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过去环境变化是全球变化研究的重要内容之一。湖泊沉积物蕴含着丰富的年代学、古环境和生物信息,可在十年、百年尺度上指示气候和环境变化。在不同区域利用湖泊沉积物等的理化性质、孢粉组合等自然证据,反演并获取过去植被与气候变化过程,是全面认识过去全球变化及其区域响应的重要途径。 论文利用地处我国林草生态过渡带上的甘肃华池湖泊沉积物剖面的理化性质变化特征和孢粉组合来重建陕甘宁交界地区近2000年以来的植被和气候变化,并对比研究区历史文献资料和其它研究成果,探讨和集成了陕甘宁交界地区的环境变化过程,为全球变化的区域影响研究提供古植被与古生态学的证据。 本文首先对湖泊沉积样品进行了AMS14C测年,通过实验获得了沉积剖面的粒度、碳酸盐、有机质等理化指标的变化序列;通过孢粉实验提取和鉴定建立了沉积剖面的孢粉变化图谱,探讨古植被变化,分析植被群落组成特征和变化过程,同时利用花粉—气候转换函数对提取的孢粉数据进行转换和分析,定量重建年降水量、年平均温度等气候信息。最后,利用本区域的历史文献资料和其它研究成果对本研究揭示的植被和气候变化过程进行了检验与集成。论文研究取得的主要结论如下: 1.沉积物理化性质变化可分为7个阶段:0-300AD,碳酸盐含量较低,有机质含量较高,沉积物颗粒较粗;300-750AD,碳酸盐含量有明显增加,有机质变化不大。沉积物的平均粒径逐渐变小;750-1000AD,碳酸盐含量和有机质含量较低,均无明显变化。平均粒径先变大后变小;1000-1200AD,碳酸盐含量较低,出现一个低的谷值,有机质含量仍处于低值。沉积物的平均粒径显著减小。1200-1400AD,碳酸盐含量和有机质含量均出现了一个明显的峰值。沉积物平均粒径较小,但是粒径有变粗的趋势;1400-1700AD,碳酸盐含量比前一时段低,有机质含量也处于低值,沉积物颗粒较粗。1700-1966AD,碳酸盐和有机质含量的波动较大,出现了多个峰值和谷值。有机质含量先增加后减少,沉积物颗粒先变细后变粗。1900年以后,碳酸盐含量和有机质含量逐渐增加,平均粒径逐渐变细。碳酸盐含量和有机质含量可以指示温度变化,平均粒径粗细可以指示湖面的高低。 2.研究区过去2000年的植被变化经历了5个阶段:60-400AD,植被为蒿属(Artemisia)、禾本科(Gramineae)、菊科(Asteraceae)为主要组成的草地;400-1000AD,草地略有衰退,植被盖度降低,周边山地的桦属(Betula)、栎属(Quercus)和榛属(Corylus)森林和灌丛有所扩张;1000-1400AD,草地植被明显衰退,周边以桦林为代表的森林植被和灌丛植被较为发育。1400-1800AD,草地植被复而繁盛,周边的森林和灌木植被显著减少;1800-1966AD,草地植被逐渐繁盛。在过去200年间,周边森林植被有所扩张。 3.结合沉积物理化性质和孢粉组合特征,可识别气候的7个变化阶段:0-200AD,气候暖湿;200-400AD,气候冷干;400-800AD,气候暖湿;800-1000AD,气候冷干;1000-1400AD,气候温和湿润,可与“中世纪暖期”对应;1400-1800AD,气候冷干,可与“小冰期”对应,在1700-1800AD间出现短暂温暖期;1800-1966AD,气候有变暖湿的趋势。 4.利用孢粉-气候转换函数初步定量重建的年降水量介于317.6-617.6mm,气候干旱化趋势较为显著。年均温介于4.4-6.3℃,最大变幅1.9℃。7月平均温度的变化趋势和年均温的变化趋势在大部分时段内较为一致。但在350AD,1000AD,1900AD这3个时间点前后年均温的变化和7月平均温度的变化具有明显差别,可能指示了3个异常的“寒冬”或“暖冬”。 5.本研究重建的陕甘宁交界地区过去2000年植被与气候变化可以和历史文献资料及定边、关中和六盘山等地区的相关研究相互印证。温度变化过程比较吻合,在200-1800AD间,各地区都经历了3个温暖期和2个寒冷期。湿度变化在大部分时段也较为一致,但在1000-1400AD间有差别。在这一时期,本研究和定边地区的孢粉重建结果显示气候较为湿润,但关中地区的历史文献重建结果却表明干旱现象较为严重。