Scientia Geographica Sinica  2013 , 33 (10): 1259-1267 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2013.010.1259

Orginal Article

惠州黄洞水库沉积速率及孢粉的环境指示意义

陈碧珊1, 郑卓1, 黄康有1, 郑艳伟2, 许清海3, 张晴华1, 黄旭蕾1

1. 中山大学地球科学系,广东 广州 510275
2. 广州地理研究所,广东 广州 510070
3. 河北师范大学资源与环境科学学院,河北 石家庄 050016

Sedimentation Rate and Environmental Reconstruction Based on Grain-size and Pollen-spores Analysis from Huangdong Reservior, Huizhou

CHEN Bi-shan1, ZHENG Zhuo1, HUANG Kang-you1, ZHENG Yan-wei2, XU Qing-hai3, ZHANG Qing-hua1, HUANG Xu-lei1

1.Department of Earth Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou, Guangdong 510275, China
2.Guangzhou Institute of Geography, Guangzhou, Guangdong 510070, China
3.College of Resources and Environment of Hebei Normal University,Shijiazhuang, Hebei 050016, China

中图分类号:  P343.3

文献标识码:  A

文章编号:  1000-0690(2013)10-1259-09

通讯作者:  郑 卓,教授。E-mail:eeszzhuo@mail.sysu.edu.cn

收稿日期: 2013-01-2

修回日期:  2013-04-21

网络出版日期:  2013-10-20

版权声明:  2013 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.

基金资助:  国家自然科学基金(4123010140730103)及中山大学中央高校基本科研业务费专项资金(10lgzd08)资助

作者简介:

作者简介:陈碧珊(1982-),女,广东汕头人,博士研究生,主要从事第四纪孢粉、环境演变与生物响应研究。E-mail:chenbishan2008@126.com

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摘要

对惠州黄洞水库沉积钻孔(HD)进行了210Pb和137Cs测试,结合岩性、粒度分析和建库历史资料为佐证,以137Cs为主确定了研究区沉积物年代序列和沉积速率,同时对钻孔沉积物进行了孢粉和炭屑指标的实验分析。粒度分析结果表明,建库前沉积速率较快(约为1.5 cm/a),建库后(1960年以来)沉积速率降低(约为1.0 cm/a)。钻孔孢粉组合和炭屑记录揭示出与人类活动有关的孢粉种类为禾本科(Gramineae)花粉、芒箕(Dicranopteris dichotoma)、松属(Pinus)花粉等,孢粉绝对浓度和乔木与非乔木花粉比值(AP/NAP)是指示森林覆盖度的重要指标。同时出现乔木花粉减少、孢粉总浓度下降及禾本科相对含量上升,表明了裸地增加和水土流失严重,为人类砍伐和焚烧频率最高的时期。显著的大面积山火事件可以根据沉积物炭屑浓度与孢粉浓度比值(C/P)的峰值来判断。孢粉和炭屑记录揭示流域内建库前、大跃进–文革期、改革开放中后期3个时期不同的植被生态条件,反映了不同阶段人类活动方式和强度的变化,与历史文献记载的1958年大炼钢铁、1963年百年一遇大旱和1986年造林绿化工程等主要事件对比显示出一致的变化。

关键词: 孢粉 ; 炭屑 ; 沉积速率 ; 人类活动 ; 黄洞水库

Abstract

A sediment core was collected from the northeast of the Huangdong Reservoir in Huizhou, Guangdong province. Environmental 137Cs and 210Pb dating techniques (mainly with 137Cs) were applied to determine the chronology and modern sedimentation rates of the Huangdong Reservoir, by combining with the sediment lithology, grain size and the historical data on the construction of the reservoir. Meanwhile, a lab analysis was conducted on the pollen analysis and charcoal to explore the significances to the environment and reveal the past environmental changes, vegetation and ecological conditions of the reservoir. The grain size analysis result showed that the sedimentation rate was faster (approximately 1.5 cm/a) before the construction of the reservoir; and it decreased (approximately 1.0 cm/a) after the construction of the reservoir(since 1960s). The records on pollen assemblages and charcoal revealed that the pollens of herbs (such as Gramineae), spores of fern (such as Dicranopteris dichotoma) and Pinus were relative with the human activities. The concentration of pollen and AP/NAP ratios (arboreal pollen/non-arboreal pollen) were the important indicators to reveal the changes of the forest coverage. Human activities’ influence on vegetation was manifested in the decrease in pollens of tree, the drop in the total concentration of pollens, the increase in pollens of herbs. And it showed that the bare land or water and soil loss increased significantly if humans cut down and burned frequently. Significant large areas of forest fire events could be according to peak value of charcoal concentration as well as the C/P value (ratio of charcoal and pollen). This study revealed the vegetation ecological information of three different stages in the basin, i.e. the period before the construction of the reservoir, the period of Great Leap Forward and the Cultural Revolution, and the subsequent period of reform and opening up. Such information uncovered the changes of human activities in modes and intensities in different historical periods. The results of pollen assemblages and charcoal index analysis were consistent with the main events of the great Steel-Making movement in 1958, the hundred-year drought in 1963, and the afforestation project in 1986 which were recorded in the historical documents.

Keywords: pollen ; charcoal ; sedimentation rate ; human activity ; Huangdong Reservoir

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陈碧珊, 郑卓, 黄康有, 郑艳伟, 许清海, 张晴华, 黄旭蕾. 惠州黄洞水库沉积速率及孢粉的环境指示意义[J]. , 2013, 33(10): 1259-1267 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2013.010.1259

CHEN Bi-shan, ZHENG Zhuo, HUANG Kang-you, ZHENG Yan-wei, XU Qing-hai, ZHANG Qing-hua, HUANG Xu-lei. Sedimentation Rate and Environmental Reconstruction Based on Grain-size and Pollen-spores Analysis from Huangdong Reservior, Huizhou[J]. Scientia Geographica Sinica, 2013, 33(10): 1259-1267 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2013.010.1259

引言

随着人类改造自然能力的增强,近百年来人类对环境的影响尤为明显[1,2]。长期以来科学家主要关注自然界各因子的变化及其环境效应,而当前需要从传统的自然因素变化研究中,部分地转移到人类因素的环境效应中来[3]。湖泊(水库)沉积具有沉积连续、沉积速率大、分辨率高,信息量丰富的特点而成为恢复地球环境不同时间尺度演变历史的重要信息载体[4]。通过小流域湖泊/水库沉积物的多指标分析可以反演流域内的环境变化、火灾、森林砍伐、农业规模、洪水等事件和相关信息[1]。湖泊-水库沉积物的孢粉是流域植被的表征,利用孢粉组合可恢复沉积时期的植被演替,重建自然及人类相互作用的历史[5~7]。前人研究发现,人类活动影响下的孢粉谱有显著的变化特征,如自然林乔木类型花粉的减少,次生或先锋树种花粉和栽培作物与田间杂草花粉的增加、花粉通量或浓度的变化等[8]

目前,利用沉积物花粉、碳屑、粒度等代用指标来还原沉积物来源区域的植被和环境虽然已经获得了大量的认识,但是其反演的生态环境是否准确仍难以验证。本文选取了一个可圈定的小流域水库进行沉积学和孢粉生态学研究,试图利用孢粉定量反演水库流域内的植被和人类活动过程,并与有文字记载的气候或人类活动重要事件相对比,进而论证其反演结果的可靠性。

1 研究区概况

黄洞水库位于广东省惠州市惠阳区良井镇(图1a),1958年惠阳区(当时的惠阳县)开始筹建,1960年建成并投入使用。水库水深7.2 m,水面面积约80.3×104 m2,总库容为600×104 m3[9]。黄洞水库流域属于亚热带季风气候,年降水量达2 000 mm,年平均气温22℃,流域面积达700×104 m2。水库周围的植被群落主要为人工种植的马尾松(Masson pine plantation)林、桉树(Eucalyptus)林、次生灌丛林及经济果林。马尾松人工林下生长大面积的芒箕(Dicranopteris dichotoma)、飞蓬(Erigeron acer)、胜红蓟(Ageratum conzoides)和桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)等;经济果林主要有荔枝(Litchi chinensis)、龙眼(Dimocarpus longan)、芒果(Mangifera indica)和香蕉(Musa paradisiaca)等;水库南面水稻田和菜地主要种植水稻(Oryza sativa)、油菜(Brassica campestris)和茄子(Solanum melongena)等;水库周边的湿地主要生长有狗尾草(Setaira viridis)、五节芒(Miscanthus floridulu)、粽叶芦(Thysanolaena latifolia)等。

2 材料与方法

黄洞水库沉积钻孔(HD)位于黄洞水库东北部,采样点位置为22°57′16″N,114°34′10″E(图1b),钻孔利用俄罗斯钻无扰动取芯,深度为76 cm。结合野外调查,通过对遥感图像判别,将黄洞水库流域植被划分为马尾松人工林、次生灌木林、经济林、水稻田与菜地和湖泊湿地5种类型(图1b)。

实验室分析方法包括210Pb、137Cs测试,孢粉、炭屑和粒度分析。210Pb和137Cs测定采用美国EG&G Ortec公司生产的由高纯锗井型探测器进行,测定工作在中国科学院南京地理与湖泊研究所完成。沉积物粒度采用英国马尔可文公司生产的Mastersizer 2000激光粒度分析仪进行分析,岩芯粒径分级主要参照尤登-温得华氏等比φ值粒级标准:砂(>63 μm),粉砂(4~63 μm)和黏土(<4 μm);采用福克和沃德1957年提出的方法计算粒度组成和粒度参数[10],并绘制粒度频率曲线和概率累积曲线。孢粉实验室处理采用重液浮选法,孢粉鉴定和统计在Nikon显微镜下完成,各样品统计在200粒以上;统计结果分别用百分比含量和孢粉浓度表示,并采用有序聚类方法进行孢粉分带。炭屑的提取采用花粉流程法,炭屑数据的统计和孢粉鉴定在同一张玻片上进行,并计算炭屑浓度。

图1   研究区地理位置(a)及HD钻孔采样点位置(b)

Fig. 1   Geographic location of Huiyang district (a) and sampling location of the HD core (b)

3 结果分析

3.1 钻孔沉积物年代与水库沉积速率的确定

3.1.1 137Cs和210Pb计年与沉积速率分析

黄洞水库钻孔沉积物137Cs比活度随沉积物深度出现3个明显的蓄积峰(图2a)。主蓄积峰出现在深度49 cm处,137Cs比活度为9.415 Bq/kg,该蓄积峰标记了1963年全球核散落的高峰,是全球公认的蓄积峰值;次蓄积峰分别出现在深度为39 cm和25 cm处,137Cs比活度分别为7.174 Bq/kg和4.995 Bq/kg,可能与1975年中国核试验造成的137Cs次级蓄积峰和1986年切尔诺贝利核泄露事故有关。在中国湖泊沉积物137Cs分布特征的研究中,云南程海[11]、贵州红枫湖[12]、武汉东湖[13]、江苏太湖[14]137Cs具有相似的沉降规律,因此将这2个次级蓄积峰作为辅助定年时标是可信的。而在深度63 cm处出现残留,为0. 688 Bq/kg,可能对应1954年全球核试验开始。

基于210Pbex的实测数据(图2b),采用CIC(稳定初始放射性通量)模式计算,得到黄洞水库210Pbex比活度与深度的拟合曲线为y=266.35e-0.0291x,R2=0.433,由此算得沉积物的平均沉积速率为1.069 cm/a,其年代结果与137Cs时标计年计算结果较好吻合。若采用CRS(稳恒沉积通量)模式计算,获得各深度的年龄(图2c),可以发现210Pbex的两种模式测年结果存在较大的偏差。由于黄洞水库钻孔沉积物主要来源于表层侵蚀产物,210Pb含量明显受物源影响,即沉积物的增加能同时导致相应210Pb的增加[15],表明CIC模式更适于黄洞水库钻孔岩芯。210Pb计年法对沉积物要求比较严格,样品只有在尽量不受干扰的情况下才可能真实反映沉积速率[16,17],黄洞水库在一定程度上受到自然环境和人类活动的强烈干扰。笔者认为利用137Cs时标法进行年代和沉积速率的计算,结果将更接近实际。

图2   黄洞水库HD岩芯沉积物137Cs(a)与210Pbex(b)比活度分布、年代序列与沉积速率(c)

Fig. 2   Depth plots of specific activities of 137Cs (a) and 210Pbex (b), chronology and sedimentation rate (c) of the sediment from the core HD in the Huangdong Reservoir

因此,根据137Cs沉降的初始年份和3个典型的蓄积峰作为计年时标,内插获得0~63 cm各深度的年龄;63 cm深度以下年代采用外推法,获得岩芯底部(深度76 cm)处为1946年。同时计算出黄洞水库沉积物在1946~1963年、1963~1975年、1975~1986年及1986~2010年各阶段的平均沉积速率分别为1.555 cm/a、0.833 cm/a、1.273 cm/a和1.042 cm/a。

3.1.2 沉积物岩性和粒度特征

水库沉积物岩性和粒度特征(图3)较好地反映黄洞水库建库前后的变化,深度76~54 cm,岩性为肉红色砂质粉砂,粉砂含量为65.6%;砂含量达整个阶段的最高值,为26.4%,粘土含量最低,为8.0%。平均粒径和中值粒径分别为24.4 μm和21.7 μm,分选系数为2.44,分选差,频率曲线多为双峰型,概率累积曲线第一个截点在2~4 Φ之间,反映较强而复杂的水动力环境,代表建库前的洪冲积。54~0 cm,岩性为灰白色和青灰色粉砂,偶见砂质粉砂,粉砂含量为78.0%,砂和粘土含量分别为12.8%和9.2%。平均粒径和中值粒径分别为14.3 μm和14.7 μm,分选系数为1.97,分选较差,颗粒较细,频率曲线多为单峰型,概率累积曲线第一个截点在>4 Φ,反映较弱而稳定的水动力环境,代表建库后水库的湖相沉积。资料显示[9],黄洞水库于1960年建成开始蓄水,因此在岩芯岩性和粒度出现明显变化的深度(54 cm处)年代可以确定为1960年。而黄洞水库沉积物岩芯于2010年7月钻取,因此岩芯表层沉积年代确定为2010年。以137Cs时标法计算获得在54 cm处对应的年代为1960年,若以210Pb CIC模式计算的平均速率1.069 cm/a推算,在54 cm处对应的年代也为1960年;均与建库资料的事实较好地吻合。因此粒度结果也证实了黄洞水库沉积物放射性核素计年结果的可靠性。

图3   黄洞水库HD岩芯沉积物岩性及粒度特征

Fig.3   Lithololgy and grain size characteristics of the HD core sediments from the Huangdong Reservoir

3.2 孢粉组合及炭屑浓度变化特征

黄洞水库沉积物38个样品共鉴定出孢粉总数为12 893粒,孢粉分属98种类型(科、属、种),孢粉百分比含量图和孢粉浓度及炭屑浓度图如图4图5所示。根据岩芯孢粉组合特征与炭屑含量变化,参考有序聚类分析(Coniss)结果,可划分为3个孢粉组合带。各带的变化特征简述如下:

孢粉组合带HD-1,76~54 cm。此孢粉带蕨类孢子含量最高,以芒箕,里白属为主。乔木植物和草本植物花粉含量相对较高;灌木植物和藻类含量较低。孢粉总浓度相对较高,平均为19 439粒/g。炭屑浓度较高,平均为51 008粒/g,期间出现3次明显的峰值,炭屑浓度与孢粉浓度的比值(C/P)相应出现3次峰值。

图4   黄洞水库HD岩芯孢粉组合百分比含量图谱

Fig. 4   Pollen percentage diagram from the HD core in the Huangdong Reservoir

图5   黄洞水库HD岩芯孢粉组合花粉浓度及炭屑浓度

Fig. 5   The absolute concentration of pollen assemblage and charcoal of the HD core in the Huangdong Reservoir

孢粉组合带HD-2,26~54 cm。此孢粉带蕨类孢子含量开始下降但仍占绝对优势,草本植物花粉含量有较快增长,乔木植物花粉含量略有下降。孢粉总浓度迅速下降,平均为10 549粒/g。炭屑浓度略有降低,平均为47 089粒/g,出现两次较明显的峰值,C/P值相应出现两次峰值。

孢粉组合带HD-3,0~26 cm。此孢粉带蕨类孢子含量迅速上升,草本植物花粉迅速下降,乔木植物花粉含量略有下降。孢粉总浓度迅速增加并达到整个岩芯的最高值,平均为44 518粒/g。在HD-3阶段,炭屑浓度达到最高,平均为51 103粒/g,但C/P值较低。

4 讨 论

4.1 孢粉记录与历史记载资料的对比

黄洞水库流域沉积孢粉和炭屑记录清楚地揭示流域植被、水库建设等环境变化的动态过程,反映60多a来人类活动和自然界的主要细节。由于时间尺度短,该研究可以与历史记载的重要事件相对比,从而获得孢粉等指标变化与自然和人类扰动的相互关系,并得出可靠性判断。

HD-1阶段,76~54 cm,1946~1960年:沉积物为黄洞水库建设前的沉积物,以砂质粉砂冲积物为主。孢粉组合为马尾松-芒箕次生林,AP/NAP值(乔木与非乔木花粉比值)较高,炭屑浓度与C/P值较低,表明植被盖度较高,山火总体较少。然而,到了本阶段的后期(1956~1960年),孢粉总浓度、松属、芒箕等花粉浓度和含量出现明显下降,炭屑浓度和C/P值突然增加并出现3次峰值,主要与水库开工建设及大炼钢铁运动等活动密切相关(图6)。根据资料记载[18],1958年在“全民办钢”的号召下,惠阳县组织24万多人参加大炼钢铁活动,动员全民砍树烧炭炼钢,这是惠阳区历史上森林资源和生态环境受到最大的一次人为破坏。由于伐木、烧炭规模空前,使得区域性的植被发生根本性改变,并在短时间内难以恢复。可见该历史事件与孢粉-碳屑反映的突然事件是吻合的。

HD-2阶段,54~26 cm,1960~1985 年:黄洞水库的建成并投入使用,沉积物为粘土质粉砂沉积,其记录反映水库汇水面流域的环境变化。该时期孢粉总浓度与AP/NAP值达到最低,百分含量显示禾本科相对较高(绝对浓度也较高),表明附近流域地表植被覆盖稀疏,森林被完全破坏,水土流失严重。与历史事件对比表明,森林在大炼钢铁的严重砍伐后未能恢复,加上接踵而来的文化大革命,更未能采取有效的措施进行森林的种植和保护。此外,炭屑浓度和C/P值出现2次比较明显的高峰,大致对应于1963年和1978年前后。这一时期火事件的发生除了受植被生态环境恶劣影响外,也与气候干旱的自然背景密切相关,据资料记载[18],该地区在1963年、1977年和1981年等都出现过近百天的连旱日,而以1963年最为严重,全年大旱(自1962年10月6日至1963年6月1日连旱237 d)导致年降水量剧减,惠阳气象站记载总降水量仅91.6 mm,为百年一遇特大旱灾。干旱气候导致这一年份的森林火灾事件频发,引发林地再次受到严重破坏。

图6   黄洞水库环境变化与人类活动及气候变化的关系

Fig. 6   Relationship of environmental changes between human activities and climatic change in the Huangdong Reservoir

HD-3阶段,26~0 cm,1985~2010 年:这一阶段孢粉总浓度也达到最高,其中松属、芒箕、灌木花粉含量和浓度均明显增加,AP/NAP值也呈现明显上升趋势。表明这一阶段该区域植被得到有效的恢复,以马尾松为主要乔木的次生林和林下芒箕群落的发展迅速,孢粉谱显示大部分种类花粉绝对浓度的显著增加始于1986年。与历史记载对比发现,与广东省和惠阳县造林绿化进程十分吻合,如1985年11月19日中共广东省委、省政府作出“加快造林步伐,尽快绿化全省”的决定[19];随后1986年中共惠阳县委、县政府发出《关于加快造林步伐,振兴惠阳林业的决定》[18],在全县掀起大规模群众性造林绿化行动,在2~3 a内消灭荒山,该举措使得全县森林覆盖率在短时间内迅速提高[18]。此外,本研究的炭屑浓度在这一阶段虽然较高,但由于孢粉浓度也达到最高,因此获得的C/P值十分低,表明炭屑浓度升高可能是水库边缘湿地水稻田焚烧稻草的局部事件,并不存在烧毁森林的现象。

4.2 孢粉谱等指标的环境指示意义探讨

1) 孢粉浓度与百分比含量对解释植被生态的作用

前人研究发现,欧洲森林被农田和牧场代替的标志是乔木花粉的明显减少[20]。人类对植被破坏导致的花粉浓度的增加还是减少,不同地区可能存在较大的变化。但一般认为严重的毁林(砍伐或焚烧)或其他人类砍伐活动常常导致花粉浓度或通量的减小[6,21]。本研究显示,孢粉浓度变化可以较好地指示地表植被森林覆盖度的变化,即地表裸露或森林覆盖度降低时,沉积物的花粉总浓度也随之降低。大炼钢铁和文革时期对植被的破坏导致孢粉总浓度显著降低(10 549粒/g),近20多a护林和水土保持导致孢粉沉积浓度增加至原来的4.22倍(44 518粒/g)。而孢粉百分比含量则主要反映植被的组成结构。如HD-2阶段禾本科大于乔木花粉含量可以表明山坡为草地为主,相应地森林覆盖显著减少。

2) 草本植物花粉和蕨类孢子变化与植被生态

草本花粉揭示人类活动在诸多研究中已被证实,如北美中西部,大麻(Cannabis sativa)禾草的出现与该地区大麻种植活动有关[22,23];在北美东部,豚草(Ambrosia artemisiifolia)与其他一些杂草花粉的大量出现指示着欧洲人开发荒地活动 [24,25]。部分阳生性蕨类(芒箕为主)孢子常与马尾松等次生植物共生[26],其百分含量的变化与人类活动有关,特别是稻作农业的发展和人口增加有密切的联系[27]。本研究显示禾本科花粉含量和浓度的增加与森林植被破坏明显相关,部分禾本科则与水稻种植有联系。而芒箕及其他三缝孢子含量和浓度则反映了次生林的变化,芒箕孢子含量的增加如果与松属花粉含量同步,则一定程度上与次生林发育有关。

3) 炭屑与孢粉浓度相结合的指示意义

炭屑作为火与植被作用的直接产物,是重建古森林火历史的首要证据[28,30]。炭屑经常与孢粉指标相结合来重建古生态,利用C/P值对指示火事件更有效,原因是由于火烧后孢粉产量的降低能使炭屑峰值更加突出[31~33]。本研究表明,C/P值与炭屑浓度可以较好地指示森林火灾的强度。如炭屑浓度和C/P值在1958~1960年同时出现峰值,与历史上大炼钢铁使植被遭到砍伐和焚烧事件十分吻合。在1963年炭屑浓度和C/P值的明显高峰与气候干旱的自然背景下的火灾事件也关系密切。但仅仅是碳屑增加而C/P值变化较小时,则指示局部有计划用火,如焚烧稻秆等活动,未能对森林植被造成影响。

4) 沉积物粒度特征的环境指示意义

沉积物粒度特征是判别沉积环境的一个重要物理标志,可以为沉积物的搬运、沉积方式、水动力条件等的确定提供重要的环境分析依据[34~36]。本研究表明,黄洞水库建库前主要为洪冲积相,沉积物以砂质粉砂为主,平均粒径和中值粒径较粗,分选差,多出现双峰型频率曲线,概率曲线第一个截点在2~4 Φ之间,反映较强而复杂的水动力环境;建库后主要为水库湖相沉积环境,沉积物以粘土质粉砂为主,平均粒径和中值粒径较细,分选较好,多为单峰型频率曲线,概率曲线第一个截点在大于4 Φ,代表较弱而稳定的水动力环境。

5 结 论

1) 黄洞水库沉积物137Cs分布具有3个典型的蓄积峰,利用 137Cs沉降的初始年份和3个典型的蓄积峰作为计年时标,获得岩芯年代为1946~2010年。在深度54 cm处,沉积物岩性和粒度特征出现突变,反映黄洞水库沉积物建库前后的变化,证明沉积物粒度特征对判别沉积环境和水动力条件具有重要的指示意义。历史资料表明黄洞水库于1960年建成蓄水,因此可将岩芯深度54 cm(沉积粒度突变点)作为已知年代依据,其结果与沉积物放射性核素计年结果相吻合。黄洞水库沉积速率研究表明,水库建坝前(1946~1960年)沉积物主要为洪冲积物,沉积速率较快(平均为1.5 cm/a);建库后(1960~2010年)沉积速率降低(约1.0 cm/a),往上沉积速率出现缓慢下降的趋势,显示水土流失在最近一个阶段明显减少。

2) 水库沉积物的孢粉组合和炭屑浓度的变化能够准确记录流域植被、生态与水库环境变化的动态过程,也是判识人类活动的有效指标之一。孢粉总浓度和AP/NAP值的变化可以直接表明水库流域地表森林植被的覆盖度。松属、禾本科花粉和芒箕都是人类扰动的结果,但禾本科的相应增加反映裸地和水土流失严重,而松属和蕨类的增加反映马尾松人工林扩大,生态环境得到改良。孢粉结果与历史资料对比显示出十分好的对应结果:建库前,该地植被仍有少量次生林,进入大跃进和文革时期,大炼钢铁等活动使水库周围森林植被被彻底破坏,山地裸露和水土流失严重;改革开放后,大力开展植被种植和保护工作,使植被覆盖率快速提高。炭屑结果与历史上的火灾事件也十分吻合,C/P值对指示火事件更为有效。

致 谢:感谢中国科学院南京地理与湖泊研究所夏威岚高级工程师对实验样品137Cs和210Pb测试提供的帮助;新加坡南洋理工大学地球观测所余凤玲博士后和中国地质调查局天津地质调查中心王福博士对210Pb测试结果计算提供的帮助;感谢评审专家对论文修改提出的宝贵意见。

The authors have declared that no competing interests exist.


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