全新世以来滇西北地区天才湖粒度特征及古降水

根据滇西北高山冰蚀湖泊——天才湖的地理位置与湖泊特征,探讨了天才湖粒度所代表的古气候意义,认为天才湖沉积物的粒度特征能有效地显示该地区古降水的变化历史。综合分析天才湖TCK1沉积钻孔的粒度指标,同时结合磁化率、烧失量指标,认为全新世以来天才湖湖区的古降水经历了6个阶段,即11940～11240cal.aB.P.期间,降水强度整体相对较弱,降水量最少,气候较干旱;11240～10300cal.aB.P.期间,降水强度明显增加,降水量相对较丰富,气候较湿润;10300～8760cal.aB.P.期间,降水强度整体较弱,降水量相对较少,气候相对偏干,仅在9090～8850cal.aB.P.期间存在较强的降水事件;8760～7230cal.aB.P.期间,降水强度最大,降水量最丰富,气候最湿润;7230～2710cal.aB.P.期间,降水强度除在5350～5140cal.aB.P.期间有强降水外,其他时段降水强度都较弱,降水量总体偏少,气候较干旱,是一个气候状况比较稳定的时期;自2710cal.aB.P.以来,降水强度变化较大,存在4次明显的强弱交替时段,强降水时段对应降水量大、气候湿润,弱降水时段对应降水量小、气候偏干。

基于紫外-可见光吸收光谱和三维荧光光谱的腐殖酸光降解组分特征分析

湖泊生态系统作为自然界重要的碳库,光照强度的变化对于湖泊的碳循环过程可能产生重要的影响.以云南老君山高山湖泊天才湖周边土壤中的腐殖酸作为外源溶解性有机物(DOM)的代表物,通过腐殖酸模拟光降解实验,考察光照强度对外源DOM光降解过程的影响.研究结果表明:腐殖酸光吸收系数a440、465 nm和665 nm波长处吸光度比值E4/E6的下降幅度均为:对照组<20 W光照组<40 W光照组,a440、E4/E6和光谱斜率SR显著相关,表明紫外辐射使得腐殖酸溶液浓度降低、相对分子量下降,且光照强度越强,腐殖酸的光降解程度越大.通过EEM-PARAFAC模型识别出光降解过程中腐殖酸溶液中含有5种荧光组分:UV类腐殖质(C1)、UVA类腐殖质(C2)、类色氨酸(C3)、UVC类腐殖质(C4)和类络氨酸(C5). 40 W光照组中4种荧光组分的降解程度与降解速率均大于20 W光照组,降解程度均为:C4>C3>C2>C1,降解速率为C2>C4>C3>C1,说明不同的荧光组分对光照强度的响应不同.该研究有助于阐明外源DOM的光降解途径与归趋.

亚高山湖泊天才湖周边土壤腐殖酸的光降解研究

溶解性有机质(DOM)是湖泊生态系统的物质循环和能量流动的基础.典型亚高山湖泊DOM的主要来源为流域土壤腐殖酸(外源DOM),其具有较强的光吸收特性,光降解是其重要的转化过程,从而改变碳、氮、磷等物质的存在形式.在气候变暖的背景下,亚高山湖泊中DOM的浓度、pH、溶解氧及太阳辐射都可能发生变化;但这些环境变化对亚高山湖泊DOM光降解过程的影响尚不够清楚.由此本文研究了亚高山湖泊--天才湖(树线下200 m)周边土壤提取的腐殖酸(THA)的光降解过程:首先考察在光源为500 W汞灯、不通气以及pH=8.0条件下THA的降解过程中DOC浓度、有色溶解性有机质(CDOM,以a_(280)表征)和荧光溶解性有机质(FDOM)的变化,其后定性比较、定量分析不同光降解条件(pH、载气和光照波段)对THA的光降解过程的影响.结果表明,THA含有4种荧光组分,其中C1~C3均为类腐殖质,占总荧光强度83.64%,C4占比16.36%,为类蛋白质物质.在500 W汞灯的照射下,THA分子量逐渐降低,10 h后DOC浓度降低44.5%,a_(280)随光照时间的增加逐渐减少,CDOM含量较初始大幅度下降;而FDOM(以荧光组分强度表示)总体趋势表现为先增加后下降.相对于弱碱性的环境(pH=8.0),弱酸性环境(pH=6.0)更有利于THA的光化学过程.氧气的存在很大程度上促进了DOM光化学转化过程,通入空气的条件下a_(280)的降解速率是氮气条件下的3.25倍.在不同光波段的实验下表明,可见光和紫外光对THA降解的贡献差异较大,紫外光波段的表观光子降解率(η)约为可见光的5~11倍.结果表明在气候变化背景下,亚高山湖泊中DOM的光化学降解将可能加快,亚高山湖泊在碳循环中的作用可能增强.

滇西北天才湖地区过去400年以来植被变化的孢粉记录

本研究以横断山区高山湖泊天才湖为对象,通过对43 cm沉积岩芯进行210Pb和137Cs测年以及孢粉分析,重建了老君山地区过去400年的植被组成、植物功能性状和功能多样性的变化。研究结果显示,老君山高海拔地区植被以针叶林为主,以松属植物为优势,在过去400年间区域植被类型稳定,但植被成分发生了一定改变。松属植物在1900 A.D.以前呈扩张趋势,表现为松属花粉百分含量的逐渐增加,而1900 A.D.以后则呈现减少趋势。在过去400年间,云杉属、铁杉属和冷杉属植被成分总体呈下降趋势,尤其是1850 A.D.以后最为明显;与针叶植物减少的趋势相反,阔叶木本植物则表现出长期增加的趋势,并于1960 A.D.以后达到剖面最大值。以现代植物性状为参考,在孢粉科属分类水平重建的植物功能性状结果显示,植物叶干物质含量(LDMC)和叶厚度(LT)在1900 A.D.之前处于高值,之后呈现波动下降趋势,与之相反的是,叶面积(LA)和比叶面积(SLA)在1900 A.D.以后明显增加。基于植物功能性状变化重建的植物功能离散度(FDis)在1900 A.D.前后也由波动降低转为增加趋势。冗余分析结果显示天才湖地区年均温度、太阳辐射和CO_(2)浓度可能是驱动过去400年区域植被变化的主要因素。从生态学角度来看,热量(温度)、光照和CO_(2)浓度是影响植物光合作用和生长的重要环境因子,过去400年年均温度和CO_(2)浓度的增加,以及光照条件的变化可能通过不断影响植物功能性状,进而导致了植物组分和功能多样性的改变。植物功能性状的改变可能是植物响应气候变化的重要机制,这对于理解滇西北高海拔地区长期气候变化对植被的影响具有重要意义。