2016, Vol.36
② 南京大学地理与海洋科学学院, 南京 210023;
③ 江苏省气候变化协同创新中心, 南京 210023;
④ 南京师范大学地理科学学院, 南京 210023)
全新世是全球气候变化研究的重要时段，其气候变化特点与现今气候变化特点最为相似。了解该时段气候演化规律，对于探索人类对气候的适应性和探讨未来可能的气候变化对人类社会经济活动等的影响都具有重要意义。对于全新世时期气候变化，特别是全新世大暖期[1, 2, 3, 4, 5]和有文字记载以来[6, 7, 8]的气候演化细节已有较多成果报道； 而关于全新世大暖期结束时段的气候演化细节，虽有不少报道[9, 10, 11, 12, 13]，但限于研究材料分辨率等原因，其气候演化细节讨论较少。利用湖泊沉积，特别是内陆封闭湖泊沉积记录恢复陆地古气候环境，是探讨过去气候变化转型和进行全球气候变化研究的重要内容和手段之一[14, 15, 16, 17, 18]。内蒙古东南部位于东亚夏季风尾闾区，对东亚夏季风强弱变化极其敏感。黄旗海是位于内蒙古东南缘的内陆封闭性湖泊（图1），其湖泊沉积物是恢复该区域过去气候演化的理想材料。
本文基于黄旗海八台沟剖面的孢粉、 直径>50μm炭屑浓度、 元素和粒度等高分辨率数据指标，重建了黄旗海中晚全新世（3580-1630cal.a B.P.）的植被和气候演化过程，以期为揭示亚洲季风演化规律和预测未来气候变化对中国干旱-半干旱地区气候环境等的影响提供些许参考。
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图1 黄旗海地形位置图 Fig.1 Topographic maps of Huangqihai Lake |
黄旗海位于内蒙古南部的乌兰察布盟察哈尔右翼前旗境内，坐落在阴山山系大青山东段辉腾梁脚下（40°41′-41°43′N，112°49′-113°40′E； 1268m a.s.l.），为内蒙古高原中南部一个封闭型构造断陷湖泊[19]（图1）。该湖泊呈不规则三角形，东西长约20km，南北宽约6.9km，水域面积20世纪80年代为110km2，90年代初约为80km2，2004年以后接近干涸，流域总面积约4625km2。湖盆四周分布低山丘陵，海拔约1350-1700m。湖水补给主要来源于霸王河、 泉玉林河、 磨子山河等19条河沟，大部分位于湖泊东南部和北部。
黄旗海属中温带大陆性季风气候，为中国北方典型的半湿润-半干旱区。冬季长而寒冷干燥，夏季短而温暖较湿润； 1月多年平均气温-13℃，7月为21.8℃； 年降水量为250-520mm，其中夏季降水量约占全年的60％，多年平均蒸发量超过1000mm[13]。
植被区划方面，黄旗海属于温带南部草原区[20]。湖泊周围的现代植物群落见图2，野外考察发现，近岸有少量小叶杨林（Populus simonii forest）和芨芨草盐生草甸（Achnatherum splendens holophytic meadow）分布，一级阶地上以农作物和蒿属（Artemisia）、 针茅属（Stipa）和禾草（grass-forb）等为主，山地为虎榛子灌丛（Ostryopsis davidiana scrub）类植被，乔木较少。
2 材料和方法 2.1 样品采集样品采自黄旗海南面八台沟河流下切侵蚀形成的一个湖积剖面（40°50′02″N，113°22′44″E） （图1），该剖面位于湖泊一级阶地前缘，剖面顶部海拔1280m，整个剖面厚度约250cm（图3），未见底。最底部20cm（250-230cm）为灰黄色粉砂沉积，冲洪积相； 下部63cm（230-167cm）为青灰色淤泥，深湖相； 中部67cm（167-100cm）为灰白色淤泥，浅湖相； 其上5cm（100-95cm）为古土壤层； 最顶部95cm（95-0cm）为灰黄色粉砂质沉积，冲洪积相。本研究仅对剖面中部230-95cm地层进行研究，按1.5cm间隔依次采样，共采集90个样品[12]。
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图2 黄旗海现代植被类型图[20] 83: 小叶杨林（Populus simonii forest）； 194: 虎榛子灌丛（Ostryopsis davidiana scrub）； 352: 羊草、 杂类草草甸草原（Aneurolepidium chinese，forb meadow steppe）； 354: 羊茅、 杂类草草甸草原（Festuca ovina，forb meadow steppe）； 369: 克氏针茅草原（Stipa krylovii steppe）； 379: 溚草、 冰草、 丛生矮禾草草原（Koeleria cristata，Agropyron cristatum，dwarf needlegrass steppe）； 387b: 冷蒿、 沟叶羊茅草原（Artemisia frigid，Festuca sulcata steppe）； 388: 铁杆蒿、 和草草原（Artemisia gmelinii，grass steppe）； 483: 芨芨草盐生草甸（Achnatherum splendens holophytic meadow）； 564: 春小麦、 莜麦、 荞麦、 马铃薯，亚麻（Spring wheat，naked oats，buckwheat，potatoes，flux）； 568: 春小麦、 水稻、 大豆，唐甜菜、 向日葵、 枸杞，苹果 （小地形），梨（Spring wheat，rice，soybean； sugar beet，sunflower，Chinese wolfberry； apple（on advantages small topography），pear） Fig.2 The modern vegetation types of Huangqihai Lake |
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图3 黄旗海八台沟剖面年代-深度模式 Fig.3 Age-depth curve of Bataigou profile from Huangqihai Lake |
在230-95cm地层中，共选取了5个样品，根据Regnéll[21]、 李宜垠等[22]、 李育等[23]和郑同明等[24]方法提取孢粉浓缩物（含炭屑）进行AMS 14C年代测定。孢粉及炭屑浓缩物提取的具体的流程为: 取样200-400g，剔除肉眼可见的植物根系； 用过量10％的盐酸去除碳酸盐类物质，水洗成中性后用孔径180μm粗筛去除大于180μm的物质； 加入10％氢氧化钾溶液去除植物有机残体，用过量40％氢氟酸去除硅酸盐类等物质； 加入36％盐酸沸水浴去除难溶的氟硅化合物； 用2％的次氯酸钠溶液作为氧化剂清洗孢粉浓缩物，目的是腐蚀掉木质素和未反应完全的腐殖酸； 之后再加入98％的硫酸； 最后用孔径10μm的细筛去除小于10μm的粘土颗粒。AMS 14C年代测试在美国BETA实验室进行。通过相邻年代点位之间进行线性内插建立年代模型（图3）。
2.3 指标测试 2.3.1 孢粉样品的前处理和鉴定在南京大学地理与海洋科学学院孢粉与古生态实验室完成，前处理流程实验步骤为: 首先，取样20g（部分样品取样30g、 50g或100g），外加一片石松孢子药片（含石松孢子 27637±563粒）； 其次，依次加入过量10％盐酸，10％氢氧化钾溶液，过孔径180μm筛，过量36％浓盐酸沸水浴，无水乙醇，醋酸酐与浓硫酸按体积比为9：1的混合溶液进行处理； 最后，过孔径10μm筛，完成前处理步骤。孢粉鉴定主要参照王伏雄等[25]和席以珍和宁建长[26]的资料，在400倍“Axio Scope A1”蔡司光学显微镜下完成，每个样品鉴定的陆生花粉总数要求达到300粒以上，个别样品花粉总数在500粒以上，鉴定孢粉同时统计直径大于50μm炭屑数量。陆生花粉百分比含量计算过程中，其分母为陆生花粉总数（不包含有水生植物花粉、 蕨类孢子和藻类）； 水生植物花粉、 蕨类孢子和藻类的百分比含量计算，以陆生花粉、 水生花粉、 蕨类孢子和藻类的总和为分母进行计算获得。花粉分析过程中使用了A/C（蒿藜比值）和AP/NAP（arboreal plant/nonarboreal plant）两个指标，A/C在干旱-半干旱区具有反映区域干湿变化的能力，AP/NAP代表乔灌木花粉与非乔灌木陆生花粉数量的比值，能够反映区域的植被类型[27]。
孢粉图谱使用Tilia 2.0.4制作，并进行CONISS聚类分析。同时，为更好了解黄旗海地区的气候变化特征，参照Ma等[28]半定量分析方法，计算温度指数（T）和湿度指数（M）（表1）。鉴于笔者鉴定时未区分春黄菊型，在计算指数时，未使用春黄菊型，表中的单束松型和双束松型笔者使用了松属代替。
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表1 组、 类型、 主要花粉类型和花粉-温度（T）指数、 花粉-湿度（M）指数的算式[28] Table 1 The groups，types，main pollen taxa and the formula of pollen-temperature（T） index and pollen-moisture（M）index |
选取样品约20g，人工剔除可见植物根系，恒温40℃烘干，用玛瑙研钵磨细至200目后机械压片。元素分析测试在江西师范大学理化测试中心完成，所有测试均为无标样分析，测试仪器是德国产S4 PIONEER型X射线荧光光谱仪，运用Evaluation程序评估并归一化，并确保康普顿线比率和瑞利线比率均控制在0.7-1.4之间。
2.3.3 粒度取0.2-0.3g不等的样品量，用蒸馏水浸泡24小时，20-30ml的10％双氧水去除有机质，10ml的10％盐酸去除碳酸钙，加去离子水，静置24小时，高速离心后，去掉上清液，加入10ml的0.5mol/L六偏磷酸钠溶液，超声波分散震荡5分钟。粒度分析测试在临沂师范学院现代分析中心完成，测试仪器是英国MALVERN公司生产的Mastersizer2000激光粒度分析仪，仪器测量粒径范围为0.02-2000μm。
3 结果 3.1 年代结果年代测试结果见表2。所有年代结果均进行13C校正并用Calib Rev 7.0.2软件进行树轮年龄校正[29, 30, 31]。剖面年代如图3所示。沉积速率数据显示，剖面沉积速率在不同深度存在较大差异，底部沉积速率较大，顶部较低，湖相层年代平均分辨率达15.1a/cm，得到135cm厚的剖面地层年代范围为3580-1500cal.a B.P.(湖相地层年代范围为3580-1630cal.a B.P.),为中晚全新世。
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表2 黄旗海八台沟剖面AMS 14C年代及校正年代 Table 2 AMS radiocarbon dates and calibrated years of samples in Bataigou profile from Huangqihai Lake |
对90个样品进行了孢粉分析，孢粉浓度通过外加石松孢子标记法计算获得。除第3号样品陆生花粉鉴定数为267粒外，其余样品陆生花粉鉴定数目均超过300粒，平均每个样品鉴定出的陆生花粉数目为375粒； 总共鉴定出陆生化石花粉33756粒，水生化石孢粉5211粒（含藻类），单缝孢子和三缝孢子合计1936粒，分属50余个科属（藻类孢子不计）。从孢粉图谱（图4）中可知，乔灌木花粉和草本花粉交替控制整个孢粉组合，松属（Pinus）、 冷/云杉属（Abies/Picea）、 蒿属（Artemisia）、 菊科（Asteraceae）、 禾本科（Poaceae）、 藜科（Chenopodiaceae）等是孢粉组合中的优势花粉，榛属（Corylus）、 化香树属（Platycarya）、 栎属（Quercus）、 榆属（Ulmus）、 麻黄属（Epherdra）等是次要花粉，水生化石孢粉有莎草科（Cyperaceae）、 黑三棱科（Sparganiaceae）、 盘星藻科（Pediastraceae）、 双星藻科（Zygnemataceae）等。
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图4 黄旗海八台沟孢粉百分比（a）和浓度（b）与 A/C、 AP/NAP（灰色阴影部分为AP/NAP值放大50倍）、水生孢粉和陆生花粉浓度及直径大于50μm炭屑浓度图 Fig.4 Pollen percentage(a) and density(b) diagrams，with pollen density of aquatic sporopollen and terrestrial pollen and pollen zones of Bataigou profile from Huangqihai Lake. The A/C，AP/NAP（the grey shaded part show a 50× exaggeration of the AP/NAP） values and density of charcoals （>50μm）are also shown in the diagrams |
为进行定量对比分析，对孢粉百分比>2％的孢粉百分比数据和常量元素、 Rb/Sr、 化学风化指数（Chemical Index of Alteration,简称CIA）、（Na2O＋CaO＋MgO）/TiO2参数分别用线性模型-主成分分析（Principal Components Analysis，简称PCA）进行排序分析，PCA分析用Canoco4.5实现。
孢粉PCA排序分析结果（图5）显示: 前四轴特征值为0.802、 0.081、 0.058和0.025，累积解释量为96.6％，其中前两轴累积解释量为88.3％。第一轴负方向主要是适应湿润环境的松属、 单缝孢子、 盘星藻科和冷/云杉属等，代表干旱环境的蒿属、 藜科、 菊科、 禾本科等沿第一轴正方向分布。麻黄属、 云/冷杉属、 桦木属（Betula）等喜凉植被沿第二轴正方向分布，花荵科(Polemoniaceae)、 菊科、 蒿属等喜暖植被沿第二轴负方向分布。
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图5 黄旗海八台沟剖面孢粉PCA分析结果 Fig.5 The result of PCA by pollen of Bataigou profile from Huangqihai Lake |
元素PCA排序分析结果（图6）显示前四轴的特征值分别为0.779、 0.149、 0.040和0.027，累积解释量为99.5％，其中前两轴累积解释量为92.8％，Rb/Sr值和CIA值在第一轴正方向集中分布；（Na2O＋CaO＋MgO）/TiO2值分布于第一轴的负方向，其反映的气候环境意义与Rb/Sr值和CIA值刚好相反，且其值的大小不依赖粒径，因此能够很好地消除矿物分选等的影响[32]。
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图6 黄旗海八台沟剖面元素指标PCA分析结果 Fig.6 The result of PCA by element of Bataigou profile from Huangqihai Lake |
根据陆生花粉百分比的CONISS分析的结果（图4），将3580-1500cal.a B.P. 的气候演化划分为5个带，其中第Ⅱ带又分为Ⅱ-a和Ⅱ-b两个亚带。鉴于A＋C（蒿属＋藜科）百分比值在孢粉谱的第Ⅰ、 Ⅱ演化时期的百分比含量非常少（第Ⅲ、 Ⅳ、Ⅴ演化阶段的A＋C百分含量平均值为35％），远未达到使用A/C值恢复古环境的标准[27]，因此对于第Ⅰ、 Ⅱ两个演化时期A/C值未做气候代用指标。
Ⅰ带（230.0-204.5cm，约3580-3380cal.a B.P.）: 花粉浓度和花粉种类都快速增加，大部分达到了整个剖面最大值，炭屑浓度也为最高阶段，AP/NAP值在1左右波动。
Ⅱ-a带（204.5-174.5cm，约3380-3130cal.a B.P.）: 此带陆生花粉浓度比Ⅰ带减少过半但仍保持高值，孢粉种类亦快速减少，除云/冷杉属、 松属、 盘星藻科、 三缝孢子和单缝孢子含量较高外，其余种类孢粉几乎是在剖面中接近消失； 其中，云/冷杉属的浓度和百分比都是缓慢减少，松属花粉浓度有所增加，百分比值平均达到85％，盘星藻科浓度在经过Ⅰ带的一个高值之后，在Ⅱ-a带浓度先迅速减少，后保持较高且稳定的浓度，百分含量无减少趋势，仍保持高值，炭屑浓度较低，AP/NAP平均值为33.26，远大于Ⅰ带的1。
Ⅱ-b带（174.5-155cm，约3130-2920cal.a B.P.）: 陆生花粉浓度逐渐降低，约 3000cal.a B.P. 前后突然快速下降至低值，整个过程持续约100年左右。花粉百分比仍然是松属占绝对优势，平均值到达了87％，但浓度降低到很小值，且在 3000cal.a B.P. 左右呈现明显下降趋势； 云/冷杉属花粉百分比降低到3％，炭屑浓度较低，AP/NAP值平均为24.68。
Ⅲ带（155-120cm，约2920-2240cal.a B.P.）: 陆生花粉浓度平均618粒/g，种类单一，松属花粉百分比快速降低，草本植被花粉逐渐占主导优势，特别是蒿属、 菊科、 藜科、 禾本科和毛茛科等草本植物花粉的浓度和百分比含量增加明显，炭屑浓度相对较高，A/C值保持在5左右，并有减小的趋势。
Ⅳ带（120-100cm，约2240-1630cal.a B.P.）: 草本植物花粉浓度和百分比达最大值，松属花粉百分比持续下降，菊科有所增加，A/C值呈持续减少趋势，炭屑浓度较低且呈持续减少趋势，AP/NAP值远远低于1。
Ⅴ带（100-95cm，约1630-1500cal.a B.P.）: 蒿属、 藜科、 禾本科和毛茛科的浓度、 百分比值及A/C、 炭屑和陆生花粉浓度都突然增大，菊科浓度和百分比突然减少； 据野外的岩性剖面观察，其与下层浅湖相的接触面为突变接触。元素地球化学分析古土壤母岩为风尘堆积[33]，这一系列指标表明此处沉积不连续，为沉积间断，因此，对于最顶部的AMS 14C年代结果不作为剖面年代模式换算的指标，该层位年代运用对应的下部年代值内插外推获取，且Ⅴ带不作为讨论部分，即本文中讨论阶段为Ⅰ-Ⅳ带（230-100cm，约3580-1630cal.a B.P.）。
4 讨论黄旗海为内陆半湿润向半干旱过渡区域的封闭型小湖泊，是气候环境变化敏感地带，其湖泊沉积能够完整连续地记录当时环境变化信息，是进行孢粉分析的理想区域。鉴于研究讨论时段仅为3580-1630cal.a B.P.，因此以下所有讨论均未考虑构造因素影响。中国干旱-半干旱区表土花粉研究表明，花粉具有较强反映区域建种群的能力[34]，由此可推断地层花粉虽不能反映植被详细状况，但可反映植被优势成分。Xu等[35]研究表明: 岱海湖泊的花粉组合能够反映区域植被情况。盘星藻科（Pediastraceae）是典型的淡水广水域藻类孢子，其对水的深度和盐度的变化敏感，随着湖泊水深变深，其个体数伴随增加； 在一定程度上，水深大于10m时盘星藻科浓度迅速上升，水深在15m左右湖泊表层沉积物中盘星藻科浓度与水深有较好关系[36, 37, 38]，因此可以将盘星藻科作为指示湖泊水深的半定量指标。云/冷杉属植物对温度和湿度变化敏感，徐宁等[39]研究岷江冷杉对应气候变化响应认为低海拔（海拔3095m）岷江冷杉与当年4月江水呈现显著正相关。三缝孢子和单缝孢子浓度与针叶林有一定相关性[40]，且其浓度和百分比含量在湿润条件下较多[41]。
元素地球化学在古气候环境信息方面的研究已经十分广泛和成熟，Rb/Sr值、 CIA值和（Na2O＋CaO＋MgO）/TiO2值作为判断化学风化强度的地化指标，已经得到国内外广泛应用[32, 42, 43, 44, 45, 46, 47]。研究结果表明： 八台沟剖面孢粉、 元素和粒度指标等在时间轴上具同步变化趋势（图7），共同记录黄旗海历史气候信息。
Ⅰ阶段（约3580-3380cal.a B.P.）:Rb/Sr值、 CIA值快速减少，（Na2O＋CaO＋MgO）/TiO2值快速增加，孢粉及元素PCA1值呈明显减小趋势（图7），云/冷杉属浓度和百分比快速增加，M值表现微弱增加趋势，T值为减小趋势，陆生花粉浓度和种类快速增加，表明黄旗海流域降水量增加，淋溶作用增强，气候变湿； 盘星藻科浓度快速增加为剖面最大值3295粒/g，且粒度快速变细为粉砂级，并为剖面最小值，亦指示黄旗海湖面快速上升，推测剖面位置水深可能已达15m以上。 鉴于现今湖面高程1268m，而剖面该层位海拔1276m，此时湖泊水位应位于1291m以上，高于现今湖面23m以上。此阶段黄旗海AP/NAP值在1左右波动，植被类型为针-阔混交林； 炭屑浓度此阶段为整个剖面最大值，反映较丰富的植被类型和较高生物量[48]。上述指标指示该阶段黄旗海湖面较高，环境好转，气候明显偏湿润。这与同时段岱海孢粉记录[49]、 鄂尔多斯高原盐海子TOC值[50]、 六盘山天池落叶树孢粉记录[51]一致。
Ⅱ-a阶段（约3380-3130cal.a B.P.）: 云/冷杉属花粉减少，孢粉快速向单一化方向发展，孢粉和元素PCA1值都保持稳定负偏状态，T值缓慢减小，M值快速增加，单缝孢子和三缝孢子含量依然保持很高的浓度，说明此时黄旗海地区的整体气候表现为温度的轻微降低，湿度明显增加，地球化学指标方面亦反映淋溶率较强。盘星藻科浓度的减少表明黄旗海水位略下降，湖泊面积减小，松属花粉的浓度和百分比含量都非常高，AP/NAP平均值为33.26的高值表明此时黄旗海流域植被类型是以松属为主的针叶林，该阶段的气候特征与Ⅰ阶段类似，但较前一阶段更凉。
Ⅱ-b阶段（约3130-2920cal.a B.P.）: 花粉谱（图4b）中云/冷杉属花粉、 松属花粉、 单缝孢子和三缝孢子的浓度快速减少，孢粉和元素PCA1值继续保持低值，盘星藻科浓度迅速降低至很低值，表明黄旗海流域气候变干，推测剖面位置水深可能已经低于10m。值得注意的是在剖面163cm上下，即3000cal.a B.P. 左右，云/冷杉属含量很低，松属和单缝孢子同步快速下降，孢粉和元素PCA1值出现最低，之后开始有所增加，Rb/Sr值、 CIA值趋势由变小转向变大，（Na2O＋CaO＋MgO）/TiO2值亦快速减小，平均粒径明显变大，达砂级，剖面沉积岩性也由深湖相转为浅湖相沉积，T值出现最小，M值快速减小，上述指标变化表明黄旗海流域气候此时正经历一个快速变冷变干，之后温度开始回升的过程，整个过程持续约100年。
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图7 黄旗海八台沟剖面陆生花粉浓度、 盘星藻科浓度、 花粉百分比含量>2％PCA1、 元素PCA1、 Rb/Sr、 CIA、平均粒径、 花粉-温度指数（T）和花粉-湿度指数（M）图（虚线表示对应值放大50倍、 20倍和100倍） Fig.7 Pollen density of terrestrial pollen and Pediastraceae，PCA1 of pollen percentage >2％ and all taxa of element，Rb/Sr，CIA，（Na2O＋CaO＋MgO）/TiO2，mean particle size，pollen-temperature（T）index and pollen-moisture（M）index of Bataigou profile from Huangqihai Lake（The dotted line show a 50×，20× and 100× exaggeration of the minor value） |
阶段Ⅲ（约2920-2240cal. a B.P.）和阶段Ⅳ（约2240-1630cal.a B.P.）: 陆生花粉浓度在经历3000cal.a B.P. 左右的最低值之后，松属花粉和草本植物花粉缓慢减少，孢粉和元素PCA1值同步正偏，T值较缓慢的上升，M值则稳定而缓慢的减小，植被由以松属植物为主的针叶林转变为草甸草原。此阶段Rb/Sr值和CIA值较快速度的增加，（Na2O＋CaO＋MgO）/TiO2值降低，粒度显著增加，表明黄旗海湿度降低，湖面下降。总体而言，黄旗海流域在该阶段整体趋势是在变暖变干。此后，剖面湖相沉积结束并出现明显的沉积间断，此时湖面海拔降至1277m以下（该层位海拔1277m），直至今天黄旗海再也没有出现过超过这个高度的湖侵。
综上所述，在全新世最适宜期的结束时期，整个北方干旱-半干旱区处在一种较弱的东亚夏季风的控制下，黄旗海在3580-1630cal.a B.P.时期气候变化总趋势为: 凉湿-冷干-暖干的变化趋势，并可以3000cal.a B.P. 作为气候变化的折点，这与前人研究的全新世最适宜期结束时间大致相当[1]； 在这之前，黄旗海是一高湖面湖泊，湖泊最高水位位于1291m以上，高于现今湖面23m以上，且最高湖面出现在3380cal.a B.P. 之前，之后湖泊水位有所下降； 3380cal.a B.P. 之前植被类型为针-阔混交林，之后转变为以松属为主的针叶林。随后，黄旗海区域经历了一个约100年左右的快速变干过程，此时温度很低，黄旗海由深湖相沉积转变为浅湖相沉积，地面植被快速转变为草原，森林植被几乎全部消失，此干旱过程一直持续到1630cal.a B.P.。之后湖面降到1277m以下，高于现今湖面，但不足9m（现今湖面海拔1268m，该层位海拔1277m），之后再也没有出现过超过这个高度的湖侵。
5 结论基于黄旗海八台沟剖面的孢粉、 直径大于50μm炭屑浓度、 元素和粒度等高分辨率指标，重建黄旗海中晚全新世（3580-1630cal.a B.P.）的植被和气候环境演化过程。结果显示:3580-1630cal.a B.P. 期间的黄旗海流域气候环境持续变干，且不存在显著回返，具体表现为:1）3580-3000cal.a B.P. 年间，黄旗海湖面较高，湖泊最高水位在1291m以上，高于现今湖面23m以上，且最高湖面出现在3380cal.a B.P. 之前，之后湖泊水位有所下降； 3380cal.a B.P. 之前植被类型为针-阔落叶混交林，之后转变为以松属为主的针叶林，气候凉湿。2）3000cal.a B.P. 前后的约100年间，黄旗海快速变冷变干，湖泊迅速萎缩，植被转变为草甸草原； 之后的约1400年内，气候逐渐变干，温度有所上升，气候以暖干为主； 1630cal.a B.P. 前后黄旗海湖面降到高出现在湖面不足9m的高度以下，之后再未出现超过此高度的湖侵。
致谢 感谢审稿专家和杨美芳老师对本文的细心审阅和提出的宝贵修改意见； 孢粉实验和鉴定获得了中国科学院南京地质古生物研究所的唐领余研究员、 毛礼米副研究员的帮助和指导。
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② School of Geographic and Oceanographic Sciences, Nanjing University, Nanjing 210023;
③ Jiangsu Province Collaborative Innovation Center for Climate Change, Nanjing 210023;
④ School of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023)
Abstract
Huangqihai Lake(an inland closed lake, 40°41'~41°43'N,112°49'~113°40'E) in the southeastern edge of Inner Mongolia, is located at the north boundary of East Asian summer monsoon.The climate of this area is typical arid to semi-arid, and the lake level of Huangqihai Lake is 1268m a.s.l.A 250cm-deep profile was obtained at Baitaigou(40°50'02"N,113°22'44"E; 1280m a.s.l.) in Huangqihai Lake area.We studied the 135cm in middle part of the profile(230~95cm) and 90 samples(at 1.5cm intervals) were collected.5AMS 14C dates in the 135cm-deep profile demonstrate that the lacustrine layer(230~100cm) is from 3580cal.a B.P.to 1630cal.a B.P.(Mid-Late Holocene).
Based on high resolution proxies of pollen, charcoal(φ>50μm) content, elemental geochemistry and grain size analysis, the climatic evolution of Huangqihai Lake region in Mid-Late Holocene was reconstructed.Our data suggest that the climate of the Huangqihai Lake drainage was drying from 3580cal.a B.P.to 1630cal.a B.P., which is indicated by the following aspects.(1) From 3580cal.a B.P.to 3000cal.a B.P., the lake level of Huangqihai Lake was above 1291m a.s.l., 23m higher than the modern lake level.The lake level reached its maximum at around 3380cal.a B.P., and decreased afterwards.The lake level fall coincides with a transition to a colder and wetter climate, as deduced from vegetation changes(coniferous and broadleaved mixed forest to coniferous forests dominated by Pinus).(2) During a 100 years period around 3000cal.a B.P., the Huangqihai Lake region underwent fast cooling and drying, accompanied by a rapid shrinkage of lake and change of vegetation type to grassland.During the subsequent 1400 years, climate changed to be dry and warm gradually.Around 1630cal.a B.P., the Huangqihai Lake fell to a lake level less than 9m higher than the present lake level, and never reached this height since then.