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过刊目录

  • 2022年, 42卷, 第06期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 集邮与科研——祝贺科学家纪念邮票首发和纪念父亲刘东生先生诞辰105周年
    刘强
    2022, 42(06): 1473-1474.
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    <正>《中国现代科学家(九)》纪念邮票于2022年9月7日在北京和上海等地同时首发。本组纪念邮票一套4枚， 入选的4位科学家分别为地质学家刘东生、 物理学家程开甲、 数学家吴文俊和农学家袁隆平(图 1)。我心怀感恩和激动的心情联想到国家给予父亲刘东生作为一个地质学家登上“国家名片”的崇高荣誉， 同时也想到父亲也是一位从幼年开始而且几十年从未间断， 终生作为集邮爱好的地质学家。尤其特别的是父亲把集邮与自己的科研事业联系起来，
  • 渭河盆地河湖沉积碳酸盐及其碳氧同位素记录的上新世东亚季风气候变化
    黄子晗, 鹿化煜, 梁承弘, 王可欣, 张红艳, 王逸超, 赖文
    2022, 42(06): 1475-1488.
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    对上新世暖期(5～3 Ma)大气CO_2高浓度背景下气候变化的研究，有助于理解当前大气CO_2浓度快速上升对气候变化的影响。文章对晚中新世-上新世(6.73～2.58 Ma)渭河盆地268.5 m厚的河湖相沉积序列的碳酸盐含量及其碳氧同位素组成进行分析，重建了这一时期的气候变化过程。结果表明，渭河盆地河湖相沉积序列中的碳酸盐主要是自生形成，受季风降水量变化控制，沉积物碳酸盐含量响应区域蒸发和降水比值。碳酸盐碳同位素组成可能主要反映湖泊初级生产力的强度，氧同位素组成变化反映降水量的变化。利用沉积物碳酸盐含量及其碳氧同位素组成重建渭河盆地晚中新世-上新世的干湿变化，表明约6.7 Ma时期气候炎热干燥，6.7～4.5 Ma时期整体较为温暖湿润，降水量在5.6～5.2 Ma达到最大；约4.2 Ma以后，气候向寒冷、干旱方向发展。本研究认为，晚中新世-上新世渭河盆地的季风降水可能由北半球温度变化驱动，表现出明显的阶段性变化特征。
  • 陕西首次发现中华鳖化石及其意义
    李永项, 肖良, 王佳楠, 张云翔, 谢坤, 李兆雨
    2022, 42(06): 1489-1500.
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    在陕西宝鸡簸箕庄下更新统三门组中发现中华鳖化石，鉴定为一个新种宝鸡中华鳖Pelodiscus baojiensis sp.nov.。该化石主要特征为甲壳近圆形，上拱，个体较小，长宽相近；肋板8对，第8对收缩，背甲表面布满不规则的蠕虫状的脊和凹坑纹饰，边缘变平，在缝合线附近凹坑明显纵向拉长，表面未见纵向的脊或纵向的瘤粒；肋条突出于肋板之外，骨骼明显比现代中华鳖粗壮。已记录的8属18种中国鳖科化石(不包括本文新种),分属21个地点，在地质时代上自白垩纪晚期开始，经过古近纪、新近纪一直延续到第四纪，除早、中更新世尚无报道以外，其它各地质时代基本都有发现，且以全新世报道最多，多达70余个考古地点中都记载了鳖科遗存。这是陕西鳖类化石的首次报道，也是中国第四纪早期鳖类化石的首次报道。宝鸡中华鳖的发现地点位于中国新生代鳖类化石分布的最西侧。化石证据表明，三门古湖在早更新世期间应该一直延伸到了渭河盆地西缘的宝鸡地区。
  • 中国南方红土记录的晚第四纪干旱化
    马桢桢, 朱丽东, 张杭佳, 郭利成, 李凤全, 尹敬文, 曾蒙秀, 张忠萍, 王天阳, 叶玮
    2022, 42(06): 1501-1516.
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    第四纪期间干旱的触发机制及持续时间一直是研究的热点。然而针对东亚夏季风前沿的中国南方地区晚第四纪干旱事件鲜有报道。本研究基于九江市沙河(SH)红土剖面(厚6.94 m)的环境指标，分析该地区的古植被和古环境信息，重建晚第四纪中国南方地区干旱化历史，解译干旱气候在中国南方红土中的环境效应及关联机制。结果表明：1)SH红土剖面网纹红土层(6.94～4.69 m)到上覆黄棕色土层(4.69～0 m)记录了中国南方地区晚第四纪气候环境逐渐变干的趋势，尤其是黄棕色土层记录的干旱化过程进一步可分为A(下)和B(上)两阶段。B阶段(2.24～0 m)较A阶段(4.69～2.24 m)粘粒含量由27.59%减少至24.37%,粉砂含量由71.36%增至74.52%, CIA指数由81.50降至78.05,风化淋溶指数ba值由0.33增至0.46,风化程度减弱，粒径明显增大。2)孢粉分析表明，0.29～0.23 Ma(带Ⅲ, 2.24～0 m),松属花粉相对高含量可能指示本地降温和冬季风增强的过程，陆生草本相对增加，高炭屑浓度指示火灾发生的频率增加，尤其是在Ⅲ-2(1.50～0 m)各环境指标对干旱气候响应更为明显，区域干旱化过程明显加深；晚第四纪南方地区整体以落叶阔叶林为主，林下灌木和陆生草本发育，与现在的地带性植被落叶阔叶林相比，当时植被带可能有一定程度的南移；3)结合冰期-粉尘-干旱耦合特征，推测0.29 Ma之后冷空气活动增强及空气湿度的下降共同驱动中国南方地区干旱化程度增强，成壤和植被组合变化特征很可能是冬季风增强导致区域干旱化程度加强的表现，该研究为认识中国南方红土植被和气候关系提供了新的线索。
  • 11万年来河西走廊东部黄土沉积记录的百年分辨率东亚冬季风变化
    易施钰, 盛美, 李宗耀, 王喜生
    2022, 42(06): 1517-1528.
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    在河西走廊东段的祁连山北麓与腾格里沙漠交接地带发育的较大范围的黄土堆积为探讨东亚夏季风西北缘的古季风演化提供了不可多得的天然素材。本研究利用甘肃武威沙沟剖面32.2 m的黄土-古土壤序列作为研究对象，开展了光释光测年和高分辨率的岩石磁学、环境磁学和全岩粒度分析，重建了该地区11万年来的古季风演化历史，并探讨了其驱动机制。结果表明：1)该剖面11万年来连续沉积的黄土-古土壤序列与邻近古浪剖面同期地层的全岩粒度表现出完全的可比性，二者的沉积速率均达30 cm/ka以上，记录了东亚夏季风西北缘千百年分辨率的气候快速变化特征；2)磁粒度参数M_(rs)/M_s和H_(cr)/H_c与中值粒径间良好的线性相关表明，研究区黄土磁学特征主要受控于冬季风强度主导的“wind vigor”模式；3)全岩粒度和磁粒度参数均记录了完整的Dansgaard-Oeschger旋回和Heinrich事件，表明北半球高纬气候对黄土高原西北边缘气候的深远影响和中-高纬北半球气候显著的遥相关过程，而由北大西洋经向翻转环流强弱所引起的北极海冰变化可能是导致东亚冬季风强度变化的最直接原因。
  • 渭河平原全新世气候与季风强度变化
    王晓宁, 岳大鹏, 赵景波, 苏敏, 刘蓉
    2022, 42(06): 1529-1540.
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    为探讨渭河平原全新世黄土沉积时期的气候、土壤与季风变化，本研究以2.15 m厚度的宝鸡宝陵剖面为研究对象，选取了化学元素、碳酸钙以及土壤微结构作为研究指标，对全新世气候特征、土壤类型以及季风降水与强度变化进行探讨。实验结果表明，S_0发育时期表现为中等化学风化，CaCO_3含量在S_0中下部小于1%,在全新世黄土层中的平均含量为12.14%。S_0以发育新生红色粘土胶膜的致密块状微结构为主要特征，L_0以孔隙发育的团块结构为主要特征。主要结论如下：1)晚全新世L_0黄土堆积时气候相对冷干，年均降水量为500～600 mm,冬季风增强，冬季风与夏季风强度相近，并非冬季风占主导地位；2)晚全新世L_0发育时夏季风带来的降水量占当时年降水量的50%左右，与其他来源的降水量基本相同；3)晚全新世发育的L_0黄土受成壤作用较弱，具有碱性褐色土的特征。中全新世的成壤作用较强，发育的S_0古土壤为湿润条件下的亚热带黄棕壤；4)中全新世气候温暖湿润，当时年均降水量为800 mm左右，夏季风带来的降水量明显多于其他来源的降水量，表明中全新世时期，夏季风确实占主导地位。
  • 黄土高原南部白水河流域全新世中期植被特征及气候意义
    孙楠, 李夏博, 尚雪, 张鹏程, 罗凡, 肖良, 郭俊锋, 李相传, 李延鹏
    2022, 42(06): 1541-1553.
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    基于黄土高原南部白水河流域下河、南山头、西山、马坡等4处遗址共计2270块木炭记录，结合高精度的AMS ~(14)C测年，恢复了研究区5.53～4.12 cal.ka B. P.时期木本植被特征和古气候变迁。共存生态因子分析结果和植被组合特征表明该时期的气候整体较今更加暖湿，但在百年尺度上仍存在气候变迁：5.05 cal.ka B. P.以后植被组合中亚热带种属数量及占比的增加表明气候较前一阶段更加暖湿；4.35～4.12 cal.ka B. P.时期的植被组合中耐旱种属比例增多，表明研究区的气候至少在4.35 cal.ka B. P.之前已经转干。研究区气候的变化对文化的发展产生了重要影响，适宜的气候可以促进文化的繁荣与发展；当气候恶化时，农业的发展可在一定程度上延缓文化的衰落，但持续上百年的气候恶化最终会导致文化的衰退甚至消亡。
  • 河北坝上地区中晚全新世粒度端元分析及其环境意义
    马罗, 鲁瑞洁, 陈东雪, 刘瑛娜
    2022, 42(06): 1554-1567.
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    河北坝上地区地处东亚夏季风边缘，对气候变化响应敏感，是研究古气候环境演变的理想地区之一。本研究采用粒度端元模型分析方法对坝上地区2 m厚的典型风成砂-古土壤剖面沉积物粒度数据进行分离，同时结合粒度、磁化率和色度指标，探讨剖面沉积物各粒度端元所指示的环境意义以及坝上地区中全新世以来的环境演化过程。结果表明：1)白云湖剖面粒度组分分为3个端元，EM1代表区域暖湿气候背景下的风化成壤作用，间接指示区域的湿度状况；EM2代表区域风沙活动强度；EM3可能反映区域河流对基岩风化产物的搬运作用。2)研究区中晚全新世气候变化大致可以分为5个阶段：7.1 ka B. P.以前，风沙活动和河流搬运作用较强，气候表现为冷干特征；7.1～3.8 ka B. P.风沙活动减弱，气候温暖湿润，区域成壤作用加强；3.8～2.6 ka B. P.期间，气候波动频繁，处于暖湿-冷干过渡阶段；2.6～1.5 ka B. P.风沙活动增强；1.5 ka B. P.以来，气候由冷干向相对暖湿转变，成壤作用稍有加强。
  • 涠洲岛近1500年以来孢粉炭屑记录的环境变化
    向茜, 乐远福, 卢飞妃, 龙雅婷
    2022, 42(06): 1568-1585.
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    过去2000年来是人类高速发展的时期，环境变化已经从自然驱动主导转变为受人类和自然共同影响。涠洲岛位于南海西北部的北部湾海域中部，受南亚热带季风性气候和频繁的台风的影响，湿地沉积发育丰富，是研究亚热带海岛气候环境变化以及揭示人类活动的理想区域。本研究通过对涠洲岛湿地钻孔(WZD)长度160 cm的剖面开展高分辨率孢粉、炭屑和粒度分析等多指标综合分析，在AMS~(14)C测年的基础上，同时，结合当地历史文献资料，讨论了涠洲岛近1500年的植被演化与气候变化历史，并进一步揭示了人类活动影响下的涠洲岛环境变化过程。研究结果显示，涠洲岛环境变化过程分为4个阶段：1)1471～669 cal.a B. P.(479～1281 cal. A. D.),剖面孢粉最低，优势植物基本以耐旱品种为主，表明此时期高温干旱。松花粉含量高，指示涠洲岛周围地区可能发育大量针叶林，形成以耐旱灌木、草本为主的稀树草原景观。在高温干旱的气候背景下，发生自然火灾的可能性大，此阶段的炭屑多为地方性火灾产生，涠洲岛基本保持着原始生态面貌。2)669～372 cal.a B. P.(1281～1578 cal. A. D.),孢粉浓度增加，表明木本植物类型变丰富，气候温暖湿润。该时期涠洲岛上植被茂盛，变为从稀树草原到北亚热带季节性雨林的过渡型。温暖湿润的气候以及可供用于烧火的木材增多、有利于人类迁入并定居。3)372～93 cal.a B. P.(1578～1857 cal. A. D.),喜凉的杜鹃花粉继续增加，耐寒冷的漆树科常有出现，表征此时气温进一步下降。十字花科、莴苣属等常见伴人植物花粉的出现以及剖面炭屑浓度和禾本科花粉迅速上升，说明人类在涠洲岛开始修建人工池塘，并开展水稻种植及其他农业活动。人类活动对岛上原始环境产生影响，但原始植被的防御力使得涠洲岛仍然部分保留了原始特征。4)93 cal.a B. P.～现在(1857 cal. A. D.),木本植物花粉先减少后急剧增加，热带性植物木麻黄属增多指示此期间气候转暖。此时期大致对应现代暖期。仙人掌已经成为该岛优势植物，仙人掌、樟、楝、木麻黄、金合欢组合植被成为涠洲岛特有的植被景观。此外，D<100μm、 D≥100μm这两种粒径的炭屑和禾本科花粉含量急剧升至整个剖面的最高峰，中值粒径迅速细化，记录了强烈的人类活动。涠洲岛近1500年以来的孢粉炭屑记录表明，在中世纪暖期期间(900～700 cal.a B. P.),涠洲岛高温干旱，海平面有所上升。在小冰期期间(500～350 cal.a B. P.),气候温暖湿润并随着海平面下降。涠洲岛气候环境变化主要受太阳辐射调控，同时受ENSO活动等因子影响。
  • 华北平原东北部小冰期干湿变化特征及其驱动机制
    范保硕, 李月丛, 吕厚远, 许清海, 谢红丽, 张芸, 佘梓靖, 葛亚汶, 张振, 赵永杰
    2022, 42(06): 1586-1600.
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    小冰期作为距今最近的一次冷期，是研究寒冷事件对人类社会和自然环境影响的重要参照期，其气候总体偏冷已达成共识，但干湿变化存在明显的时间和区域差异。华北平原作为东亚季风系统控制的核心区，对气候变化响应十分敏感，由于受到研究材料、技术方法等因素限制，致使华北平原小冰期次一级干湿变化过程研究较少，且缺乏高分辨率的定量研究。本研究在6个AMS~(14)C定年的基础上，通过对秦皇岛七里海湖泊深度为245～62 cm的钻孔沉积物92个样品的孢粉分析，利用加权平均偏最小二乘回归法(WA-PLS),高分辨率地定量重建了华北平原东北部1250～1610 A.D.的降水变化过程。结果显示：小冰期早期(1310～1450 A.D.)年降水量平均为565 mm,较中世纪温暖期降水减少约25 mm,气候变干，但程度较轻；小冰期中期(1450～1610 A.D.)降水量进一步降低，降至525 mm左右，最低可达410 mm,气候达到研究段最为干旱时期。分析认为，华北平原东北部地区小冰期冷干变化过程可能受太阳辐射量、火山活动和太平洋年代际振荡(PDO)的共同驱动。
  • 湿润亚热带山地土壤磁学特征对气候条件变化响应的敏感程度
    杜佳昊, 吕镔, 林荣达, 刘鑫, 唐金梦
    2022, 42(06): 1601-1612.
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    土壤磁性矿物的形成、转化、运移和保存与气候条件密切相关，其对气候的响应形式、敏感程度及机制是土壤环境磁学的基础研究内容。本研究选取亚热带山地不同海拔高度，但位置相近，母质、地形和植被类型上基本无差异的3个剖面为对象，进行环境磁学、色度、常量元素等参数的测量，探究土壤磁学特征对气候的响应及其敏感程度。结果表明：1)随着土壤发育，土壤中超顺磁(SP)、单畴(SD)细粒亚铁磁性矿物增加，次生反铁磁性矿物的含量也不断增加，亚铁磁性矿物增加的速率高于反铁磁性矿物。土壤磁性随着成壤强度的增加而增强。2)气候通过风化/成壤作用进而影响土壤中磁性矿物，是3个研究剖面磁学特征随海拔规律性变化的主导因素。3)降水量不是湿润亚热带山地土壤磁性增强的限制因子。气温通过化学反应速率和蒸发量调节土壤磁性矿物的生成、转化与保存，是山地垂直地带性土壤磁性差异的主导因素。亚热带山地土壤磁性矿物可以非常敏感地响应气温的微小变化。
  • 基于SEM的辽南红色风化壳石英颗粒化学成因特征分析
    郭红锋, 魏东岚, 张威
    2022, 42(06): 1613-1623.
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    石英颗粒表面形态特征广泛应用于古气候与古环境的重建。本研究选取辽南地区3个红色风化壳剖面，运用扫描电镜对其石英颗粒表面化学成因特征进行分析。然后根据化学成因特征构建化学作用度函数并建立量化指标，以揭示气候因子对石英颗粒表面改造的影响，在此基础上分析辽南地区红色风化壳发育特征的空间差异。结果表明：石英颗粒表面化学成因的特征以代表湿热气候的高能化学环境为主，指示风化壳在形成过程中经历了湿热的气候环境；将石英颗粒表面化学作用度与化学蚀变指数(CIA)进行比较，两者具备较强对应关系，且变化趋势呈现出很好的同步性，具有较强拟合性，进一步证明了石英颗粒表面化学作用度对气候环境的指示作用；对比各剖面化学作用度，剖面之间呈现出一定的差异性，从整体来看，辽南中部红色风化壳发育程度最高，东、西部红色风化壳发育程度次之。
  • 藏南羊卓雍错近代沉积物碳酸盐氧同位素特征及其环境意义
    盛叶子, 沈吉, 孙伟伟
    2022, 42(06): 1624-1632.
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    20世纪80年代以来气候变暖加剧，青藏高原冰川物质负平衡趋势增强，导致众多湖泊水位上升，但位于藏南地区的羊卓雍错，湖泊水位近年来却呈现出显著的波动下降趋势。本研究通过对羊卓雍错YZYC2沉积岩芯(长23 cm)进行~(210)Pb活度测定，建立沉积物的年代序列；分析公元1989年以来沉积物全样碳酸盐含量及其氧同位素组成，并结合现代气象及水文观测数据，揭示羊卓雍错沉积物碳酸盐氧同位素(δ~(18)O)的环境意义及其对气候变化的响应过程与机制。结果表明，YZYC2岩芯碳酸盐矿物以自生成因的文石为主，其含量变化范围为23.3%～39.7%,δ~(18)O值变化范围为-4.7‰～-3.2‰。沉积物碳酸盐δ~(18)O值总体呈波动上升趋势，较好地记录了近30年来羊卓雍错湖泊水位变化。1989～2019年羊卓雍错水位变化总体由降水与蒸发共同作用下的湖区有效湿度变化主导，同时也可能受到羊湖电站运行的影响。
  • 孟氏螺蛳壳体氧同位素组成记录的季节性温度变化
    许丽红, 朱芸, 雷国良, 张文翔, 许雅芯, 杜垚华, 柏雪
    2022, 42(06): 1633-1642.
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    软体动物壳体的碳酸盐氧同位素组成与周围水体环境密切相关，是重建古气候的重要载体。孟氏螺蛳个体较大，是滇中地区特有的螺蛳属，在滇中地区第四纪湖岸阶地广泛分布，然而其壳体的氧同位素能否用于重建区域季节性气候信号仍不清晰。本研究通过收集杞麓湖的现生孟氏螺蛳壳体，沿着壳体螺旋生长方向连续取样(选取两个壳体，分别采集45个和46个样),测试其壳体的碳酸盐δ~(18)O值，分析并讨论了壳体δ~(18)O与湖水温度和湖水δ~(18)O_w的耦合关系，研究结果表明，1)孟氏螺蛳壳体内部沿生长方向的氧同位素具有显著的季节性的波动特征；2)壳体碳酸盐氧同位素符合平衡沉降条件下的氧同位素分馏特征，其δ~(18)O值与湖泊温度和湖水δ~(18)O_w密切相关；3)杞麓湖现代孟氏螺蛳壳体δ~(18)O值的波动主要受温度的季节性变化控制，在具有湖水δ~(18)O_w值的情况下，壳体δ~(18)O值可靠记录了区域季节性湖水温度变化，其中基于夏季湖水δ~(18)O_w值重建的温度与区域大气温度更为吻合。
  • 基于Mastersizer 2000的不同前处理方式对滑坡堰塞湖沉积物粒度特征的影响
    查玲珑, 徐宗恒, 张宇
    2022, 42(06): 1643-1654.
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    滑坡堵江形成的堰塞湖沉积物是很好的地质记录体，是古气候和古环境很好的“见证者和记录者”,而沉积物的粒度特征是普遍、常用且重要的解析指标，对其进行精确测量就显得格外重要。本研究以云南省永胜县下院滑坡堰塞湖沉积物10.5 m厚的剖面为研究对象，从顶至底共取得15层样品，对样品采用5种不同的前处理方法以后用Mastersizer 2000粒度仪对其粒度进行测量，对75个样品测试结果从粒度频率、平均粒径、分选系数、偏度、峰度分析等参数来分析不同前处理对粒度特征的影响。结果表明：粒度频率分布曲线随前处理方法不同而不同，但均呈单峰形态，沉积物颗粒物质来源单一，非多物源沉积；加分散剂会使部分样品分选系数小幅增大，但对平均粒径、偏度、峰度均没有明显影响，表明采用超声波振荡也可以有好的分散效果；在本研究低有机质含量的堰塞湖沉积物中采用过氧化氢(H_2O_2)对有机质进行去除不会对平均粒径、分选系数、偏度和峰度产生显著影响；盐酸对粒度特征影响最为明显，特别是对于细粒沉积物，会使粒度整体变粗，20～50μm粒组颗粒含量大幅增加，使所有粘土质粉砂皆转为粉砂；添加盐酸会使分选系数减小，分选性变好；对低偏度的沉积物使其偏度增加，对高偏度沉积物则使其偏度减小；对低峰度沉积物使其峰度增加。结合矿物分析结果和其他粒度参数分析可知，受不同前处理方法的影响不同类型不同成土条件形成的土样颗粒特征不同，需选择适宜的方法对不同沉积物样品进行前处理，本研究中建议采用C方法对滑坡堰塞湖沉积物进行前处理。
  • 基于Landsat TM和OLI数据的30年间土地利用变化及生态敏感性研究——以西安市秦岭段鄠邑区为例
    王曦, 程三友, 李英杰, 曹鹏举, 肖良
    2022, 42(06): 1655-1672.
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    对位于关中平原南缘的西安市秦岭段鄠邑区，采用Landsat TM和OLI数据，分析1990～2021年土地利用及景观格局变化特征，并选取高程、坡度、坡向、土地利用类型、植被覆盖度和水系缓冲距离6个敏感性因子，结合层次权重决策分析法(AHP法)评价生态敏感性，识别了不同生态环境敏感区空间分布格局。结果表明：1)在1990～2021年间西安市秦岭段鄠邑区土地利用变化为林地和建设用地面积分别增加了39.31 km~2和4.01 km~2;耕地、水域、草地和未利用土地的面积分别缩减了41.29 km~2、 1.16 km~2、 0.79 km~2和0.04 km~2; 30年间该区土地利用变化速率较大，土地利用程度综合指数从208.48降至204.21,与退耕还林政策的实施及城市建设紧密相关。2)在斑块类型水平上，耕地和建设用地破碎化程度高，分布趋于集中连片；林地和耕地的景观主导性不断降低。在景观水平上，整体格局趋于破碎和离散，景观形状不规则性强，总体异质性和均衡性降低，说明大力发展城乡建设推动了区域景观格局的动态变化，在人为干预和规划下，当地生态环境有所恢复。3)生态敏感性由城市向外围逐渐增加，高敏感区分布在山区和水域区，低敏感区位于城镇规划区周围，不敏感区在城镇中心，是人类活动区，说明生态敏感性和环境抗压能力受人类活动的影响。本研究结果旨在为秦岭区域土地资源可持续利用、生态环境保护提供科学依据，有效防止城市建设的无序蔓延和人类活动的过度干扰，对最大限度保持自然本底具有指导意义。
  • 基于SfM-MVS的古道微地貌信息提取与保护对策探讨——以华北井陉为例
    辛永辉, 王冉, 林靖愉, 惠元秀, 吕艳
    2022, 42(06): 1673-1685.
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    古道作为一种历史遗产，对理解人类交通文明与演进具有重要意义。它在基岩区往往保留有较为完整的印痕，但也会遭受物理、化学、生物等风化作用的破坏；此外，前人对古道的考证往往借助文献资料追溯来完成，鲜有实物证据的精细研究。因此，通过古道三维重建和其上微地貌作用过程的研究，并探讨古道破坏的关键因素对于其数字化保存和保护显得至关重要。本研究基于运动恢复结构多视角立体(Structure from Motion with Multi-View Stereo,简称SfM-MVS)的三维建模技术，对华北井陉古道的车辙痕迹进行了点云数据及其衍生DEM数据的采集和处理，对岩石构造和岩性进行分析，并对古道及基岩上微地貌的几何形状进行了信息提取和成因讨论，结果表明：1)微地貌三维点云分析法在山区古道数字化保存和信息提取上是可行的，测得古道1车辙内间距、外间距和车轮宽度最大频数分别位于1.02～1.05 m、 1.40～1.43 m和0.19～0.20 m;古道2车辙内间距、外间距和车轮宽度最大频数分别位于0.98～1.02 m、 1.38～1.42 m和0.20～0.21 m,精度满足分析要求。2)该区古道发育在奥陶纪马家沟组灰岩上，侵蚀作用多沿先存车辙、凿痕以及节理等部位进一步发育壶穴和坑洼等，并伴随着轻微的化学溶蚀，其中古道2车辙宽度的变化表现出与优势节理相关的首选方向，即近东西方向延伸，共轭节理组主要走向为NEE/NWW方向，南北方向的拓宽可能会受到节理组的影响；古道3人工凿痕部位普遍发育壶穴，地形较陡处壶穴较深(最深约10 cm),坡度较缓的路段壶穴较浅，一般介于1～7 cm之间。3)在古道的保护上，应切断山坡壶穴形成的必要条件，即通过排水护坡减少水动力条件和碎石物源，定期清理古道坡面并适当隔离保护，实施保护利用相结合的措施。以上认识对相似地质地貌条件的太行八陉等古道遗迹的保护均具有重要的借鉴意义。
  • 变化环境下和田河径流演变特征与驱动因素分析
    王跃辉, 丁元芳, 施枫芝
    2022, 42(06): 1686-1696.
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    基于和田河流域上游玉龙喀什河同古孜洛克水文站、喀拉喀什河乌鲁瓦提水文站和和田河下游肖塔水文站1957～2017年实测径流数据，利用Mann-Kendall检验、有序聚类法对径流进行趋势分析、突变检验，结合和田地区同期气象资料及1957年以来7期土地利用数据，定量估算气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明，和田河出山口径流年际变化稳定，耗散区径流年际变化大。气温变化是导致和田河出山口径流变化的主要原因。广义可加模型(GAM)对绿洲区径流消耗总偏差解释率为72.6%,影响因子按解释率从大到小依次为耕地面积、年均温、未利用地面积、水域面积、草地面积、城乡用地面积。
  • 豫东地区早期社会复杂化进程的农业经济基础——以河南淮阳平粮台遗址为例
    胡好玥, 邓振华, 秦岭, 张海, 张弛, 曹艳朋
    2022, 42(06): 1697-1708.
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    新石器时代晚期开始的社会复杂化进程是探索中华文明起源的关键所在。作为社会变革的经济基础，这一时期的农业发展状况自然成为众多相关研究中不可或缺的一环。豫东地区的淮阳平粮台遗址因其中轴对称的城市布局、成熟完备的排水系统，被认为开创了中国城市规划的先河，在中华文明起源的研究中占据着特殊的地位。本研究通过对2016～2019年平粮台遗址发掘中系统获取的植物遗存进行鉴定和分析，揭示了豫东地区早期复杂社会形成到早期国家阶段的生业经济基础。平粮台遗址龙山文化时期的农业结构以粟黍为主，兼有少量水稻和大豆，这一作物结构在商周时期也未发生显著的变化。直到战国秦汉时期，粟仍然是当地最主要的农作物，同时小麦所占比重大幅提升，重要性仅次于粟。区域性的比较分析显示，这一农业模式在豫东及其邻近地区具有较高的一致性，旱作农业是当地早期社会复杂化进程的经济基础。
  • 陕北南部史前生业经济初探——以北洛河上游考古调查出土动物遗存为例
    王倩雯, 吴祎, 黄泽贤, 宗天宇, 翟林霖, 李悦
    2022, 42(06): 1709-1722.
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    陕北地区是研究中华文明起源的重要区域。有关陕北地区史前时期生业经济的研究目前集中于北部的无定河与秃尾河流域，南部的资料仍然缺乏。本研究以2019年、 2021年陕北南部北洛河上游区域系统调查所获仰韶时代至龙山时代的动物遗存为研究对象，分析动物种属、年龄结构、数量比例，探讨陕北南部史前时期生业经济的发展变化。研究表明，北洛河上游仰韶时代先民的肉食来源以家养动物为主(NISP:72.51%, MNI:71.22%),辅以其他野生动物(NISP:27.49%, MNI:28.78%);龙山时代家养动物(NISP:71.03%, MNI:63.46%)仍居主体地位，出现新的动物种类——羊(NISP:19.72%, MNI:17.53%),且占比较高。结合无定河与秃尾河流域的相关材料，陕北地区南、北部史前时期的生业经济整体上具有一致性，即都呈现畜牧经济逐渐发展的趋势。但龙山时代存在一定的差异，即牛、羊出现后，陕北南部的北洛河上游仍以猪(NISP:44.33%, MNI:36.54%)为主，羊的比例仅次于猪，而北部无定河、秃尾河流域的羊(MNI:27.94%)数量比例超过家猪(MNI:18.33%)。对陕北南部史前动物遗存与生业经济的研究尚属首次，为全面认识陕北地区史前时期的古代人地关系与文明演进提供了重要材料。
  • 青铜时代早期新疆温泉阿敦乔鲁遗址木材指示的环境和先民木材利用策略
    王树芝, 丛德新
    2022, 42(06): 1723-1736.
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    阿敦乔鲁遗址是西天山一处青铜时代早期的聚落遗址，年代在公元前19世纪到前17世纪。从2011年阿敦乔鲁遗址试掘、 2012年开始发掘以来，在石板墓SM4-2和SM9的葬具上取到14个木材样品，在1个残、似杯状形器物上取到1个木材样品，在房址F1里取到6份木炭样品，其中大于4 mm的木炭有114块。经鉴定，墓葬中葬具木材分别属于云杉属(Picea sp.)和杨属(Populus sp.),残、似杯状器物为桦木属(Betula sp.);房址中木炭分别属于4种木本植物，有云杉属(Picea sp.)、杨属(Populus sp.)、柳属(Salix sp.)、水柏枝属(Myricaria sp.)和2种禾本科(Poaceae)植物。研究结果表明，距离阿敦乔鲁遗址较远的高山和隐闭山谷分布着雪岭云杉林，遗址周边的山地、丘陵有杨、桦林，河岸、沟谷有杨、柳和水柏枝灌木林，在较平坦的台地和坡地有禾本科的牧草；出土植物种类与现今相差不大，生态环境较干旱；阿敦乔鲁遗址先民对木材性质有一定的认识，积累了相当丰富的木材利用经验，从较远的高山上采伐树体高大、笔直的云杉木材制作葬具和建造房屋；选用无臭、无味、色浅的桦木制作生活用器；薪柴选用遗址周边的生长快、易于繁殖的河岸林柳木、杨木和湿生灌木林水柏枝的小枝及禾草植物，反映出阿敦乔鲁遗址先民在木材利用策略上具有一定的组织能力。利用遗址出土的提供牲畜食物的植物组合，可以旁证畜牧活动的存在，为探索阿敦乔鲁遗址先民生业方式提供了新视角。遗址周边植被组成和微环境的重建，先民植物资源利用策略信息的获得为探讨阿敦乔鲁遗址先民与环境的关系，提供了新资料。
  • 河南龙湖国棉一厂遗址东周到两汉先民食谱的转变
    杨博闻, 樊温泉, Melanie J MILLER, Kate PECHENKINA, 董豫
    2022, 42(06): 1737-1748.
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    东周到汉代(770 BC～220A. D.)是中国历史发展的关键时期，经历了由列国林立到国家统一的历史过程，研究这一时期的食谱变迁对我们了解当时人们的生活状况乃至政治、经济、文化等均有重要意义。龙湖国棉一厂遗址位于河南省新郑市，北距郑韩故城30多千米。本研究对龙湖国棉一厂遗址55例样本(包括51例人骨和4例动物骨骼)进行了碳、氮稳定同位素分析。结果表明，从东周(δ~(13)C=-12.7‰±1.6‰,δ~(15)N=7.9‰±0.8‰; n=33)到两汉时期(δ~(13)C=-15.2‰±1.3‰,δ~(15)N=8.8‰±0.9‰; n=17),龙湖国棉一厂遗址居民食谱发生了显著变化；人们食谱中C_3食物和肉食资源的比例显著升高，这可能与两汉时期小麦的推广及经济发展有关。此外，本研究对东周时期生活在郑韩故城城内和城外地区居民食谱进行了比较，结果表明，当时生活在城内的居民食物质量普遍较高；相较之下，生活在防守城邑附近(龙湖国棉一厂遗址)的居民食物质量较差。龙湖国棉一厂人群的稳定同位素数据为了解东周—两汉时期生业经济的发展，以及城郊居民的食谱差异提供了重要线索。
  • 北魏平城地区的农耕化：山西大同金茂府北魏墓群人和动物的C、 N稳定同位素分析
    周丽琴, 吕晓晶, 崔贺勋, 古顺芳, 张国文, 侯亮亮
    2022, 42(06): 1749-1763.
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    北魏王朝定都平城前后，大规模的移民潮使得当地人口数量剧增，人群成分骤然复杂，当地的生业经济呈现出多样化的特征。大同金茂府北魏墓群随葬动物及其组合以羊、牛及鱼为基本特征，提示相关人群从事的生业经济可能和当地传统的农耕经济不同。鉴于此，本研究选取山西省大同市金茂府墓地(40°03′54″N,113°17′22″E) 70例人骨及牙齿(27例长骨、 32例肋骨和11例牙本质)和8例动物骨骼进行C、 N稳定同位素分析，还原不同个体长时段内的生业经济及可能的变迁。结果显示，羊(δ~(13)C均值：-16.4‰±0.9‰;δ~(15)N均值：7.7‰±1.2‰, n=7)主要以C_3和C_4类植物为主，但主要偏向于C_3类植物，牛(δ~(13)C:-11.6‰;δ~(15)N:7.6‰, n=1)则主要是C_4类植物为食，尽管牛和羊的饲喂方式存在明显的区分，但都受到了粟黍农业明显的影响。33个先民个体不同部位组织(长骨、肋骨和牙本质)总体的数据(δ~(13)C均值：-9.8‰±1.1‰;δ~(15)N均值：9.9‰±0.8‰, n=70)显示，先民主要是以C_4类食物为生，包含粟黍及以其为基础饲喂的家畜等。金茂府先民长骨(δ~(13)C:-13.1‰～-8.5‰,均值-9.8‰±1.1‰;δ~(15)N:8.9‰～11.4‰,均值9.9‰±0.7‰, n=27)与大同操场城北魏太官粮储遗址炭化粟的稳定同位素值进行比较分析显示，金茂府先民主要以粟类食物为生。不同性别和不同年龄之间的δ~(13)C和δ~(15)N值无显著性差异。然而，不同性别的肋骨δ~(15)N值则存在明显的差异(p=0.036<0.05),男性在死亡前2年～5年左右时间内的δ~(15)N值(均值10.5‰±0.8‰, n=14)普遍高于女性(均值9.8‰±0.8‰, n=12),这可能和他们的生活习惯相关。同时，不同组织的稳定同位素进行整体比较(长骨，δ~(13)C均值：-9.8‰±1.1‰,δ~(15)N均值：9.9‰±0.7‰, n=27;肋骨，δ~(13)C均值：-9.8‰±0.9‰,δ~(15)N均值：10.0‰±0.9‰, n=32;牙本质，δ~(13)C均值：-10.0‰±1.6‰,δ~(15)N均值：9.9‰±0.7‰, n=11)发现其值基本一致，说明大部分先民在整个生命过程中其饮食结构较为稳定。然而，男性在死亡前2年～5年的δ~(15)N值高于女性，这可能和二者的生活习惯有关。研究显示，金茂府北魏墓群先民主要以粟黍农业及家畜饲喂为生。随着北魏王朝的发展和巩固，多样化的生业经济逐渐被取代，粟黍农业及家畜饲喂业逐渐成为先民生业经济最重要的组成部分。
  • 植硅体分析揭示天山中段南麓北朝时期莫呼查汗沟口遗址的作物结构与生业模式
    任琳, 李宇奇, 黎海明, 师宏伟, 王忻, 贾鑫, 左昕昕
    2022, 42(06): 1764-1774.
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    新疆位于亚欧大陆文明交流和作物传播的关键区域，该地区古代人群的饮食结构和生业模式一直是国内外考古学者共同关注的科学问题。天山地区复杂的地理构造为研究不同地貌单元人群的农业活动和生计模式提供了理想场所。本研究选取中天山南部焉耆盆地北朝时期(386～581 A.D.)的莫呼查汗沟口遗址作为研究对象，对从该遗址不同功能单元采集的样品进行了植硅体分析，并结合已有的炭化种子记录探讨了该遗址古代居民的作物结构和生业模式。结果表明：房址剖面和火塘样品中发现了较多数量的黍η型、小麦树枝状和乳突状以及少量的粟Ω型植硅体，植硅体分析和炭化种子浮选结果共同证实了北朝时期沟口先民的作物结构以小麦和黍子为主，同时兼有大麦和粟，各遗迹单元农作物植硅体的广泛分布表明该遗址农业活动发达。通过对比不同地貌单元遗址的考古研究成果发现，不同于自然条件优越的绿洲地带，在山前洪积扇或沟口地区进行大规模的作物种植必须依赖水利灌溉设施的支持。研究结果为深入研究新疆不同地貌单元人群的饮食结构、农业活动和生存策略提供了重要的线索。
  • 麻类作物植硅体形态研究
    王聪, 张健平, 吕厚远
    2022, 42(06): 1775-1791.
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    大麻在中国被称为“五谷”之一，可纤用、油用、药用以及用于宗教活动等，在社会生活中发挥着重要的作用。由于早期大麻果实易腐烂灰化、不易保存，因此建立大麻的植硅体鉴定标准，对揭示其起源、驯化和传播过程具有重要意义。本研究对大麻(Cannabis sativa L.)、红麻(大麻槿)(Hibiscus cannabinus L.)、黄麻(Corchorus capsularis L.)、青麻(苘麻)(Abutilon theophrasti Medicus)、亚麻(Linum usitatissimum L.)、苎麻(Boehmeria nivea(L.)Gaudich.)等6种麻类作物的果实或种子进行了系统的植硅体形态研究，探寻具有鉴定意义的特征植硅体类型，为研究其起源、驯化和传播提供新的方法。将每份样品解剖出不同的部位，采用湿式灰化法对每个部位分别进行植硅体提取，并在光学显微镜和扫描电镜下分别进行观察分析。结果表明，发育植硅体的部位有：大麻的苞片和果皮、苎麻的果被和果皮、黄麻种皮以及青麻种皮，未见植硅体的部位有：红麻和亚麻的种子。仅有大麻果皮中存在典型形态特征的植硅体，如不规则多边疣粒板型(单体或聚合形态)、不规则多边平滑板型(单体或聚合形态)、双层嵌套板型。分析表明，大麻的不规则多边板型(包括不规则多边疣粒板型及不规则多边平滑板型)植硅体形态大小稳定，种内差异较小，且与木本植物、草本植物中形态类似的植硅体区别明显。综上，不规则多边板型植硅体为大麻特有的植硅体类型，可用于鉴定大麻的种属。其中，不规则多边疣粒板型植硅体形态特征更明显且产量更丰富，平均1 g大麻果实的不规则多边疣粒板型植硅体产量可达10.2±0.4×10~6粒，可作为鉴定大麻种属的主要特征植硅体，其主要特征为：1)单体为边缘棱角分明、正面具若干小型疣状突起、背面具0～3个大小相近的乳突的多裂片式不规则多边形板状结构，长度为15.4±2.3μm,宽度为10.8±1.7μm,厚度为6.2±1.0μm; 2)由若干形态相同、大小相近的单体通过边缘裂片间隙拼合为片状平面拼图结构；3)与不规则多边平滑板型植硅体(长度为27.9±4.5μm,宽度为18.6±3.1μm,厚度为10.0±1.4μm)形成双层嵌套结构。进一步分析表明，大麻不同品种间不规则多边疣粒板型植硅体在形态大小上细微的差异与品种间果实形态大小差异以及气候条件无直接关系，推测其形态的种内差异可能是受局地土壤环境影响所致。
  • 人工施肥对水稻扇型植硅体形态发育的影响及其意义
    唐先干, 谢金水, 刘增兵, 孙刚, 袁福生, 吕厚远
    2022, 42(06): 1792-1805.
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    研究人类施肥对水稻典型细胞形态发育是否存在显著影响，有可能成为判别水稻考古证据中人类如何驯化农作物的重要依据。本研究通过对比分析人工施肥(NPK处理)与不施肥(CK处理)不同生育时期(从分蘖期、灌浆期、到成熟期)‘中嘉早17’(籼稻)水稻机动细胞扇型植硅体形态特征，结果发现：1)人工施肥(NPK)扇型植硅体形态尺寸(扇宽HL 33.4～41.5μm、扇长VL 36.9～49.4μm)显著大于不施肥(CK)扇型植硅体(HL 20.0～29.3μm、 VL 22.9～32.5μm),而且随着生育时期发育，施肥和不施肥处理的扇型植硅体形态尺寸都呈现增加的趋势；2)NPK扇型植硅体形态B/A比值(扇面长/扇柄长)(0.74_(分蘖期)～0.93_(成熟期))与CK植硅体的B/A比值(0.58_(分蘖期)～0.94_(成熟期))比较，没有显著变化，但是随着生育时期发育都呈现长柄型明显减少、短柄型明显增加的趋势；3)NPK植硅体≥9个鱼鳞纹比例(中位数44.5%、平均数约60.0%)大于CK植硅体≥9个鱼鳞纹比例(中位数27.8%、平均数约54.0%),且随着生育时期发育都呈现出增多的趋势。本文首次研究了施肥对典型水稻品种水稻机动细胞扇型植硅体形态发育的影响，初步揭示了扇型植硅体形态特征在水稻驯化研究中的潜在指示意义。
  • 种植实验揭示施肥效应对粟稳定同位素比值的影响
    王欣, 尚雪, 卞昊昆, 胡耀武
    2022, 42(06): 1806-1814.
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    通过植物遗存稳定同位素分析考察古代的农田灌溉、施肥等农业生产技术，是植物考古中的研究新热点。现代种植实验可为这一研究方向提供重要的依据和参考。本研究开展了针对粟的现代施肥种植实验，并对粟进行了稳定同位素分析，形成了4点主要认识：1)未施肥状态下生长的粟δ~(15)N均值为3.6‰±0.6‰(n=6),施加有机粪肥的粟δ~(15)N均值为4.4‰±0.8‰(n=18),施加化肥后粟δ~(15)N均值为1.0‰±1.0‰(n=8),表明有机粪肥能够提升粟δ~(15)N值，而化肥则导致粟δ~(15)N值降低。因此，粟δ~(15)N值相对于自然基值的增值可反映粟类作物是否施有机粪肥，这为研究古代尤其史前时期的施肥行为提供判断依据。2)粟的种子、叶片、秸秆、稃壳的δ~(13)C值分别为-12.7‰±0.3‰、-13.2‰±0.3‰、-12.6‰±0.3‰、-13.5‰±0.4‰,差值较小(<1‰),不同部位间同位素分馏值似可忽略不计，据此推断，人和家畜的δ~(13)C不会因食用粟类作物的不同部位而产生明显差异。3)同一植株谷穗的不同部位种子的δ~(13)C差值和δ~(15)N差值分别为0.2‰±0.1‰(n=7)和0.6‰±0.5‰(n=7),差异不显著。4)植物种子经过炭化后，其δ~(13)C值和δ~(15)N值的变化幅度分别为0.3‰±0.2‰(n=12)和0.4‰±0.2‰(n=12),炭化未造成种子δ~(13)C值和δ~(15)N值发生显著变化，这说明在进行稳定同位素分析时，无需对炭化植物遗存样品进行校正。