论文部分内容阅读
长江三角洲和黄土高原分别是我国稻作农业和旱作农业起源的中心区,也是受季风气候环境变化影响的两个脆弱地带。研究它们过去气候、植被变化历史以及对农业对碳循环的影响,对探讨人类活动与气候环境的关系和认知区域碳循环的机制具有重要意义。本文通过对长江三角洲上游区域的HG01和XJ02钻孔进行了植硅体分析,恢复了分辨率约10年的早全新世植被与气候变化过程。通过对以黍粟为代表的旱作农作物植硅体碳封存量进行了估算,研究了黄土高原表土植硅体碳的空间分布,初步估算了黄土高原植硅体碳库对整个有机碳库的贡献,结果表明: 1)11080~8200calyr BP,植硅体组合以代表冷干的帽型、齿型、尖型和代表干旱的哑铃型含量较高,而代表暖湿的阔叶木本植硅体、扇型、方型和长鞍型含量较低,年平均温度和降水分别为12.7±2.1℃和766.9±114.9mm,指示长江三角洲气候相对冷干;8200~7230calyr BP,代表暖湿的阔叶木本植硅体、长鞍型、扇型显著增加,而代表冷干的帽型、齿型、尖型和代表干旱的哑铃型则快速减少,年平均温度和降水分别增加为14.7±2.0℃和1078.4±115.6mm,指示气候快速转暖变湿,进入相对稳定全新世气候适宜期,晚于石笋氧同位素记录指示的东亚季风的增强的时间。 2)在气候逐渐向暖湿变化的过程中,10.0、9.7、9.4、9.2、8.2、7.7、7.3calkyr BP左右存在7次百年尺度的气候冷干事件,这些冷干事件基本可以和北大西洋淡水注入事件和太阳活动强度较弱时期对应,说明长江三角洲百年尺度气候变化与北半球高纬度地区气候系统密切相关。 3)水稻扇型植硅体最早出现于9300calyr BP,8200calyrBP之后其出现的频率和数量都增加。通过对发现的水稻植硅体的野生和栽培属性进行判别,结果显示长江三角洲早在9300calyr BP前就可能已经出现水稻,8200calyr BP之后人类对水稻的利用程度增加。8200calyr BP前的相对较冷干的气候可能限制了水稻分布范围或人类利用水稻的程度,而温暖湿润气候有利于水稻的分布和生长。 4)通过分析黍、粟的植硅体碳含量,结果显示黍、粟植硅体的碳封存速率分别为0.020±0.010和0.023±0.015t CO2 hm-2a-1。同时估算了我国旱作农业的植硅体碳封存速率大约为每年237万吨CO2。 5)黄土高原表土植硅体碳的空间分布趋势呈南高北低,土壤植硅体碳密度变化范围为0.757~23.110g/m2。不同植被类型的生物量差异可能是其主要控制因素。黄土高原表土植硅体碳库为535万吨碳,约占其有机碳库的0.31%。