云南高原湖泊表层沉积物粒度特征及环境指示意义

选取云南15个高原湖泊,利用瑞典产HTH重力采样器提取沉积物短钻,取顶部0~0.5 cm作为湖泊现代沉积物进行粒度分析并利用分析软件对粒度频率曲线进行拟合,探讨各组分的沉积特征和环境指示意义。结果显示,滇池等15个云南湖泊表层沉积物频率曲线呈多峰态,含有2至5个组分,从细到粗分别为黏土组分(C1)、细粉砂组分(C2)、粉砂组分(C3)、细—中砂组分(C4)、粗砂组分(C5),拟合众数粒径范围为0.6~423.0μm。C1组分来自大气中长期悬浮的超细粉尘和气溶胶,通过自然沉降和降水进入湖泊水体,反映西南地区大气粉尘背景值;C2和C3是湖泊沉积物中的主要组分,反映流域内降水和水动力大小;C4和C5组分只出现在洱海、滇池、差黑海等部分湖泊湖心沉积物中,且含量非常低,该组分与湖泊水动力密切相关。对于滇池、抚仙湖等大型湖泊而言,粗颗粒进入湖心需两个过程:从流域地表进入湖泊水体的输入过程和从湖滨到达湖心的传输过程。湖心沉积物中粗粒含量主要受第二个过程影响,而该过程的强弱与湖流、水深、湖盆坡度等因素有关。西南地区干旱背景下湖泊快速收缩直至消失时,降水量的大幅减少使得地表径流动力减弱,加之大气环流偏弱以及水生植物覆盖面积比例增大,湖水动力减弱,由湖滨向湖心传输的物质以细粒碎屑为主。位于山地地区的小型湖泊,由于汇水面积有限、地形坡度较大,坡面径流可将地表风化碎屑物带入湖盆甚至湖心位置,这类湖泊沉积物中粗粒物质的增加反映流域内降水量或降水强度增大。

云南湖泊沉积与环境演变研究进展

云南湖泊因地理位置独特,所处地区气候类型多样,历来都是中国乃至世界湖泊研究的热点区。本文主要回顾了云南地区20世纪90年代以来湖泊沉积与环境演变方面所进行的相关研究,并着重对湖泊沉积研究中的新技术新方法应用、湖泊沉积对人类活动的响应、高分辨率的不同时间尺度的钻探研究、湖泊沉积与生物地球化学作用的关系等方面进行扼要综述,以了解其所取得的新进展,存在的问题和不足以及今后研究的主要内容和努力的方向。

过去2ka湖泊沉积记录及所揭示的气候环境变化研究进展

过去2000年的气候变化是全球变化研究关注的核心内容之一,是连接过去百年器测数据、鉴别人类活动对气候变化影响、探讨气候自然变化过程的关键。整体而言,我国学者在2000年以来高分辨率气候重建方面取得如下三个方面的进展,即历史文献资料气候信号的数字化、湖泊沉积地球化学温标的探讨和气候模拟,特别是对自然过程和人类影响下降水变化机理的模拟研究,使得我国在探讨过去降水重建与模拟研究方面出现了突破性的进展。在对过去2000年气候环境变化的研究中,湖泊沉积物分布范围广泛、记录连续、信息丰富等自身的优势使其在研究过去气候变化上具有不可替代的地位。本文在择要综述对过去2000气候环境研究进展的基础上,对我国湖泊沉积古气候重建研究进展及存在问题、可能突破途径进行综述。整体而言,我国湖泊沉积记录的近2ka以来的气候变化研究数量有限,能够确切代表过去气候、特别是温度和/或降水历史的成果并不多,在两千年以来湖泊沉积记录的高分辨率、高精度定年,气候因子与湖泊沉积记录指标之间定量转换函数的建立以及古气候、古环境重建中有效指标的选择上还存在一些难度。在今后的湖泊沉积研究上需要做到几个方面:1) 注重湖泊沉积的高精度定年;2) 加强多环境指标的综合研究与气候因子与环境指标之间的定量转换函数研究;3) 加强高分辨率环境演化的时空对比研究;4) 加强多学科交叉研究、特别是新技术、新方法、新概念和新指标的引入和探索。

异龙湖湖泊沉积对流域人类活动的响应

通过对异龙湖短钻岩芯沉积物粒度、碳酸盐以及有机质含量等环境代用指标研究,结合文献资料和当地气象数据并参考实验室其他项目组137Cs-210Pb方法建立的年代标尺,讨论了异龙湖流域1880年以来的环境变化和人类活动对湖泊沉积环境的影响。结果表明：岩芯35～25 cm段（1880—1936年）碳酸盐含量、中值粒径均值较高,表明这一时期为暖湿气候,TOC含量处于低值且平缓,证实人类活动对周围环境影响较小,湖泊环境变化的影响因素以自然因素为主;至25～15 cm段（1936—1996年）碳酸盐含量明显下降,有机质含量快速增加,指示湖泊沉积环境受人类活动影响强烈,碳酸根离子等其他化合物含量、反应条件、过程及碳酸盐沉淀保存条件发生改变,在此种情况下,指标已不能指示湖泊环境变化;岩芯15～0 cm段（1996—2013年）沉积物粘土含量升高,砂含量降低,应与异龙湖流域防护林工程有关,这一时期的指标特征表明人类活动强度较之前有所减弱,并且开始有意识地恢复流域生态。

异龙湖流域湿地生态系统健康评价

湿地生态系统健康状况评价为湿地资源的合理开发、生态系统的维护提供了重要的借鉴。在充分了解异龙湖流域湿地资源环境的基础上,结合湖泊湿地生态系统的概念及内涵,采用PSR(压力-状态-响应)框架模型和生态系统健康指数计算方法对研究区湿地生态系统健康状况进行评价。结果表明:(1)异龙湖流域湿地生态系统健康评价综合分值(Y)为2.8494,处于[2,3]之间,属于脆弱状态;(2)从三大指标状况来看,压力指标(P)、状态指标(S)和响应指标(R)在评价等级中的得分及表现情况分别为0.7368(脆弱状态)、1.1620(亚健康状态)和0.9506(亚健康状态);(3)人口密度、人类活动强度、单位面积化肥和农药负荷、水土流失强度、湖泊水富营养化、人们的环保意识等指标是影响流域内湿地生态系统健康状况的关键因素,人为因素占主导地位。

星云湖季节性水质变化及影响因素

依据实地监测数据,本文分别对旱季和雨季末星云湖水体在垂向和空间分布上的水质变化特征进行了分析,探讨了季节性水量变化对星云湖水质的影响。监测结果显示：星云湖丰水期水质空间差异较小,枯水期水质空间差异较大,主要表现在丰水期溶解氧含量高于枯水期。同时,丰水期水体的比电导明显高于枯水期。星云湖水体的pH值在8.9~9.4之间变化,且有枯水期高于丰水期的特征。在垂向上,星云湖丰水期水温、p H值与溶解氧含量具有相似变化趋势,整体上均随深度的增加而呈现下降的变化,这可能与浮游藻类的呼吸作用有关;丰水期水体中叶绿素含量在整个湖泊较低且趋于一致,而枯水期具有由表层向下增高的变化。营养盐分析结果显示,丰水期的总磷（TP）含量平均为0.43~0.48 mg/L,枯水期平均为0.29~0.39 mg/L;而丰水期的总氮（TN）含量平均为2.1557~2.5225 mg/L,枯水期1.9388~2.875 mg/L,指示丰水期河流物质输入作用明显增加,人类活动影响明显增强。计算分析结果显示,星云湖水体全湖全年为重富营养水平,且具有枯水期水质富营养水平南部〉中部〉北部水体、底层〉中层〉表层水体、丰水期北部〉南部〉中部水体,中层〉底层〉表层水体的特点。认识这些特点及时空变化规律,对于有的放矢、高效的开展星云湖富营养化治理具有一定的指导作用。

云贵高原抚仙湖近13300年的花粉/炭屑记录

抚仙湖是云贵高原著名的断陷深水湖,其沉积物蕴藏着流域地质历史时期丰富的环境信息。对钻取自该湖的900cm湖泊沉积物岩芯进行花粉/炭屑分析及花粉数据的主成分分析表明,抚仙湖流域的植被、气候与火灾在过去的13 300年经历了5个阶段的变化:(1)13 300—10 400cal.a BP,植被以松林为主,伴有山地暗针叶林和常绿阔叶林,表明该时期气候较为冷湿,森林火灾多发,在后期随着温度和湿度的降低,森林火灾愈加频繁。(2)10 400—5 700cal.a BP,松林收缩,常绿阔叶林扩张,出现一定数量的落叶阔叶林,显示该时期气候偏暖偏干;此阶段早期随着气候变暖变干森林火灾的发生延续上阶段高发的状态,直到9 500cal.a BP后随着湿度的增加森林火灾明显减少。(3)5 700—1 800cal.a BP,松林变化较小,常绿/落叶阔叶林比重增大,首次出现了暖热性的枫香林,显示该时期暖湿的气候特征,火灾发生频率低。(4)1 800—500cal.a BP,松林扩张,阔叶林收缩,本阶段后期草本植被比重开始增加,显示该时期气候相对冷干,森林火灾发生频率较高。(5)500cal.a BP至今,松林收缩,落叶阔叶树种增多,草本植物花粉明显增多,显示该时期气候温凉偏干,森林火灾发生频率降低。