220ka BP来大同盆地常量元素记录的气候变化

大同盆地第四纪以来发育了厚层的河湖相,上覆马兰黄土或全新统,蕴含着丰富的过去气候变化信息。以地层测年数据建立年代框架,结合地层磁化率、粒度测试资料,主要以常量化学元素为气候代用指标,对气候变化进行分析。结果表明:(1)地层沉积物中常量化学元素含量的平均值SiO_2>Al_2O_3>CaO>Na_2O>Fe_2O_3>K_2O>MgO,沉积相不同元素含量存在明显差异,反映出元素聚集时气候环境存在差异。(2)220ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世220~199ka BP暖湿期、中更新世199~138ka BP干燥寒冷期、末次间冰期138~71ka BP温暖湿润期、末次冰期71~11ka BP寒冷干燥期、全新世11ka BP至今的暖湿冷干交替频繁波动期,在每个时段仍存在次一级的气候波动。(3)这种气候变化过程与纬度位置大体相近的中国北方萨拉乌苏河流域、内蒙古岱海地区有着相似的气候变化过程,反映出本区气候变化是全球气候变化所导致的东亚冬夏季风势力互为消长的区域响应。     

220 ka以来萨拉乌苏河流域地层磁化率与气候变化

 萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面磁化率变化结果表明:近220 ka来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同尺度的频繁变化,特别是寒冷气候阶段变化尤为频繁,其中倒数第二次冰期存在5个气候旋回,末次冰期存在10个气候旋回。这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的一致性。控制本区气候变化的主要因素是全球冰量变化及太阳辐射影响的东亚季风变化。     

中晚全新世科尔沁沙地演化与气候变化

科尔沁沙地位于东亚季风区的东北缘,环境对气候变化反应非常敏感。地层沉积相、粒度与地球化学参数表明中晚全新世科尔沁沙地环境与气候变化可以分为以下3个阶段：7.0~3.6 cal ka BP,沙地逐渐固定、缩小,冬季风减弱,夏季风不断增强,气候趋于暖湿;3.6~1.3 cal ka BP,沙地总体上较为稳定,但也存在活化、扩张,与上一阶段相比夏季风强度有所降低,但仍强于冬季风,气候相对暖湿;1.3~0.65 cal ka BP,沙地出现多次活化、扩张和固定、缩小,冬夏季风交替频繁,气候呈现冷干-相对暖湿的组合。具体来讲,中晚全新世以来科尔沁沙地存在8次活化、扩张和8次固定、缩小期,气候变化也存在8次冷干和8次相对暖湿期,两者存在明显的对应关系。太阳辐射与全球冰量变化是中晚全新世科尔沁沙地演化与气候格局的主要驱动力。     

近40a我国北方农牧交错区气候变化及其与土地沙漠化的关系——以科尔沁沙地为例

近40 a来,伴随着全球气候变化,科尔沁沙地的气候也发生了较为明显的变化。主要表现为:90年代和60年代相比,年均气温升高0.5~1.2℃,气温波动性减小43.0%~61.0%;年均降水量增加50~67mm,年降水变异系数增大20%~50%;年均蒸发量下降16.7%;气候呈现暖湿化趋势。其中升温主要发生于冬季,降水增加主要发生于春夏两季。近40 a来,该区沙漠化呈明显发展趋势,其中从50年代末到80年代末,沙漠化面积由32 925 km²增加到71 884 km²,年均发展速度高达3.94%,虽然到90年代其年均发展速度降到1.2%,但总面积却扩展了8 673 km²。降水的增加有利于天然植被的恢复和农业的发展,但也容易导致大面积垦荒的发生,进而引起沙漠化急剧发展。因此,在严禁滥垦草原的同时,要抓住时机大力发展灌溉农业,加强植被的保护和建设。     

祁连山东段北麓近10ka来的气候变化初步研究

磁化率、碳酸钙含量和有机碳含量可用作良好的气候指标,主要是反映了降水量的变化。祁连山东段北麓哈溪剖面研究表明,９５６０ａＢ．Ｐ．时本区已进入全新世。大暖期是对温度而言,与气候适宜期是不同的概念,二者在时间上也不一定是同时的。本区的气候适宜期为６．８～３．６ｋａＢ．Ｐ．,气候最宜期为５．０～３．６ｋａＢ．Ｐ．,与其它记录有不同之处。在７．８～７．２ｋａＢ．Ｐ．和１．５～０．８ｋａＢ．Ｐ．间出现了“冷湿”的气候组合,这与传统的气候组合不同,但后一阶段的“冷湿”是有大量证据的。９．０～８．７ｋａＢ．Ｐ．间是全新世最干旱的时段,堆积了砂黄土。     

毛乌素沙地15ka以来气候变化及沙漠演化研究

通过对毛乌素沙地东南缘的三道沟剖面进行沉积学分析,结合常规14C和光释光测年结果,并与已有研究进行对比,将毛乌素沙地15ka以来的演化过程分为4个阶段:15ka以前,处于末次冰期极盛期的后期,冬季风活动强烈,气候干冷、风蚀强烈,沙漠处于活化扩张阶段;15～6.33kaBP,气候逐渐回暖,风力减弱,但沙丘仍处于活化状态,期间可能有气候的暖湿波动;6.33～3.5kaBP,夏季风活动较强,冬季风活动较弱,气候总体温暖湿润,沙丘固定、沙漠退缩,其中又存在一些干冷波动,5kaBP前后气候曾发生突变;3.5kaBP以来,冬季风活动又逐渐增强,夏季风活动减弱,气候寒冷干燥,风沙活动增强。     

巴丹吉林沙漠查格勒布剖面微量元素反映的150 ka BP以来的气候变化

 通过对巴丹吉林沙漠查格勒布剖面150 ka BP以来地层层位中16种微量化学元素的分析发现:化学性质相对稳定的元素P、Mn、Zr、Cr、Pb、Rb、Nb、Y和相对活泼的元素V、Sr、Ni、Cu、Zn、As均随25个风成沙丘砂与黄土、古土壤、湖相、冲坡积砂土砾石层构成的沉积旋回显示为25个含量低-高变化旋回,呈跌宕起伏且多波动的锯齿状的元素相对迁移-聚集过程线。元素在风成沙中呈现的低值,揭示了干旱寒冷气候作用下风力的侵蚀搬运与堆积作用；在砂土砾石层特别是湖相、黄土和古土壤中相对富集,则与暖湿气候背景下剖面所处的特殊洼地地貌位置有关。上述变化特征主要是巴丹吉林沙漠南缘地区150 ka BP以来的25个干寒多风-温湿或暖湿的气候波动所致,其根本原因可能与全球冰期-间冰期气候波动影响下的东亚冬夏季风的“拉锯式”摆动有关。     

130ka来陕北黄土高原北部的气候变迁

根据陕北黄土高原北部两个典型的地层剖面的岩性特征、磁化率曲线等古气候相关指标，认为１３０ｋａ来该区域气候经历了四个明显的暖湿期与干冷期的交替变化。这与黄土高原洛川剖面所反映的古气候旋回及深海氧同位素曲线变化趋势基本吻合，并与全球气候变化具有同步性。     

察尔汗地区130ka B.P.以来湖相沉积物颜色记录的气候变化探讨

通过柴达木盆地察尔汗地区湖相沉积物的L*、a*和b*值与有关地球化学指标的相关关系分析,对湖相沉积物颜色指标在古气候研究中的意义进行了探讨,并据此分析了130 ka B.P.以来该区的古气候演变过程。结果表明,L*值与沉积物碳酸盐含量正相关,L*值高时,气候冷干,碳酸盐含量较高;反之,气温上升,湿度增加。b*值和a*值与沉积物中Fe、Mg含量相关,高a*值反映气温较高,b*值可用于反映湖水深度变化和有效湿度的变化,b*值高,湖水浅,氧化作用增强。察尔汗地区色度曲线反映的气候变化特征与其他的气候指标曲线相吻合。     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析,结合光释光测年结果,探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明:(1)剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主,古土壤中黏粒组分含量高(3.32%),风成砂中几乎不含黏粒组分(0.01%),粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值;(2)磁化率在全剖面呈有规律的变化,低频、高频磁化率在古土壤中呈高值,湖沼相、弱成壤次之,风成砂最小;低频磁化率χ_lf与黏粒(<2μm)含量、平均粒径M_z呈显著正相关,垂向剖面上变化规律一致,指示了相似的气候环境意义;(3)毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动; 10.39～9.34 ka BP,气候冷干,风沙活动盛行; 9.34～8.68 ka BP,冬季风衰退,夏季风增强,成壤作用强烈; 8.68～8.29 ka BP,气候寒冷干燥; 8.29～2.72 ka BP,气候整体温暖湿润,在6.55～3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干; 2.72～1.34 ka BP,冬季风占主导,沙丘活化,沙漠扩张; 1.34 ka BP至今,逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

中晚全新世毛乌素沙地东南部气候变化过程

位于中国北方半干旱区的毛乌素沙地对气候变化响应敏感,是研究气候变化的理想区域。通过对毛乌素沙地东南部锦界剖面磁化率、有机质含量、CaCO₃含量的分析,重建了7.5 ka BP以来的气候变化过程。结果显示：中晚全新世毛乌素沙地东南部环境与气候变化可分为3个阶段：7.5～4.6 ka BP,夏季风占主导,气候暖湿,与全新世大暖期对应;4.6～3.3 ka BP,气候突变为干冷并波动频繁;3.3～2.5 ka BP气候以干冷为主。另外,存在5次千年尺度的干旱事件：7.0～6.8 ka BP、6.6～5.7 ka BP、4.6～4.1 ka BP、3.7～3.5 ka BP、3.3～2.5 ka BP。研究区气候变化与全球具有较好的一致性。     

科尔沁沙地荒漠化土地初析

应用1996年TM卫星影像资料得出,科尔沁沙地中心地区荒漠化土地占总土地面积的34.02%,以风蚀荒漠化土地为主。各种荒漠化土地在14个旗(县)的分布不同,按严重程度划分为重度荒漠化地区、中度荒漠化地区和轻度荒漠化地区。对历史时期和近期的分析表明,科尔沁沙地荒漠化土地产生和扩展的根本原因是过度开垦。     

科尔沁沙地的土地利用与沙漠化

根据1985年和2000年的土地利用数据和从相同时期的TM影象上提取的土地沙漠化数据, 运用ARC/INFO软件和Access统计软件, 分析科尔沁沙地近20a来土地利用和沙漠化土地的构成及变化特点、土地利用与土地沙漠化之间的关系得出: 草地和耕地是土地利用的主要类型, 未利用地面积较大, 其他利用类型面积较小; 15a来, 耕地和林地增加幅度最大, 草地减少幅度最大, 土地利用转移的主要方向是草地变为耕地和林地。科尔沁沙地沙漠化土地比例大, 占一半左右, 以中度类型为主; 变化趋势是沙漠化面积增加, 程度减轻。在持续强度利用条件下, 面积广大的草地和耕地发生退化, 由潜在沙漠化土地发展为轻度和中度为主的沙漠化土地; 而土地利用方式变化所形成的沙漠化土地面积较小, 在新增沙漠化土地中的比例亦很小。所以, 草地、耕地等土地利用强度的增大是沙漠化土地面积扩大的最主要原因, 而土地利用方式的改变则能加快土地沙漠化的进程。     

土地覆盖类型对科尔沁沙地南缘土壤有机碳储量的影响

研究了科尔沁沙地南缘土地覆盖由流动沙地向人工林地、农田及固定沙地等转变后,0~60 cm土层有机碳储量的变化。结果表明：农田土壤有机碳含量增加最明显,为流动沙地的3.97倍且相同层间差异均显著;樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）林地、新疆杨（Populus alba var. pyramidalis）林地、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）群落土壤有机碳含量较流动沙地分别增加79.78%、138.20%、73.07%,差异主要在0~20 cm土层;围封草地和中度放牧草地分别增加116.85%和133.71%,差异主要在0~40 cm土层;固定沙地比流动沙地增加49.44%,差异主要在0~20 cm土层。土地覆盖类型转变后,由于受到土壤容重的影响,土壤有机碳密度在0~20 cm土层变化较明显。8种土地覆盖类型可分为4组：CL1（农田）、CL2（新疆杨林地、围封草地、中度放牧草地）、CL3（樟子松林地、小叶锦鸡儿群落、固定沙地）和CL4（流动沙地）。另外,土壤有机碳含量和密度在土壤剖面上的分布也随着土地覆盖类型的变化而不同。     

Toward sustainable desertification reversion: A case study in Horqin Sandy Land of northern China

Desertification reversion is an interactive process involving climate, land use change, and water processes. In order to reveal the relationship between desertification reversion and these factors, we analyzed historical data on precipitation, air temperature, desertified land changes, underground water tables, and water body changes in Naiman County in the central part of Horqin Sandy Land. Our analysis showed that during 1961-2010 the annual precipitation fluctuated dramatically and has decreased fairly consistently in recent years. The air temperature increased by 0.50-1.25 °C, and the minimum temperature increased more obviously. The desertified land area increased from 42,300 km2 in 1959 to 62,000 km2 in 1985, and then declined to about 50,000 km2 in 2010. The underground water tables have been lowered by about 10 m in the past 30 years, and declined more rapidly in recent years. Desertified land is significantly related to the amount of total cropland, and underground water tables are significantly correlated with annual precipitation and the amount of irrigated cropland. Therefore, it is necessary to pursue sustainable desertification reversion without compromising the capacity for local development and restoration of degraded land, through application of appropriate management measures for improving water availability in this region.     

科尔沁沙地围封草地种子库特征

科尔沁沙地自由放牧草地围封7a后土壤种子库中植物种类有25种,其中一、二年生植物 19种。土壤种子库密度 3314粒·m^-2,其中,黄蒿(Artemisia scoparia)、狗尾草(Setaria viridis)、三芒草(Aristida adscensinis)等一年生植物种子占总数的95.3%,而多年生植物仅占4.7%。若以单子叶和双子叶植物统计,单子叶植物种子数占14%,双子叶植物的种子数占86%,其中豆科植物仅占2.4%。土壤种子库植物的种子数与其相应植物在植被中出现频率有明显的相关性。从种子库组成分析,围封7a的草地植被维持在黄蒿-杂类草混合植被阶段。围封草地对农牧生产方式转换频繁的科尔沁沙地草地植被恢复起着"种子岛"作用,它们的存在可以缩短周围被干扰草地恢复的时间,应该加强围封草地的管理利用研究。     

不同强度放牧后自然恢复的沙质草地土壤性状特征

通过对科尔沁沙质草地不同强度放牧后自然恢复过程中土壤的物理、化学和生物学性状特征的研究,结果表明,土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮和速效磷含量以及基础土壤呼吸活性在各处理表层土壤的特征为:中牧后恢复草地>轻牧后恢复草地>无牧恢复草地>重牧后恢复草地;重牧后的恢复草地表层土壤较其它处理有较高的土壤容重和pH值以及较低的过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性;沙质草地的土壤养分和生物学活性在剖面中的分布为上高下低,主要富集于0~ 25cm表层,放牧对土壤系统的影响主要表现在0~ 75cm土层。重度放牧使沙质草地超出了其承载能力和承受干扰的阈限,土壤性状恶化,恢复力降低;而适度的放牧后恢复有利于土壤化学和生物学性状的保持和提高。     

科尔沁沙地生态系统典型土壤养分空间分布特征

通过对位于科尔沁沙地中南部的奈曼旗中部沙地灌溉农田、旱作农田和流动沙丘土壤有机C和全N含量空间分布特征的分析发现:由灌溉农田、旱作农田到流动沙丘,土壤10cm深度内有机C和全N的含量与相对高度的变化密切相关。随着相对高度的增加,上述土壤的有机C和全N的含量逐渐减少,而且全N含量比有机C含量与相对高度的相关性更为显著。从旱作农田到流动沙丘有机C和全N的含量随着相对高度的减小而减少。如果不考虑灌溉农田和流动沙地土壤,旱作农田土壤有机C和全N含量与相对高度的相关性显著程度更高。科尔沁沙地中部沙质灌溉农田土壤全N和有机C含量的垂直分布呈锯齿状,表现为明显的多'峰谷'性,这种变化与土壤的粘土层/有机质层和沙层交错分布的特点有关。尽管研究区的土壤发生了明显的空间变化,但是土壤的全N含量和有机C含量之间依然存在着显著的相关性