北京西山末次间冰期植被演化与环境变迁研究

末次冰期-间冰期气候旋回研究是过去的全球变化(PAGES)研究的三大重点之一,通过孢粉分析和热释光断代建立了北京西山末次间冰期植被的演化序列,研究了该地区古植被与古环境的演化规律.研究表明:北京末次间冰期植被演化经过了6个阶段,从古到今依次对应深海沉积MIS5e,5d,5c,5b,5a及末次间冰期向末次冰期的过渡期.末次间冰期森林分布于北京西山,暖期发育以鹅耳枥属、榆属、栎属、松属、桦属为主的落叶阔叶林或针阔叶混交林,冷期则主要发育以松科、桦科、蔷薇科、毛茛科、蒿属、菊科为主的森林草甸草原或森林草原,末次间冰期气候由早期的暖湿经过波动变化向温干、凉干演化.5e是末次间冰期的大暖期,其暖湿程度好于5c,5c又好于5a,而5d的气候环境优于5b.在MIS5e阶段北京西山植被的演潜过程可分为5个阶段,揭示气候存在千年时间尺度的不稳定性,5e1为水热组合最佳时期.由末次间冰期向末次冰期过渡的降温时期,存在一次明显的气候回返事件,热释光年龄为78.5～72.5 kaBP.对比研究表明北京西山末次间冰期气候环境与深海沉积、极地冰心记录具有很好的可比性,变化幅度小于极地地区,与黄土高原及青藏高原环境演化具有更大的相似性.     

最近130ka来黄土物质化学风化的空间观察

选取黄土高原48个末次间冰期以来沉积剖面中的248个黄土、古土壤和弱发育土壤层的代表性样品,对它们的酸不溶物进行了主量元素的分析。结果表明,在已有的几个不受粒度影响的化学风化指标中,(CaO MgO Na2O)/TiO2比值对气候条件变化具有相对较高的敏感性,且受沉积速率的影响较小。在源区风化状况相对稳定的前提下,它是一个反映夏季风变化较为有效的指标。根据该指标在黄土高原上的空间等值线图,发现其从北到南间冰期的变幅大于冰期,这可能表明间冰期时夏季风降水在黄土高原的变化梯度要大于冰期。     

临夏塬堡黄土地层S1古土壤中的正构烷烃及其古植被意义

运用GCMS,对临夏S₁古土壤剖面连续系统采集的18个有机地球化学样品进行分析研究的结果发现,所有样品的正构烷烃的高碳数部分均有显著的奇偶优势,CPI值达到5.0以上,并且以表征草本植物输入的正构烷烃C₃₁为主峰。结合不同植被区现代土壤样品的分析结果,研究区正构烷烃特征表明即使在第四纪的气候最适宜期的末次间冰期,在甘肃临夏附近的黄土高原发育了草原植被景观。     

中国黄土高原洛川剖面S5以来的孢粉学记录

中国黄土-古土壤序列记录了距今约2.6 Ma以来的环境变迁。孢粉作为恢复植被演替的敏感指标,被广泛用于古植被重建,但是针对高原中部地区长时间尺度植被演替历史的孢粉学研究还较缺乏。通过对黄土高原洛川剖面S5以来的黄土-古土壤序列开展较高分辨率的孢粉学工作,揭示出该区约0.6 Ma以来的植被演化历史。孢粉谱分析表明,洛川地区0.6 Ma以来以温带草原植被为主,不支持塬区历史时期存在大范围落叶阔叶林的观点。现代黄土高原缺少森林植被主要是由自然原因引起,因此塬区的现代生态恢复应以退耕还草为主。     

中国半干旱-湿润区末次间冰期以来黄土有机碳同位素特征与植被变化

对比研究中国半干旱-湿润气候区的黄土有机碳同位素(δ13CTOC)变化的控制因素及其所揭示的植被演替过程,能够为认识这些地区植被变化规律提供新的依据.迄今,秦岭以南亚热带地区土壤δ13CTOC与植被和气候之间的关系及其与黄土高原地区的联系还不清楚.本研究选取末次间冰期以来黄土高原的镇北台、西峰、洛川,以及秦岭地区的洛宁和长江下游的镇江等5个代表性黄土剖面,对其δ13CTOC进行对比分析.结果表明,湿润区黄土δ13CTOC在间冰期偏正,在冰期偏负,可以反映季风强度的变化.末次间冰期以来湿润气候条件下黄土沉积区的植被是以C4草本为主的C4/C3混合的草地.温度满足一定条件后,季风降水变化可能是控制半湿润-湿润区黄土沉积上覆C3/C4植物丰度变化的主要因素.     

过去典型增温期黄土高原东西部C3/C4植物组成变化特征

过去典型增温时段的自然植被演化规律是未来增温情形下植被变化趋势的重要参照.黄土高原全新世中期(4 ～8kaB.P.)和末次间冰期(80 ～110kaB.P.)温度分别比现高约1.2℃和2～5℃,是揭示过去不同增温幅度下植被演化的理想时段.通过对黄土高原东西部黄土-古土壤序列有机碳同位素(δ13Corg.)对比研究表明:在全新世中期黄土高原东西部有机碳同位素变化一致,相对末次盛冰期表现为正偏2.2‰～2.9‰,指示C4植物丰度增加.而在末次间冰期黄土高原东、西部不同地貌单元有机碳同位素结果产生空间分异,相对末次盛冰期西部梁峁区表现为负偏约0.8‰,指示C4植物丰度减少,而东部塬区则表现为正偏0.9‰ ～4.0‰,指示C4植物丰度增加.由于上述典型时段大气CO2浓度相近且温度升高,末次间冰期与全新世中期黄土高原C4植物丰度变化的差异可能与降水增加的季节性变化有关.上述结果表明,在过去典型增温期不同增温幅度下黄土高原东、西部不同地貌单元植被演化呈现明显不同.     

黄土有机质稳定碳同位素研究进展

有关黄土高原历史时期原生植被类型的研究不仅具有重要的理论意义，也具有现实的指导意义。土壤有机质稳定碳同位素（δ13Corg）是区域植被中C4/C3植物相对丰度的灵敏指示器，对黄土有机质稳定碳同位素的研究可以部分地重建过去的植被类型变化历史，并可探讨与此有关的气候、环境问题。已有的研究结果表明：黄土高原古土壤发育阶段δ13Corg偏正于黄土沉积阶段，表明随气候由冷干向暖湿转变黄土高原C4植物相对丰度上升，然而在C4植物相对丰度上升的主要驱动因素上仍存在夏季风和温度两种观点。相应的在空间上，C4植物的相对丰度无论冰期还是间冰期都是由黄土高原东南向西北递减。而基于黄土δ13Corg的研究认为黄土高原历史时期一直以草原为主，不存在大面积的森林。尽管已有的研究对黄土有机质稳定碳同位素分布和变化的一般性规律取得了共识，但在研究中还存在一些问题，在黄土δ13Corg变化机制上还存在争议，值得进一步研究。     

黄土高原全新世黄土-古土壤演替及气候演变的再研讨

文章从黄土-古土壤的演替规律、黄土再沉积与古土壤埋藏后的次生成壤特殊性,揭示了第四纪生物气候演变的实质。对黄土高原具代表性的现代耕种土壤壤土和黑垆土的研究,揭示了土壤剖面内伏形成环境较现代暖湿的古土壤层;对于土壤剖面上部的覆盖层,证实不仅是人为施加土粪的堆积物,且包含新的黄土沉积物;从土壤发生学观点,埃土与黑垆土称之耕种埋藏型古土壤较合适;通过分辨古土壤剖面层内干旱草原和暖湿型森林植被孢粉共存的矛盾实质,证实黄土高原全新世曾存在茂密的森林和森林草原植被及森林型土壤的发育,并延续到人类历史时期。在第四纪研究中,通常把黑垆土作为全新世代表地层,以S0表示,我们的研究补充提出,根据黄土高原生物气候地带性的分异规律,自南而北,S0应以埃土与黑垆土分别表示,并应在S0层上部划分出Lx,说明气候冷干化的趋向及新一轮黄土沉积期已悄然来临。以上问题的再研讨,对第四纪生态环境演变和当前黄土高原生态环境建设的战略部署,具有重要的理论和实际意义。     

西安地区全新世古土壤的研究

本文根据磁化率、粒度、CaCO3、Fe2O3 和Al2O3 含量以及土壤微结构等方面的资料对西安地区的全新世古土壤的性质和类型及环境的特点进行了较为全面的论述。各项资料显示,该地区全新世大暖期的古土壤为温湿气候条件下发育的淋溶褐土,而并非过去所称的半干旱条件下发育的“黑垆土” ;该层古土壤发育时的年均降水量应不小于750mm。全新世古土壤底部之下分布深度达2m多的密集根充填充物,指示当时存在森林植被。      

中国庐山晚第四纪沉积地层同位素的环境 示踪及表层过程

通过对庐山(1997~2009)进行科学考察及深入研究,取得大校场沟口晚第四纪剖面地层的Rb Sr O稳定同位素的丰度检测数值,采用系统分析及综合研究将沉积地层划分为冰期—间冰期—冰缘期—冰后期的气候演化旋回：冰期阶段平均温度为-6.9℃,降水量约为550.1~1283.5mm;间冰期阶段平均温度约为8.0℃,降水量约为1650.2mm;冰缘期阶段平均温度约为0.5℃,降水量为1600.0mm,其惯性升温时年降水量可能为1650.2mm;冰后期阶段在其初期高温期年平均温度（温度负涨落现象未计算在内）为11.8℃,高温期年降水量约为1650.2mm;现代年平均温度为11.5℃,现代年降水量为1833.6mm。这是庐山地区首次在大校场沟口剖面获得的系统气候变化资料,可以为山地气候演化和区域响应与全球变化的分析提供新的科学信息。     

中国黄土中的风化壳研究

据野外调查和室内鉴定,在布容期 0.78～ 0MaBP形成的黄土剖面中确定了三个时期的风化壳,它们主要发育在黄土高原东南部。黄土中的风化壳是红褐色古土壤在特定的气候条件下转变而成的,厚度在 3～ 6m之间,风化壳剖面常由 3个层次构成,发育时间为 5～ 10万年不等。风化壳上部是发育好的红色古土壤,中部是褐黄色强风化破碎黄土,下部是棕黄色弱风化黄土。粘土矿物分析表明,黄土中的风化壳为伊利石-蒙脱石型。黄土中风化壳发育时的年均降水量在 90 0～ 10 0 0mm之间,是黄土高原降水丰富的气候事件的显示。黄土高原东南部和中部风化壳的发育证明黄土中有些古土壤确属淋溶型森林土壤,当时亚热带气候至少迁移到了黄土高原中部.     

依据孢粉记录初探青海湟水流域二级阶地的成因

青藏高原边缘河流阶地的成因一直是研究的热点。对湟水流域二级阶地形成时的孢粉分析结果表明:该时期湟水流域存在明显的垂直植被带且结构简单,山地高处生长着以云杉为主的森林,谷地则生长以蒿属、藜科为主要类型的草本植被。同时结合该时期相邻地区的孢粉资料并和现代植被特征比较,湟水流域二级阶地的植被显示出冰期的植被特征,阶地冲积物也是在冰期堆积的,河流可能在间冰期下切。气候变化在阶地形成过程中可能有一定的作用。     

末次盛冰期以来陕北黄土高原的植被和气候变化

本文对黄土高原靖边和富县末次盛冰期以来的黄土沉积做了系统的孢粉分析.结果显示,末次盛冰期以来两地一直发育以蒿为主的草原植被,但植被组成在时间和空间上都有明显的差异.全新世早-中期植物种类比末次盛冰期丰富,沙漠植被减少,落叶阔叶树增加,表明气候变得温暖湿润.末次盛冰期靖边地区是以蒿、藜和其他菊科(非蒿属)为主的荒漠植被,...     

青海共和盆地早全新世古风向重建及其对黄土物源的指示

青藏高原东北部地处黄土与沙漠的过渡地区,在冰期-间冰期旋回中受中纬西风与东亚季风环流的交替控制,曾发生大范围的沙漠进退,是黄土高原重要的潜在物源区。恢复该区地质历史时期的大气环流格局可为重建东亚地区的环境面貌、探讨黄土高原的物源区、检验东亚地区古气候模拟结果的有效性等方面提供重要依据。但目前对高原东北部的古大气环流特征却鲜有研究。青藏高原东北部保存有一系列的古沙丘,可为古大气环流的重建提供直接依据。本文选取青海共和盆地一处代表性新月形古沙丘开展光释光测年研究,并通过其平面形态和前积层产状恢复了当时的古风向。结果表明:共和盆地的风沙活动自早全新世以来开始显著减弱,此时近地面盛行与现今风向一致的西北风。前人的研究揭示出青藏高原东北部在冰期时很可能盛行西风,并存在广泛的荒漠化,因而很可能是黄土高原冰期时重要的物源区之一。而本研究指示,该区的盛行风向在早全新世以来转变为西北风,且荒漠范围显著退缩,导致其全新世不再是黄土高原的物源区。青藏高原东北部的盛行风向和荒漠范围在冰期-间冰期旋回中的这种变化,为理解黄土高原的粉尘物源在空间和冰期-间冰期旋回上的变化提供了依据。     

黄土高原近两千年来土地利用和环境的变迁

在220～1368A.D.期间内累计有859年,全部黄土高原在非汉族的管辖之下;而其余289年,该地区的某些部分依然被非汉族所控制。非汉族进入黄土高原以后,土壤侵蚀速度随放牧地的扩张而减小。在隋朝和唐朝期间(581～907A.D.),黄土高原的生态环境较当今温暖湿润,植被更为繁茂,林地约占整个黄土高原面积的25%。在明朝和清朝期间(1368～1911A.D.),黄土高原的大部分森林被破坏,土壤侵蚀速度随自然植被损毁而增大     

临夏市1977-2017年度降水变化规律研究

临夏市地处黄土高原和青藏高原过渡地带,属于典型的河谷地区城市,具有良好的代表性。选取临夏市作为研究对象,以临夏市折桥水文站多年降水观测数据为基础,运用线性回归法和Man-Kendall趋势检验法对临夏市降水量年内和年际变化进行研究。结果表明:多年平均降水量为474. 3 mm,降水量呈减少趋势,其年降水量减少量约为4. 7 mm/10年,在年内主要降水集中在6-9月,其中UF、UB不存在明显交点,表明总体趋势不存在变异。以期为地方经济建设、水资源利用和防灾减灾提供技术支撑。     

岩溶关键带植被对水循环过程的影响作用研究

随着农村能源结构的调整和多项林草植被保护政策的实施,我国西南石漠化趋势得到初步的遏制.岩溶作用过程是由水循环驱动的碳循环过程.岩溶区森林植被的水文效应,不仅促进植被自身的生长,还能进一步促进岩溶作用过程.在西南岩溶区选择了2个不同植被覆盖条件的地下水系统为研究对象,通过地下水系统降水量、地下水径流量、水化学组分和同位素组分等监测指标的对比分析,发现岩溶关键带中,森林植被对水循环过程具有明显的影响.植被通过蒸腾作用而在林区激发二次降水,使林区降水量明显增大;森林植被对强降水的截流消洪作用比较明显,在降水-径流曲线上表现为森林覆盖区降水洪峰产生比较滞后而排泄过程中退水曲线上较为平滑;森林植被对岩溶关键带地下水中无机碳的贡献比较大,并能有效的增强岩溶作用.     

浑善达克沙地南缘晚更新世黄土-古土壤序列的高分辨率磁性气候记录

浑善达克沙地处于季风边缘区,目前对该区域末次间冰期以来的古气候演化历史及其动力学机制尚不清楚。文章以浑善达克沙地南缘山间低洼地带北沟剖面总厚度4.72 m(未见底)的黄土-古土壤序列为研究对象,开展了光释光测年和精细的岩石磁学、环境磁学、地球化学和漫反射光谱分析。结果表明:1)该剖面记录了末次间冰期以来完整的风成堆积历史,并通过东亚夏季风指标(Rb/Sr及χARM/χ)与深海氧同位素曲线的对比建立了13万年来该黄土-古土壤序列精细的年龄模式;2)在黄土高原上常规的用来指示成壤强度和夏季风强度的磁参数并不完全适用于干旱-半干旱地区(400 mm等降水线附近)的风成黄土,而地球化学指标在指示季风边缘区的地球化学风化过程上表现出一定的合理性,北沟剖面复杂的磁信号可能是对末次冰期季风边缘区显著减弱的夏季风的阈值响应;3)在末次间冰期东亚夏季风可以延伸到内蒙古中东部,北沟剖面记录了浑善达克沙地南缘末次间冰期以来区域古季风的演化历史。     

基于孢粉证据的银川盆地MIS6—MIS5气候环境演变重建

MIS6—MIS5是冰期向间冰期转变的典型时期,MIS5阶段的气候要素可以和现代暖期类比,对其演变过程进行研究可以更好地了解暖期气候变化过程和未来气候变化趋势。利用现代孢粉和气象数据以及季风边缘区银川盆地的地层孢粉和粒度指标,通过训练集选择、主控气候参数筛选、5种重建模型的交叉验证、区域对比、显著性检验和生态学解释后认为局部加权加权平均偏最小二乘法(LWWA-PLS)重建结果最为稳健。MIS6—MIS5阶段气候演变可分为6个阶段:157～131 ka时期,年平均降水量(P_ann)为424.99 mm,7月平均温度(T_July)为22.58℃,气候较湿冷,喜湿冷乔木类植被发育;131～119 ka时期,P_ann为410.95 mm,T_July为23.62℃,喜暖乔木、草本发育,气候转湿暖;119～111 ka时期,P_ann为369.50 mm,T_July为22.53℃,喜冷草本、乔木发育,气候干冷;111～98 ka时期,P_ann为37...     

全新世以来岱海盆地植被演替和气候变化的孢粉学证据

岱海盆地99A孔11.01 m以上地层较高分辨率的孢粉分析揭示了该区12 000 cal a BP以来的植被演替和气候变化. 早全新世时期, 岱海盆地受冬季风影响强烈, 气候波动以冷湿、暖干为主, 12 000～11 000 cal a BP为以白桦林为主的森林草原植被, 气候寒凉湿润; 11 000～7 900 cal a BP白桦林退缩, 气候温干; 中全新世时, 主要受控于夏季风影响下, 气候波动以冷干、暖湿为主, 7 900～4 450 cal a BP是岱海盆地森林植被发育最好的时期, 气候温暖湿润, 4 450～2 900 cal a BP森林开始退缩, 气候温干; 2 900～0 cal a BP在气候变凉干和人类活动的影响下, 森林植被几近消失.