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新疆阿尔泰山区全新世泥炭发育特征及区域环境演变

张彦  
【摘要】:近年来,气候变化成为全球面临的重大环境问题。随着国际上一系列关于气候变化研究计划的开展,重建过去气候变化成为全球气候研究的主要内容。泥炭是由不同植被残体堆积而成,对气候与环境变化十分敏感,是记录过去气候变化的良好地质档案,在全球气候变化中具有重要的作用。新疆地区是亚洲中部干旱区的重要组成部分,生态脆弱,是响应气候变化的敏感区域。我国阿尔泰山位于新疆北部,其特殊的地理位置、地质结构与气候特征,使得山区泥炭资源丰富,是获取我国西北山区环境变化信息的理想地理场所。2014年8月,本人参与中国科学院东北地理与农业生态研究所北疆泥炭调查组开展的阿尔泰山区泥炭资源调查工作,共调查主要泥炭地7处,钻取36个泥炭剖面。本论文选取由哈纳斯自然保护区管理,受人类干扰小,植被覆盖完整的铁力沙汗泥炭沼泽作为本研究采样点,钻取395 cm的连续泥炭沉积柱芯作为研究对象。根据剖面岩性、有机质(OM)和腐殖化度(HD)的变化特征,选取5个泥炭样品(3个泥炭全样样品,2个挑选的植物残体样品),通过AMS14C测年技术,获得5个年代数据,并建立泥炭剖面的年代学框架。对泥炭剖面容重、灰分、OM、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和泥炭HD(395个样品,1 cm或2 cm分辨率)等理化指标进行分析,探讨全新世时期铁力沙汗泥炭发育特征。结合对泥炭剖面中TOC、HD、正构烷烃、孢粉的高分辨率多指标综合解译,重建阿尔泰山区全新世植被和气候变化。阿尔泰山区全新世泥炭发育特征及其记录的区域环境变化信息表明:早全新世时期(~8.0 cal kyr BP前),研究区以荒漠植被为主,气候极度干旱。泥炭分解度大,矿化严重,属于富营养泥炭。早-中全新世时期(8.0~5.5 cal kyr BP),湿生草本植被出现,气候较早全新世时期干旱有所缓解。中全新世时期(5.5~4.0 cal kyr BP),以木本和荒漠草本植被为主,气候温暖干旱。早-中和中全新世两个时期,泥炭有机质含量和营养成分增加,分解度较大,属于富营养泥炭发育阶段。晚全新世时期(4.0~1.0 cal kyr BP),湿生草本和藓类大量输入,气候进入寒冷湿润阶段。4.0~3.5 cal kyr BP,藓类占绝对优势,泥炭有机质含量较高,营养成分较低,分解度较小,属于典型的贫营养泥炭发育阶段,泥炭累积速率较快。3.0~1.0 cal kyr BP,是苔草和藓类混合输入,属于中营养泥炭的发育阶段。近1.0 cal kyr BP,木本和荒漠植被大量输入,气候变得温暖干旱。泥炭营养成分高,属于富营养泥炭发育阶段。新疆阿尔泰山区与周边山区及新疆其他地区以及亚洲季风区的气候变化信息对比分析表明,全新世时期,新疆阿尔泰山区泥炭记录的气候变化特征与周边亚洲中部干旱区气候变化及水热组合特征大致相同,但与亚洲季风区气候变化呈“错相位”关系,说明全新世时期,新疆阿尔泰山区气候很难受到亚洲季风的影响。我国西北干旱区湿度变化与北大西洋海面温度变化之间具有较好的相关性,说明该地区的降水主要来自西风携带的北大西洋水汽。本研究泥炭记录的新疆阿尔泰山区湿度变化不完全与北大西洋海面温度一致,太阳辐射可能是引起阿尔泰山区温度变化的主要原因,山区湿度变化主要受温度变化引起水分蒸发的影响。此外,阿尔泰山山体和地质结构特征、海拔高度、山地小气候特征以及冰川积雪和融水等也是影响阿尔泰山区气候变化的重要因素。


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