、人类对生物质燃料的使用及人类对林火的管理预防措施等因素共同驱动了研究区生物质燃烧模式的转变。
  • 基于树木年轮重建秦岭太白山1872年以来6～8月最低温度变化
    于健, 林万众, 闫伯前, 刘琪璟
    2018, 38(04): 971-980.
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    基于树木年代学方法,建立太白红杉(Larix chinensis)树木年轮宽度年表,明确影响太白红杉径向生长的关键气候因子。相关分析表明:温度是限制秦岭太白山太白红杉径向生长的主要因子,尤其是生长季温度;降水对其生长的影响相对薄弱。树木生长与当年6～8月最低温度(r=0.673, p<0.01)相关性最高。利用一元线性回归方程重建秦岭北坡过去137 a以来的6～8月最低温度,该方程的方差解释量为45. 3%,经逐一剔除(leave-one-out)和分段检验法(calibration-verification)进行方程检验,发现该重建序列结果稳定可靠。过去137a间该地区存在4个偏冷期(1881～1901年、1908～1926年、1946-1957年和1963～1978年)和1个偏暖期(1990～2008年)。文章重建序列的冷暖时期与秦岭山脉东南部地区树轮记录的温度事件具有很好的一致性,进一步表明重建结果的可靠性。空间分析发现重建序列对于采样点周边较大范围地区6～8月最低温度变化特征都具有很好的代表性;与海温数据空间分析显示,温度重建序列与太平洋海温呈显著正相关;多窗谱分析(MTM)分析表明,重建的最低温度序列存在2.5a和5.7a的显著周期(p<0.01);与此同时,6～8月最低温度与ENSO、PDO在年际和年代际尺度的对比上也具有较好的对应关系。综上表明,ENSO和PDO对研究区6～8月最低温度有较大影响。
  • 黑龙江流域湿地过去百年水位变化历史及驱动机制
    鲍锟山, 邢伟, 宋理洪, 李鸿凯, 刘汉向, 王国平
    2018, 38(04): 981-995.
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    在黑龙江流域上游图强、中游友好和下游洪河湿地采集3个典型泥炭剖面,基于~(210)Pb/~(137)Cs法建立剖面年代学框架,利用有壳变形虫指标,借助转换函数法定量重建人类世以来流域湿地水位变化历史,并探讨其可能的影响因素。研究发现,黑龙江流域图强、友好和洪河湿地泥炭柱芯年代均涵盖了人类世的时间尺度,且不同区域湿地中有壳变形虫的物种组成呈现显著的空间差异。根据约束聚类结果,黑龙江流域湿地水位变化可划分为3个阶段:1)人类世早期(1915年左右),黑龙江流域湿地生境较为湿润,有壳变形虫以喜湿物种为主,如附石/泥炭藓截口虫(Heleopera petricola/sphagni)、凤蝶茄壳虫(Hyalosphenia papilio)等,但水位埋深逐渐增加,湿地生境呈现变干的趋势。区域气候变化是影响湿地水位变化的主要因素。2)1915～1990年左右,黑龙江流域湿地水位变化呈现显著的空间差异,图强湿地水位埋深显著降低,喜湿物种增加,以指示湿润生境的凤蝶茄壳虫(Hyalosphenia papilio)、针棘匣壳虫类(Centropyxis aculeata type)为主;而友好和洪河湿地水位埋深逐渐增加,湿地持续变干,指示湿润环境的物种显著减少,指示干燥环境的顶足法帽虫(Phryganella acropodia)、小匣三角嘴虫(Trigonopyxis arcula)、苔藓鳞盖虫(Assulina muscorum)丰度增大。图强和友好湿地因人类活动影响较弱,区域气候变化仍然是湿地水位变化的主要驱动因素,而洪河湿地水位则受人类活动的显著影响。3) 1990年以来,黑龙江流域湿地水位变化因受人类活动的显著影响,上游和中游湿地水位埋深增加,湿地生境持续变干,顶足法帽虫(Phryganella acropodia)、苔藓鳞盖虫(Assulina muscorum)和半空鳞盖虫(Assulina seminulum)占优势;而下游湿地因农田开垦,农田退水使其水位埋深呈现降低的趋势。黑龙江流域人类世以来湿地水位变化受区域气候变化和人类活动的共同影响,在上、中和下游呈现出显著的空间差异。
  • 基于湖泊沉积物多指标的水生植被长期演替过程的定量重建
    董旭辉, 张清慧, 姚敏, 葛亚汶, 张永东, 羊向东
    2018, 38(04): 996-1006.
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    水生植被是湖泊生态系统最重要的一种生态组份,了解其群落的结构与演化,是理解湖泊生态系统特征的必备条件,对揭示水生生态系统演替过程及驱动效应、水生生态系统的修复等具有重要意义。然而,除了有限的既往观测/文献记录外,重建历史时期的水生植被演替过程一直是第四纪地质、水环境变化研究的一个难点。文章在概述国内外目前已有的多种重建历史水生植被的研究方法的基础上,重点关注基于湖泊沉积物多指标,主要包括利用孢粉、植物残体、硅藻、生物标志化合物等指标的重建方法及研究进展;并以湖北省梁子湖一个岩芯上部21 cm的沉积物为例,探讨了各种指标在重建该湖60年以来历史时期水生植被信息的优点及不足,就加强关键属种个体生态学/沉积代表性、古今生态学相结合、多指标相互验证等未来亟待加强的研究方向做一展望。
  • 云南程海沉积物粒度对水深的指示意义
    叶远达, 徐海, 蓝江湖, 严东娜, 周慷恩, 吴慧贤, 张继效, 盛恩国, 郁科科, 刘斌
    2018, 38(04): 1007-1016.
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    不同湖泊盆地构造以及流域水文过程的差异导致湖泊沉积物粒度的指示意义有所不同。文章以云南程海表层岩芯为研究对象,分析取自不同水深的表层岩芯沉积物粒度(1 cm、5 cm以及~(137)Cs-峰层位)和碳酸盐含量(2cm、5 cm以及~(137)Cs-峰层位),探讨其与水深的空间相关性;通过对垂直钻孔岩芯粒度的分析,并结合过去50余年来的湖泊水位记录,探讨沉积物“粒度-水深”在时间尺度上的关系。结果表明:1)在空间分布上,沉积物平均粒径和水深呈显著反相关关系,即程海沉积物平均粒径随水深增加(减小)而变细(变粗),且该“粒度-水深”空间分布模式得到沉积物碳酸盐含量空间分布规律的支持;2)在时间尺度上,水深的时段沉积物粒度细,水浅的时段沉积物粒度粗;与“粒度-水深”的空间关系一致。我们推测上述“粒度-水深”的时空变化关系与湖泊面积变化导致的采样点与岸边/河口的距离有关。在此基础上,进一步分析了程海近千年的沉积物粒度与水位变化关系:中世纪暖期和现代暖期粒度偏粗,程海处于低湖面;小冰期程海沉积物平均粒度偏细,对应于高湖面。上述基于“粒度-水深”关系推导的水位变化与我们前期基于岸边地质证据得出的水位变化,以及历史文献记载的水位变化一致,验证了本文获得的“粒度-水深”关系的可靠性。
  • 近50年以来的东洞庭湖沉积物中氮磷硅元素变化与区域环境演变
    季婧, 曾令晗, 卞昊昆, 陈旭
    2018, 38(04): 1017-1023.
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    氮磷硅是水生生物生长所需的生源要素,但过量营养物质输入会导致水体富营养化。长江中下游地区湖泊富营养化已成为区域最严重的生态环境问题之一,已有的研究大多聚焦于氮磷输入对富营养化的影响,而对硅元素的关注较少。文章基于东洞庭湖湖心和湖滨两处浅孔岩芯年代学、总氮(TN)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)和生物硅(BSi)分析,并结合流域历史资料数据,揭示东洞庭湖近50年以来的氮、磷、硅元素变化过程,为深入认识人类活动影响下湖泊演化机制提供新线索。研究结果表明,20世纪80年代以来TN、TP和TOC含量均明显增长,主要是由于人为输入氮磷的增加和湖泊内源生产力的提高;生物硅含量呈波动变化。同时,BSi:TN和BSi:TP大幅下降,反映了湖泊中氮磷硅元素非平衡增长过程,硅缺乏现象凸显。BSi:TOC降低反映初级生产力中非硅质藻类(蓝绿藻等)相对增加。氮磷输入增加和大坝对硅的拦截效应会加重水体硅缺乏,进而加剧非硅质藻类增殖风险。
  • 大九湖泥炭地现代植物不同组分的δ~(18)O特征及其古气候意义
    刘金亮, 尹希杰, 濮鸿雪, 陈晔, 薛滨, 张立军
    2018, 38(04): 1024-1034.
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    最初学者利用泥炭植物同位素重建气候变化是参考树轮的研究方法,而树轮中不同组分的同位素对气候变化的响应不同。泥炭地植物不同组分的同位素对气候的响应是否也存在差异,需要进一步探讨和研究。此外,不同泥炭地植物δ~(18)O的气候学解译存在一定的争议,这些解译的差异要求我们在利用泥炭δ~(18)O重建古气候时需结合泥炭地现代过程的监测。文章以中国东部季风区的大九湖泥炭地为研究区域,测试研究区现代植被α纤维素与综纤维素的δ~(18)O,对比两者的分布特征及其在时间序列上的相关性,进而探讨它们对气候因子的响应程度。结果表明:大九湖泥炭地植物δ~(18)O分布较离散,平均值为25.09‰,α纤维素的δ~(18)O比综纤维素δ~(18)O偏正0.79‰～1.06‰,两种组分的δ~(18)O在季节变化序列上没有明显的相关性。通过与区域气候因子的对比,我们发现温度是影响该地区植物δ~(18)O变化的主要因素,而且植物α纤维素的δ~(18)O比综纤维素的δ~(18)O对温度响应更敏感,植物α纤维素更适用于作为研究古气候变化的载体,这一结果为中国东部季风内将泥炭地植物α纤维素的δ~(18)O作为温度变化的代用指标提供了实验支持。
  • 松嫩草原典型群落对应表土植硅体组合特征
    李德晖, 介冬梅, 高桂在, 李楠楠, 刘利丹, 冷程程, 刘洪妍, 蒙萌
    2018, 38(04): 1035-1049.
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    植硅体在草原古植被重建中具有重要意义和巨大潜力。对松嫩草原的57个表土样品植硅体从形态类型、组合两方面进行分析,通过DCA(Detrended Correspondence Analysis)排序确定各形态类型的生态意义,判别分析实现了较精细水平上的群落类型判别。研究结果表明:松嫩草原典型群落对应表土植硅体组合多以平顶帽型为优势类型;弱齿型和多齿型指示相对湿润的环境,针茅哑铃型能够指示针茅群落,简单哑铃型能够指示较干旱的环境且对应于羊草、冰草等群落,较高含量的硅质突起指示苔草属群落。判别分析结果将57个表土样品划分为4组:灌丛群落、非禾草草本植物群落、C_3禾草群落以及C_4禾草群落,各自的正确率分别为85.7%、89.5%、79.2%和85.7%,总正确率为84.2%。本项研究对理解松嫩草原植硅体的环境意义,为恢复区域古植被提供了现代过程依据,以期在日后通过沉积物植硅体分析得到稍高精度的古植被重建结果。
  • “九湖梨壳虫(Nebela jiuhuensis)”的形态特征及其生态地理学意义
    巩静, 许元韧, 薛建涛, 秦养民
    2018, 38(04): 1050-1056.
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    有壳变形虫是一类具外壳的单细胞原生动物,广泛栖息在泥炭藓表面、湿润的土壤和淡水湖泊环境中。它们对环境变化敏感,其壳体能够在沉积物中保存下来,因而记录了丰富的环境变化信息。近20年以来,有壳变形虫在生物多样性、生态指示和古环境重建方面得到了广泛应用。近年来,我国对有壳变形虫的研究不断深入,陆续发现了一些新种和中国新纪录种,极大地丰富了我国有壳变形虫的物种名录。在前期的研究中,在我国长江中游地区的神农架大九湖泥炭湿地发现了一个有壳变形虫的新物种:九湖梨壳虫(Nebela jiuhuensis Qin,Mitchell&Lara,2016),本文对这一物种的形态特征、分类地位、生态习性和地理分布进行了详细的描述,该物种的壳体梨形,侧面观壳体扁平,两侧有龙骨结构环绕,个体相对较大,壳长为216±8.44μm,壳宽为122±6.24μm,壳体测量特征的变异范围较小,具有较为稳定的形态特征。九湖梨壳虫目前发现于我国神农架、华南地区中部和朝鲜半岛的泥炭湿地中水位较高的地带。本文还讨论了该物种在生态指示、古环境重建和生物地理学等方面的意义。