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过刊目录

  • 2024年, 44卷, 第01期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 古新世-始新世暖期北半球野火演化研究
    王建, 周新郢, 李小强
    2024, 44(01): 1-16.
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    古近纪是现代气候和植被形成的关键过渡期，而野火活动与气候、植被和碳循环等存在耦合关系。开展古新世-始新世(66～34 Ma)3个特征暖期，即古新世-始新世极热事件(PETM,约55.9 Ma)、早始新世气候适宜期(EECO, 53.3～49.1 Ma)、中始新世气候适宜期(MECO,约40.5～40.1 Ma)的野火活动研究，对于揭示气候和植被变化特征及其影响具有重要意义。本研究基于蒙古高原南部二连盆地古新世-始新世野火记录，并结合北半球该时段其他12个地点的野火研究数据，从长尺度地质记录视角，重建北半球野火活动特征与演变，并探讨其驱动机制。研究结果显示古新世-始新世不同特征暖期野火发生规模和强度存在差异，PETM极端暖期较EECO和MECO暖期野火强度更大，但不十分显著。古新世-始新世暖期并没有持续的、大规模的野火发生，呈现“低野火状态”,总体不支持强调燃烧活动影响全球碳循环的“野火假说”。通过野火发生与温度、降水、植被以及CO_2浓度等环境因子之间的关系分析，对“古近纪低火谜题”进行初探，认为古新世-始新世气候的季节性并不分明，较短的干季不利于可燃“燃料”和潜在火源的形成，很可能是新生代早期“低野火”的主因。
  • 泥河湾盆地上新世-更新世过渡时期野火与植被和气候变化
    张振, 赵永杰, 刘超飞, 丁国强, 李月丛
    2024, 44(01): 16-28.
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    上新世-更新世过渡时期是地球气候由相对温暖的上新世向第四纪冰期-间冰期旋回模式转变的重要阶段，也是现代气候和生态系统形成过程中的关键时期。野火作为地球生态系统重要的扰动因子，直接影响着地球生态环境结构和功能的演变，对维持地球生态系统平衡具有重要作用。本研究通过对泥河湾盆地NHA钻孔(175.2～106.0 m段)上新世-更新世过渡时期(2.89～1.78 Ma)333个沉积物样品的炭屑分析，并结合孢粉分析结果，揭示了泥河湾盆地上新世-更新世过渡时期野火活动历史，探讨了研究段内泥河湾盆地野火活动对区域气候、植被变化的响应特征以及野火强度与火频率的关系。研究结果显示：1)泥河湾盆地上新世-更新世过渡时期野火强度总体可以分为1个火强度较大的时期(2.74～2.32 Ma)和2个火强度较小的时期(2.89～2.74 Ma和2.32～1.78 Ma); 2)炭屑总浓度以及> 125μm粗粒炭屑浓度均表现出显著的41 ka斜率周期，表明泥河湾盆地野火活动强度受高纬冰量驱动影响显著；3)可燃生物量是影响野火强度的最主要因素，而植被类型对野火强度的影响较小；4)火强度与火频率的变化不完全同步，表现为强度大-频率高、强度大-频率低以及强度小-频率高的3种模式；5)2.60～2.14 Ma是研究段泥河湾盆地野火活动最强的时期，表现为火强度大-频率高，该时期泥河湾盆地受全球气候变冷影响，植被以针叶林为主，生物量较大，气候波动频繁，野火活动强；6)强度大-频率高的火活动模式通常出现在气候转型期或古地磁漂移事件期间，在2.60～2.56 Ma、 2.15～2.14 Ma以及1.82～1.78 Ma出现的火强度和火频率峰值分别对应于Matuyama/Gauss古地磁倒转时期、 Reunion正极性漂移事件以及Olduvai正极性漂移事件中后期，可能与古地磁倒转引起的气候波动变化导致泥河湾盆地野火活动增强有关。
  • 云南大阴洞遗址MIS 3阶段以来的环境变迁与人类活动
    张俞, 杨青, 杨帆, 曾跃明, 张泽涛, 杨万书, 邹梓宁, 石林, 郑洪波
    2024, 44(01): 29-47.
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    大阴洞遗址是云南目前发现的规模最大的早期洞穴墓地，开展大阴洞遗址晚更新世以来的生态环境变迁及人类活动历史研究，对探讨中国西南地区古人类活动及其环境适应性等科学问题具有重要意义。本研究通过沉积学原理结合粒度指标分析，还原了大阴洞地层沉积演变过程，解释了地层年代倒转现象，复原了原始沉积物被片流搬运再沉积的过程；在此基础上利用孢粉、炭屑指标分析研究区域内的生态环境与人类活动。大阴洞剖面深度为269 cm, AMS~(14)C测年结果显示剖面原始沉积年代大致为> 45473 cal.a B. P.至851±71 cal.a B. P.;剖面沉积物孢粉、炭屑分析结果显示，研究区MIS 3阶段以来森林植被资源丰富、气候变化显著，至少在4万年前就已经有人类活动。MIS 3阶段植被面貌变化明显，早期以落叶乔灌木林为主，中期主要为针叶-落叶阔叶混交林，晚期则以热带-亚热带常绿阔叶林为主，气候经历了凉湿→冷→暖湿的变化，炭屑浓度指示人类活动强度总体由弱到强；末次冰消期至全新世早期植被面貌以落叶阔叶林为主，气候温和，人类活动强度较弱；全新世晚期森林植被主体为落叶阔叶乔灌木，气候虽然偏凉干，但古人类已开始经营稻作农业，完成了生业模式、生存策略的改变。本研究为中国西南地区MIS 3阶段以来的生态环境、气候变迁及其对早期人类活动的影响等深入研究提供了参考依据。
  • 新疆艾里克湖炭屑记录的中亚干旱区MIS 3中期以来的古火灾演化
    陈雅茹, 刘兴起
    2024, 44(01): 48-58.
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    大规模火灾能够对当地植被和生产经济造成不可逆的损害，严重影响着人们的生产生活。中亚干旱区生态系统脆弱，火灾频发，使得该地区成为研究古火灾的理想地区之一。MIS 3时期是距离现今最近的间冰阶，气候上与现在有许多相似之处，是进行古气候研究的重要时段。通过对长时间尺度上的火灾演化及其影响因素的了解，即有助于我们理解火灾对植被和气候变化的响应机制，又能够为现代预测和治理火灾提供一定的科学依据。本研究以新疆艾里克湖Ailike-2019孔(岩芯长4.49 m)沉积岩芯为研究对象，通过AMS~(14)C测年、花粉通量和炭屑分析，重建艾里克湖约40 ka以来的古火灾演化序列。结果表明，MIS 3中、晚期(40.2～26.7 cal.ka B. P.),植被覆盖度较差，火灾较少；MIS2时期(26.7～11.7 cal.ka B. P.),植被覆盖度差，火灾少；全新世(11.7 cal.ka B. P.至今),植被覆盖度显著上升，火灾频发。研究区自MIS3中期以来的火灾活动与植被覆盖度的变化具有相似的趋势，说明火灾的发生可能与植被覆盖度的变化有关。这与中亚干旱区的其他炭屑记录相似，表明中亚干旱区轨道尺度上的火灾可能主要受可燃生物量控制。暖湿/冷干的气候条件导致植被覆盖度扩张/缩小，从而提供了更多/更少的可燃生物量，使得火灾能够产生大量/少量炭屑。
  • 末次冰期以来中国西南地区火灾活动历史及其对植被生态系统的影响
    张潇, 黄康有, 贾鑫, 万秋池, 汤永杰, 陈聪, 郑卓
    2024, 44(01): 59-71.
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    我国西南地区森林火灾频发，多与人类活动有关。第四纪地质时期的火灾变化过程及与气候变化和人类活动之间的关系一直是学术界关注的焦点。本研究利用腾冲青海湖(25.1312°N, 98.5731°E)和贵州草海湿地(26.8140°N, 104.3405°E)沉积物岩芯(长度分别为4.6 m和4.05 m),进行炭屑和孢粉统计分析。在区域数据对比的基础上，试图重建中国西南地区约25 ka B. P.以来的火灾变化历史及植被的响应。研究结果表明，末次冰期(25.0～10.3 ka B. P.)与晚全新世(4.2～0 ka B. P.)时期森林火灾十分活跃，但两个阶段的火灾对植被的影响差异十分明显。末次冰期阶段(25.0～10.3 ka B. P.)区域内乔木类型以常绿硬叶栎、云杉/冷杉属等为主，这些地带性植被在末次冰期火灾增强时仍维持主要优势；而在晚全新世(4.2～0 ka B. P.)火灾增强阶段，次生林的桤木属、松属等则成为优势种属，草海记录中禾本科花粉在近2 ka B. P.以来也达到最大值，反映出人类活动的影响。高频率火灾导致原来在中全新世的顶级常绿阔叶林遭到反复焚烧，并难以恢复。通过对比区域火灾和气候记录，本研究认为西南地区末次冰期的火灾变化主要受控于干冷的气候条件，尤其是冰期夏季风减弱使区域内降水减少和湿度降低。中全新世时期(9.5～5.0 ka B. P.)季风增强，降雨充沛，火灾强度和频率降到最低。这些变化特征与石笋氧同位素基本一致。晚全新世的频繁火灾则与人类活动增强叠加于夏季风减弱有关，且前者成为引发森林火灾的最主要因素。本研究深入探讨了中国西南地区末次冰期以来火灾强度变化历史及其对植被的影响，揭示了自然与人为因素的火灾触发机制，为灾害预测、植物保护及区域规划等提供了新的数据。
  • 青海东部上喇家村黄土剖面全新世野火历史及人类活动
    雷秋景, 谭志海, 张琪, 石斌, 黄春长
    2024, 44(01): 72-83.
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    由于不同燃烧指标存在明显的差异，致使人们对于火燃烧方式的理解尚不确定。本研究选取黄河上游青海上喇家典型剖面(深度464 cm,年代范围14.5～0 ka B. P.)为对象，结合炭屑和黑碳以及古生态指标，揭示该区域全新世以来的野火历史演变过程。研究结果表明末次冰期和全新世早期，气候较为干旱，以明烧为特征的草原区域野火时常发生，与东亚季风气候所控制燃料特征和湿度密切相关。全新世中期，气候较现在温暖而湿润，生物成壤作用强烈，该地区整体上自然野火发生处于较低水平。其中，4200～3850 a B. P.和3400～3000 a B. P.这两个阶段的粗颗粒炭屑通量峰值分别是齐家文化中晚期(4200～3800 a B. P.)和辛店文化时期(3400～2700 a B. P.)人类频繁放火烧荒和开垦农田以及生活等活动的结果；而3850～3600 a B. P.阶段以焖烧为特征的低强度野火发生，与气候持续干旱和人类森林砍伐活动加剧有关。与此同时，该区域遭遇2次大规模的地震和山洪泥流地质灾害，生态环境恶化，使得农耕为主的齐家文化被半农半畜牧的辛店文化所替代，从而导致该期间炭屑通量整体下降。全新世晚期，气候进一步干旱，1500年以来本地大幅度生物质燃烧增加与农业扩张和耕地面积增大密切相关。总之，全新世中期先前人类长期频繁森林砍伐活动所诱发的低强度焖烧火模式是导致该区域植被减少和土地退化的不容忽视的重要因素，而东亚季风所控制的季节性降水变化仍是野火发生必要条件。
  • 宁绍平原中全新世火历史与影响因素研究
    周锦清, 马春梅, 刘泽雨, 王冰翎, 李珍, 黄振辉, 胡竹君, 周斌, 杨青, 王永磊, 孙国平, 郑洪波
    2024, 44(01): 84-99.
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    宁绍平原是研究全新世火事件、气候环境以及人类活动之间复杂关系的理想场所。本研究选取宁绍平原田螺山遗址(30°01′20″N, 121°22′38″E)和井头山遗址(30°01′28.45″N, 121°21′40.69″E)两钻孔(长度分别为18.17 m和19.8 m)进行炭屑分析，并结合孢粉记录，旨在研究宁绍平原中全新世(9000～5700 cal.a B.P.)火历史、气候环境变化与人类活动的变化规律。结果表明：1)2个钻孔炭屑浓度在早中全新世都很低，田螺山钻孔<50μm(细粒)、 50～100μm(中粒)和> 100μm(粗粒)这3种粒径的炭屑浓度均为钻孔最低值，反映当时火事件发生频率低；此时正值全新世大暖期，亚洲夏季风强劲，降水丰沛，孢粉记录也显示此时的植被类型为亚热带阔叶林，温暖湿润的气候不利于火事件发生。2)随着研究区水文环境的稳定，人类被丰富的资源吸引前来定居，人类活动的加强可能导致火事件频发，炭屑浓度升高。7900 cal.a B. P.左右，随着海平面上升速度减缓，人类先民选择井头山区域定居，并开始了早期稻作农业的尝试，炭屑浓度随着人类在此定居出现了高值。在7000 cal.a B. P.之后，研究区淡水湿地广泛分布，河姆渡文化兴起，炭屑浓度再次上升。田螺山钻孔炭屑浓度在6300 cal.a B. P.左右出现最大值，但此时研究区环境尚未稳定，仍会受到海水影响，7000～6000 cal.a B. P.期间田螺山钻孔炭屑浓度多次出现低值都与海水入侵有关；5900 cal.a B. P.之后研究区完全成陆，稻作农业也开始了蓬勃发展，炭屑浓度也出现了明显上升。本研究探讨了中全新世宁绍平原火事件、气候环境以及人类活动之间的相互关系，揭示了气候与人类活动对该区域火事件的影响，为该区域的相关研究提供了一个新的视角。
  • 辽西地区红山文化时期林木资源利用和生态环境研究
    王海燕, 王树芝, 刘国祥, 贾笑冰, 孙永刚, 胡春柏, 焦延静
    2024, 44(01): 100-111.
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    辽西地区是研究中国文明起源及早期文明化进程的重要区域。红山文化是辽西地区6.5～5.0 ka B. P.的新石器时代晚期重要的考古学文化。本研究对辽西地区红山文化时期的魏家窝铺遗址、彩陶坡遗址、兴隆沟遗址第二地点和牛河梁遗址第一地点这4个遗址点中浮选和采集的134份样品中大于2 mm的940块木炭进行鉴定，分别是栎属(Quercus L.)、榆属(Ulmus L.)、朴属(Celtis L.)、李属(Prunus L.)、槭树属(Acer L.)、黄檗属(Phellodendron Rupr.)、椴属(Tilia L.)、梣属(Fraxinus L.)、胡桃属(Juglans L.)、松属(Pinus L.)、柳属(Salix L.)、侧柏属(Platycladus L.)等12种木本植物，以及2种未知的炭化植物遗存。研究表明遗址周围分布着桃、杏、胡桃楸等果树，生长着以栎属为建群种的暖温带落叶阔叶林及榆属、槭树属和朴属等阔叶树；山地上可能分布着由松属、侧柏属和黄檗属、椴属、梣属等组成的温性针阔混交林。利用共存生态因子法进行气候重建的结果表明，当时遗址周围的环境较现今温暖湿润。先民用栎属木材建造房屋、薪柴选用栎属、松属和槭树属木材。通过对牛河梁遗址第一地点出土的木炭推测当时祭祀时可能使用栎属木材。除了遗址中出土的炭化果核，核果类木材的出土，进一步佐证了先民会采集核果类木材的果实、种子作为食物，为探索红山文化时期先民生业方式提供了新视角。本研究为解读红山文化时期的先民对林木资源利用策略，了解当时生态环境与生业模式提供了新资料。
  • 贵州西部晚全新世植被演替、气候变化与火灾历史
    乐远福, 何柳莹, 郑卓, 陈聪, 万秋池, 汤永杰, 黄康有
    2024, 44(01): 112-127.
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    贵州西部位于北亚热带云贵高原山地湿润-半湿润气候区，西南季风是该区域水汽来源的主要气候系统。贵州六盘水娘娘山有连片分布的垫状泥炭沼泽沉积，较完整记录了过去的植被和气候历史，是研究气候-植被-火灾-人类活动变化的理想场所。本研究以六盘水娘娘山1999 m海拔的一处泥炭湿地钻孔上部52 cm岩芯为研究材料，通过AMS~(14)C测年获得年代框架，采用孢粉和炭屑分析，重建了该地区晚全新世气候变化和人类活动叠加影响下的植被演替及火灾活动历史。结果表明：3500～3100 cal.a B. P.期间，当地亚热带常绿阔叶林繁盛，火灾活动为气候控制为主的森林火灾，但火灾活动并未改变阔叶林的总体面貌；3100～600 cal.a B. P.期间，气候呈变干趋势，阔叶类木本植物显著减少，当地植被从亚热带常绿阔叶林转变为疏林草地和针叶类疏林，极可能是趋于冷干的气候环境的结果；大约600 cal.a B. P.之后，当地植被演变为开阔林，同时，出现大颗粒炭屑(> 125μm)以及伴人花粉的明显增加，表明人类农业活动高强度的刀耕火种已经扩张到较高海拔山区。区域对比显示，西南地区在3500 cal.a B. P.以来，主要以区域性火灾为主，而3100 cal.a B. P.以后的火灾活动受到气候变干和人类活动的双重影响，特别是600 cal.a B. P.以来，人类活动(刀耕火种)成为局地火灾和植被更替的主要因素。
  • 浙江余杭跳头遗址晚商-西周早期铸铜活动的沉积地层记录
    李训鹏, 林森, 王张华
    2024, 44(01): 128-143.
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    青铜器的使用对人类社会意义重大。作为生产青铜器的场所，铸铜作坊在铸造过程中会在当时环境中遗留下许多痕迹。然而，目前还较少有关于铸铜活动沉积地层记录的研究报道。本研究在浙江余杭跳头铸铜遗址(30°15′00″N, 119°53′39″E)选取T1614S(总长400 cm)和T1510S(总长255 cm)两个剖面的沉积物样品，结合遗址附近的现代河道样品，运用AMS~(14)C、粒度、磁化率、有机地球化学和重金属元素分析，试图探究埋藏古河道的演变过程，探讨古代社会铸铜活动对环境的影响。研究结果发现：T1614S剖面的埋藏古河道在1045～830 BC(晚商-西周早期)期间，平均粒径(Mz)相较前一个阶段的13.0μm增大至23.5μm,分选变差，砂组分(4.7%～19.0%)增大，但整体上水动力较弱，推测是先越人为铸铜开挖的蓄水池或水沟；830 BC(西周晚期)之后，水动力增强，随后动力环境与现代铜山溪河道相似；85 A.D.(东汉)后，河道中堆积洪水地层；最后古河道消失，成为湖泊环境。在1045 BC时，TOC、 C/N和δ~(13)C等有机地球化学指标也同步发生突变，阶段平均值分别从0.21%、 3.39和-21.05‰变为6.70%、 14.38和-27.74‰,同时伴随Cu、 Zn元素含量分别从21.90 ppm和88.62 ppm突然增加到33.60 ppm和136.63 ppm。上述结果表明，晚商时期先越人在跳头遗址开挖古河道、使用大量燃料，并开始铸铜活动；Pb元素含量稍晚也从6.46 ppm突增至23.40 ppm,可能反映了先越人铸铜技术的进步；T1510S剖面晚商至西周文化层的χ_(fd)%达到6.82%～8.13%,反映了铸铜作坊区的用火行为，但是其重金属元素含量在西周文化层才持续增高，反映铸铜遗址不同功能区的地层记录差异。值得注意的是，跳头遗址铸铜活动结束后。两个剖面重金属元素含量持续呈现高值，反映遗址上游的铜山溪流域在历史时期也许一直存在采矿甚至冶炼活动，同时余杭地处钦杭成矿带，因此本研究推测跳头遗址商周时期的铜矿可能也来源于铜山溪流域。对比自然环境和社会背景，推测跳头遗址铸铜活动的兴衰主要与社会因素有关。
  • 木炭遗存揭示藏东南过去2700年人类生存环境及木材利用策略
    孙青丽, 高玉, 杨继帅, 王彦人, 杨棋, 童艳, 谭韵瑶, 夏格旺堆, 杨晓燕
    2024, 44(01): 144-157.
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    木材是早期人类在青藏高原高海拔区域生存所需的关键性资源之一，对木材的利用是人类适应极端环境的策略之一。本研究通过对青藏高原东南部8处考古遗址出土木炭的系统分析，重建了遗址周边的木材资源，发现过去2700年以来，在木材资源丰富的藏东南，先民采集的木材种类多样，只在少数遗址显示出对特定木材的选择偏好；波堆藏布流域人群利用的主要木材为当地的果树光核桃(Prunus mira),其他区域则以川滇高山栎(Quercus semecarpifolia)和高山松(Pinus densata)为主，显示出木材利用策略具有明显的空间差异；研究还发现，在气候变化影响下，高山松在先民日常生活中的比重逐渐降低，而川滇高山栎等灌木逐渐增加。本研究第一次对藏东南区域木材利用历史进行了重建，为探讨人类对藏东南的行为适应提供了新的视角。
  • 云南洱海炭屑记录揭示的近千年来古火演化历史
    贾宝岩, 肖霞云, 迟长婷
    2024, 44(01): 158-173.
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    中国云南地区是森林火灾多发的典型区域，了解该地区近千年来古火灾的演化历史及其驱动机制对于未来区域森林火灾的防护与治理以及生物多样性的保护具有重要的科学意义。本研究以滇西北地区洱海湖泊的3个沉积岩芯(EHB1岩芯，58.5 cm; EHN1岩芯，78.5 cm; EHB2岩芯，80 cm)为研究对象，通过对沉积物中高分辨率炭屑记录的分析，基于~(210)Pb/~(137)Cs和加速器质谱法(AMS)~(14)C测年技术建立的年代序列，重建了洱海地区近千年来的古火演化历史。研究结果表明，基于洱海湖泊沉积岩芯上部大炭屑指标重建的火事件与现代森林火灾记载资料的对比，确定了大炭屑指标反映湖泊周围约10 km范围即大理市的古火活动情况，验证了炭屑记录在重建古火灾活动方面的可靠性。古火历史的重建结果显示近千年来洱海地区共发生20次火事件，其主要集中在1200～1350 A.D.期间和1540～2000 A.D.期间；近千年来，洱海地区古火活动的强度整体上呈现先降后升的趋势，其中火事件的发生频率及其强度在近100年均达到千年来的最高值，分别对应10次/300年和652.4粒/cm~2/peak。炭屑记录和古火活动与区域高分辨率气候记录、植被状况以及人口历史资料的相关分析、冗余分析(RDA)和对比分析结果表明，大理州人口变化是洱海地区近千年来古火活动最重要的驱动因子，其次为区域降雨量和植被类型，温度和植物量则对区域古火活动的影响较小。
  • 云南大理西湖流域工业革命以来的植被、气候与火灾
    廖露莹, 孙启发, 于苗苗, 蒙红卫, 王敏, 陈光杰, 沈才明
    2024, 44(01): 174-190.
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    本研究以云南大理西湖46 cm长的湖泊沉积物岩芯为研究对象，基于~(210)Pb-~(137)Cs测年和模式定年法建立了岩芯的年代框架，以0.5～1.0 cm间隔获取了51个样品进行孢粉、炭屑分析，重建了大理西湖流域工业革命以来(1878～2013年)的植被演替、气候变化及火灾史，探讨了火灾发生的驱动因素。结果表明，工业革命以来研究区的植被演替、气候变化及火灾史可以分为6个阶段：1)1878～1897年，流域植被以禾本科为主的草本类型占优，周边林地海拔由低到高主要分布云南松林、常绿阔叶林，气候凉湿，火灾发生频率较高；2)1897～1932年，云南松林退缩，气候冷湿，火灾发生频率偏低；3)1932～1948年，云南松林与常绿阔叶林向低海拔地区退缩，气候冷干，火灾发生频率稍高；4)1948～1958年，云南松林面积扩张，常绿阔叶林下降，湿地面积增加，气候温湿，火灾发生频率高，人类活动显著加剧；5)1958～1995年，云南松林与旱冬瓜林扩张，常绿阔叶林进一步退缩，气候暖湿，火灾发生频率低；6)1995～2013年，云南松林与旱冬瓜林继续扩张，气候暖干，火灾发生频率低。大理西湖的火灾在20世纪50年代之前是由自然因素(气候)控制，可燃物的多少是控制火灾发生频率的关键因素；之后人类活动成为主控因子，人类对植被的破坏和用火是触发火灾的主要原因。
  • 基于Modis的黄土高原2001～2020年活跃火发生时空特征分析
    郑昕馨, 孙楠, 罗凡
    2024, 44(01): 191-200.
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    近年来随着全球气候变化，活跃火发生频次显著增加，在不同地区开展活跃火发生机制的研究对于理解活跃火演变规律至关重要。本研究基于黄土高原2001～2020年Modis火点数据和土地覆盖数据，利用ArcGIS、 ENVI等软件绘制研究区火点分布图并进行趋势分析，评估研究区的活跃火时空分布与土地覆盖类型之间的关系，探讨了黄土高原活跃火的时空规律，得到以下主要结论：1)黄土高原活跃火发生频次和强度空间分布格局相似，主要集中在黄河沿线以农田为主的东部平原，且强度较高，中西部活跃火分布相对较少，强度相对较低；2)黄土高原活跃火集中发生在春夏季，呈三峰分布，分别在春季3～4月、夏季6月和秋季10月达到峰值，其中3～4月草原火和森林火的贡献较大，而6月及10月农田火贡献最大；3)按土地覆盖类型进行分析，城市火和农田火是黄土高原地区活跃火发生的主要类型，占比可达总活跃火数量的69%,其次是草原火和森林火，说明黄土高原活跃火受人为因素影响较大；4)野火(包括草原火、森林火、灌木火和裸地火)主要集中在冬春季发生，城市火和农田火主要集中在夏秋季发生。近20年，由于研究区秸秆禁烧政策和城市的防火措施的实施，城市火和农田火呈减少趋势，冬春季的增温导致研究区野火呈增多趋势。
  • 我国中西部表层沉积物中微炭屑记录的火活动信息
    王梓莎, 苗运法, 赵永涛, 张孜越, 邹亚国, 张腾
    2024, 44(01): 201-213.
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    微炭屑作为植物体不完全燃烧的产物，是良好的火活动代用指标。目前，国内外更多地关注微炭屑对不同时间尺度上火的重建，对现代微炭屑的分布特征及其与火的关系缺少系统分析。本研究采集了35个跨越我国中西部约2950 km的表层沉积样品，利用孢粉流程法获取微炭屑，结合采样点周边50 km、 100 km及200 km范围内卫星火点数量以及植被、降水、湿度及温度等指标，分析不同空间范围微炭屑的粒径、形态及浓度特征，探讨其与火活动频率的关系。结果表明：陆表(表土、湖泊与其他水体表层沉积物)微炭屑浓度可有效地反映区域火活动特征，其浓度高值往往与区域内火点高值相对应；现代火活动频繁区域主要分布在植被、降水与温度条件偏好的半湿润-半干旱区(也是人类农业活动密集区);据二者对比结果推测，微炭屑的来源范围可能主要为50～100 km以内；同时，长条形与近圆形微炭屑的比值与50 km范围内草地火活动有较好的对应关系(r=0.61,p<0.05),对燃烧的草本与木本植物比例具有较好的指示意义。考虑到区域环境条件差异，未来拟将更大空间范围内微炭屑记录与火点数量和燃烧面积相结合，进一步揭示微炭屑与现代火活动的关系，为地层古火重建提供现代过程基础。
  • 云南现代山火炭屑形态分析及其环境意义
    张淑荣, 沈慧, 李小强, 纪明
    2024, 44(01): 214-225.
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    作为地表生态系统的重要影响因子，火在全球植被环境变迁、气候变化、以及人类演化方面发挥着重要作用。在当今全球极端火灾不断加剧的背景下，基于炭屑指标重建火的演化历史及其驱动机制，是各国政府以及科学界重点关注的科学问题。文章基于对云南现代自然山火炭屑进行形态测量分析，揭示了不同植物燃料来源的炭屑粒径差异，避免了室内模拟实验的不确定性。研究选取了云南松林与细叶芒草丛进行对比分析，结果表明两种植被类型燃烧产生的炭屑形态差异较为明显。以云南松木本植物为燃料来源的炭屑形态多为方形、近圆形等，边缘较平整，而细叶芒草本植物炭屑形态多为细长形、长条形，边缘不规则。此外，云南松林炭屑的平均长度、宽度分别是25μm和17μm,面积为326μm~2,而细叶芒草丛炭屑的平均长度、宽度分别为11μm和8μm,面积为74μm~2。值得注意的是，二者长宽比分布范围接近，均集中在1.0～2.5之间，表明炭屑长宽比并不是区分燃料类型的有效指标。经过后期埋藏作用以后，炭屑粒径明显缩小，其长度、宽度以及面积均发生降低，而长宽比则相对保持稳定。综合自然野火背景下不同植物炭屑现代过程研究，在未来基于炭屑指标判断燃料来源时，应当全面考虑不同参数的指示意义，从而系统揭示自然野火与植被环境之间的相互关系。
  • 全球变暖加剧新疆森林火情
    江来, 安成邦, 张永, 汤蕾, 谈波, 张文胜, 卢超, 张彦臻, 郑力源
    2024, 44(01): 226-239.
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    新疆稀缺的森林资源承担着重要的生态服务功能，林火作为森林生态系统中重要的干扰因子，与当前全球变暖关系密切，明确全球变暖对新疆森林火灾的影响及二者关系对于保护新疆森林资源及生态具有重要意义。本研究选取新疆维吾尔自治区1988～2020年森林火灾数据及气候数据，对二者采用M-K检验、距平分析法、异常度分析法和相关性分析后发现，1988～2020年期间新疆森林覆盖区域气候显著变暖，生长季及夏季气温影响当年森林火灾，而4月降水与6月气温变化对第二年火灾产生重要影响，气候变化改变燃料湿度、堆积量等燃料条件可能为导致这一现象发生的主要原因。这一研究为全球变暖下新疆林火预警提供重要参考。
  • 黄土沉积中化学氧化法提取黑碳流程的评估和优化
    王者, 周斌
    2024, 44(01): 240-249.
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    第四纪黄土沉积物中黑碳主要为当时地表生物质燃料不完全燃烧产生的一系列含碳物质的连续体。由于各含碳物组分间界线不明确，采取不同的定量提取方法可能导致不同的数据结果。前人采用重铬酸钾化学氧化法提取黄土沉积中黑碳的研究中定量结果存在一个数量级的差异，影响了研究结果的可解释性和可对比性，阻碍了黄土高原区域黑碳相关研究的发展。对比分析发现，先前研究提取过程分别采用了不同的氧化时间，这可能是数据呈现明显差异的原因。本研究选取黄土高原段家坡剖面特征层位(S_5、 L_9和S_9)样品，并分为多组子样品采用不同氧化时间进行处理，对不同氧化时间提取物进行剩余碳含量(RC%)、碳同位素组成(δ~(13)C)及拉曼光谱测试，探究氧化时间对重铬酸钾化学氧化法提取黄土中黑碳效果的影响。结果显示，提取物RC%与氧化时间的变化关系符合质量作用定律，即达到一定氧化时间后，提取物RC%趋于稳定，证明足够的氧化时间可提取黄土中黑碳；在氧化前烘干研磨样品的条件下，仅需20 h即可使RC%稳定。但碳同位素组成测试结果显示，至少100 h后，所有实验中氧化提取物δ~(13)C均保持稳定(变化<0.5‰)。进一步通过拉曼谱图比较发现，氧化前烘干研磨样品后，黄土样品(L_9层)经60 h及以上处理后的氧化提取物及古土壤样品(S_5层)经80 h及以上处理后的氧化提取物变为均一组成，且有明显的经历火事件的碳质材料一级模特征峰(1340 cm~(-1)及1580 cm~(-1)附近),而不烘干研磨的条件下，所有样品直接进行100 h氧化反应也可达到相同效果。综合时间效率、结果稳定性和流程统一性等各因素，提出黄土-古土壤序列沉积物黑碳的提取过程中，在重铬酸钾化学氧化一步采用100 h的时间进行充分反应，氧化前无须再烘干研磨。本研究优化了化学氧化法提取黄土中黑碳的实验流程，对系统开展黄土区域黑碳工作，重建区域火并探讨其演化规律提供了技术支撑；为其他沉积环境黑碳流程的优化和评估提供了研究范本。