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干旱区环境演变是全球气候变化的重要组成部分。目前虽然有众多的恢复古环境的研究方法,但在风沙活动强烈的现代荒漠地区,寻找符合现有研究手段所要求的测年材料和古环境信息载体,建立高分辨率的环境变化年表仍存在很多困难。柽柳沙包是分布较为广泛的灌丛沙丘,主要分布在山麓冲积扇、河流低级阶地以及荒漠绿洲过带,是干旱区特有的生物地貌类型。柽柳沙包具有特殊的内部构造,其层状结构对研究干旱区历史环境恢复具有重要意义。对柽柳沙包的研究有助于我们对干旱区生态环境变化的认识。本研究主要目的就是通过对柽柳沙包沉积特征的研究,探讨柽柳沙包的发育过程,并通过进一步的工作讨论柽柳沙包层状结构是否为年层及几层一年的问题。如果柽柳沙包年层的假设成立,我们就找到了干旱区的一种分辨率较高的测年方法,有助于我们对干旱区环境演变的研究,有助于预测干旱区的发展趋势。研究认为:
(1)柽柳冠下堆积与柽柳的生长状态和生长环境关系密切。由于轮层是凋落物与风成沙交替堆积的产物,因此风沙环境、水分状况、地面植被盖度、病虫害等都直接影响轮层层理发育。轮层的形成首先是柽柳落叶具有明显季节性的表现,其次是凋落量与风成沙堆积量达到适当的比例平衡。
(2)如果柽柳生长正常,则落叶的季节性明显,轮层发育完整,且延伸稳定;如果柽柳受水分或其他因素胁迫,则落叶的季节性不分明,柽柳灌丛处于衰退期,虽然凋落物具有定向特征,但风成沙和凋落物不能分别成层并形成交替轮层。此外,相对于风成沙沉积量,如果凋落物堆积量过大,则风成沙不能完全充填并覆盖凋落物形成轮层。
(3)当柽柳的年生长量明显大于凋落量时,即回归量(凋落量所占生长量的比)小于40%,可视为生长正常。在策勒绿洲外围的观测显示,生长正常的柽柳灌丛单位面积年生长量≥900g,而单位面积年凋落量约为400g,并不显示与生长量的密切关系:当生长量接近或小于凋落量时,柽柳生长受胁迫或损伤,不仅生长量会显著减少,而且凋落量也会显著增加。
(4)沙包轮层的空间延伸性具有各向异性特征。在柽柳正常生长的灌丛沙包背风侧轮层发育完整,且延伸稳定,向灌丛沙包边缘尖灭,背风侧靠近沙包顶部区域的轮层具有高精度计年作用,但在迎风侧轮层通常发育不完整或不具有轮层特征。现有观测表明柽柳冠下轮层没有出现一年多层或轮层交叉现象。但是,在年际序列上,即剖面上各轮层厚度,砂层与凋落物层比、延伸等特征变化明显。
(5)有机凋落物并不是在冠下均匀或对称分布的,与风力关系密切。凋落物沉积量的最大分布区成月牙状分布在沙包的下风侧,且沉积量有沙包中心到周边是减少的,即,沙包下风侧是凋落物沉积量最大的区域。沙层的沉积在沙包上的沉积也是不均匀的,风成沙的最大沉积量分布在沙包顶部和下风侧。
(6)凋落物的保存与沙包水分环境关系密切,干燥是保存凋落物层的最好环境。塔里木盆地南缘降水会对凋落物层产生压实作用,具体表现为冠下地面高度的负增长,但暂时性的水分不会促成轮层内凋落物的分解。柽柳沙包局部有轻微侵蚀现象,主要集中出现在迎风坡边缘。贴近地面的柽柳枝条在风动力下会破坏边缘轮层的完整性。