2019, Vol.39
2 安徽大学, 安徽 合肥 230000)
长江全长6280 km，长度居世界第三、亚洲第一。长江连接了地球上最大的大陆/高原和最大的海洋，流域面积约180×104 km2。长江中下游河段长1880 km，流域面积80×104 km2，其中平原面积约20×104 km2。长江中下游沿江分布了众多浅水湖泊。20世纪40年代末以来，该区湖泊被围垦面积达到13000多km2[1]。长江中下游目前大于1 km2的湖泊有651个，面积共计16476 km2[2]，其中最大的鄱阳湖2993 km2，洞庭湖次之2432.5 km2，再者太湖2425 km2，第四大为巢湖769.55 km2。
长江中下游众多湖泊共同的水文特征是，湖泊水位在很大程度上受长江水位的控制，长江洪水对湖泊出水有明显的顶托作用，甚至有长江洪水水沙向湖泊倒灌[3]。杨达源和李徐生[3]把长江中下游湖泊的蓄水变化过程概括为，一是在冰盛期低海面时期，由于长江中下游干流深切，水位大幅度下降，导致沿江湖泊蓄水外泄而湖盆洼地成为河网洼地；二是全新世海面快速上升，长江中下游干流水位自下而上相继上升，导致两岸河湖洼地相继蓄水成湖。
王张华等[4]利用长江中下游6个主要沉积盆地的40个晚第四纪钻孔及其年代学数据，计算了全新世不同阶段各个沉积盆地的沉积速率，7~10 ka长江中下游各地区早中期的沉积速率可高达10~15 m/ ka。倘若按照这样的沉积速率，之后没有沉积间断，这些湖泊早已淤积变浅甚至消亡。目前，长江中下游湖泊淤积严重。据泥沙资料，鄱阳湖1956~1994年平均淤高0.128 m，巢湖1958~1994年平均淤高0.248 m，太湖1954~1977年平均淤高0.112 m[5]。近20多年来，该区大量湖泊的210Pb、137Cs以及14C等数据揭示(表 1)，这些湖泊沉积速率差异显著，统计显示其中值可达到0.41 cm/a[6~35]。按照该沉积速率，这些湖泊在未来约700年面临着淤积变浅甚至消亡的命运。
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表 1 长江中下游湖泊的沉积速率 Table 1 Sedimentation rates of lakes from the middle and lower Yangtze River basin |
由此可见，在全新世，无论是按照目前已有研究的早中全新世沉积物沉积速率，亦或是结合了受近期人类活动影响下的沉积速率的中值，没有沉积间断的话，这些湖泊早已淤塞消亡。因此在全新世这些浅水湖泊的沉积模式与当前必然存在巨大的差异。事实上，在20世纪90年代就有研究者认识到全新世长江中下游湖泊沉积间断的存在，如在太湖就发现近5000年来只有约30 cm的沉积[36]。
基于上述存在的问题，本研究在长江中下游的南漪湖、升金湖、菜子湖开展了多钻孔测年工作，并结合以往湖泊钻孔研究及已有的长江水位重建成果探析全新世长江中下游两岸洼地湖泊是否存在较广泛的长时间尺度的沉积间断及其原因。
1 材料与方法我们于2016年5月在郎溪三岔村陆地采集了钻孔(SCC)，该钻孔位于围垦区，历史上属于南漪湖湖区。SCC孔深度2.3 m，地理位置为31.16012°N和119.13008°E，在SCC孔深度的110.5 cm、128.5 cm、161.5 cm和202.0 cm处采集了植物残体用于14C测年。2016年底在南漪湖湖区运用水上平台采集了7 m多的沉积物钻孔NYH2016(31.12265°N，119.01194°E)，在其深度的87.5 cm、166.8 cm、198.0 cm、252.6 cm、321.5 cm、365.5 cm、424.5 cm、474.3 cm、508.8 cm、557.4 cm和688 cm处采集了植物残体用于14C测年。该孔离近代开挖的新郎川河相对较近，表层沉积物可能会受到影响。为此，2017年在南漪湖湖区还布设了多个点位(Ny4~Ny13)，运用采样器进行钻探，记录岩性特征，并在Ny11的深度1.70 m和7.35 m处采集了植物残体用于14C测年。
2017年在安徽升金湖围垦区采集了钻孔SJHWK(30.37872°N，116.98812°E)，顶部约1.8 m坚硬未采集，共采集到岩芯4.4 m(1.8~6.2 m)。在该孔采集了278 cm和410 cm处植物残体用于14C测年。在升金湖上湖和下湖交界处运用采样器进行钻探发现3.7 m以下深度难以钻探，3.4~3.7 m沉积物主要为细砂，该点命名为SJHSX(30.38967°N，117.04159°E)，采集了333 cm处植物残体用于14C测年。
2017年在安徽菜子湖北部采集了钻孔CZH(30.87788°N，117.12398°E)，共获得岩芯5.0 m，采集了121 cm和490 cm处植物残体用于14C测年。采集样品时为冬季，湖水退去，沉积物出露，表层沉积物相当坚硬，观察到该孔所在位置附近随地散见由于挖湖修坝丢弃的泥炭。
各点采集的沉积物岩性如下：
升金湖上湖和下湖交界处SJHSX钻孔，钻孔深度3.7 m，0~3.4 m为青灰色淤泥，3.4~3.7 m为细砂，未见底。升金湖围垦区钻孔(SJHWK)，1.8~2.8 m青灰色淤泥，2.80~5.15 m为青灰色淤泥(该层中偶见植物残体)，5.15~6.20 m为青灰色淤泥，未见底。
菜子湖北部钻孔(CZH)，0~0.9 m为棕黄色硬粘土，0.90~1.25 m为青灰色淤泥(该层中偶见植物残体)，1.25~5.00 m为青灰色淤泥，未见底。
南漪湖水域Ny4点(31.13202°N，118.94805°E)，钻探深度1.5 m；0~0.35 m为粘土，0.35~0.70 m为泥炭层(含大量植物残体)，0.7~1.3 m为青灰色淤泥(偶见植物残体)，1.3~1.5 m为硬粘土。南漪湖水域Ny5点(31.13202°N，118.95516°E)，钻探深度0.7 m；0~0.5 m为青灰色淤泥，0.5~0.7 m为硬粘土。南漪湖水域Ny6点(31.13202°N，118.96043°E)，钻探深度3.4 m；0~1.2 m未采集，1.2~1.8 m为青灰色淤泥(偶见植物残体)，1.8~2.2 m为泥炭层(含大量植物残体)，2.2~2.5 m为黑褐色淤泥(含黑色水平条纹)，2.5~3.2 m为泥炭层(含大量植物残体，其中2.9 m处有一块长约3 cm的木块)，3.2~3.4 m为硬粘土。南漪湖水域Ny7点(31.13202°N，118.96982°E)，钻探深度3.4 m；0~1.2 m未采集，1.2~3.2 m为青灰色淤泥，岩性较为均一(其中1.8~1.9 m及2.0~2.2 m含有少量植物残体)，3.2~3.4 m为硬粘土。南漪湖水域Ny8点(31.13202°N，118.97361°E)，钻探深度5.9 m；0~3.6 m未采集，3.6~4.7 m采样过程中样品脱落，4.7~5.4 m青灰色淤泥(偶见植物残体)，5.4~5.7 m采样过程中样品脱落，5.7~5.9 m为硬粘土。南漪湖水域Ny9点(31.13202°N，118.97544°E)，钻探深度4.8 m；0~3.6 m未采集，3.6~4.6 m为青灰色淤泥(其中4.0 m和4.5 m处各有一层植物残体，厚约1 cm)，4.6~4.8 m为硬粘土。南漪湖水域Ny10点(31.13202°N，118.97945°E)，钻探深度4.7 m；0~3.5 m未采集，3.5~4.5 m为黑条纹状淤泥，4.5~4.7 m为硬粘土。南漪湖水域Ny11点(31.13202°N，118.98238°E)，钻探深度8 m；0~1 m未采集，1~2 m为青灰色淤泥(1.4 m处有贝壳层，1.8 m处有一层植物残体)，2~3 m为泥炭层，3~4 m采样过程中样品跌落，4~5 m为青灰色淤泥(4.1 m及4.5 m处有一层植物残体，4.6 m处有贝壳层)，5.0~5.6 m为泥炭层，5.6~7.0 m为青灰色淤泥(6.4 m处有一层植物残体，6.45 m处有一砂层)，7~8 m为砂粘土互层，其中7.1 m处有一层植物残体。南漪湖水域Ny12点(31.13241°N，118.98668°E)，钻探深度4.25 m；0~3 m未采集，3.0~3.4 m为黑条纹状淤泥，3.4~4.0 m为泥炭层，4.00~4.25 m为硬粘土。南漪湖水域Ny13点(31.13202°N，118.99442°E)，钻探深度4.25 m；0~3 m未采集，3~4 m为泥炭层，4.00~4.25 m为硬粘土。南漪湖水域钻孔(NYH2016)，钻孔深度7.25 m；0~1.4 m为细砂，1.4~2.8 m为青灰色淤泥，2.8~5.1 m为黑条纹状淤泥，5.10~7.25 m为硬粘土。南漪湖陆地钻孔(SCC)，钻孔深度2.3 m；0~0.6 m为现代犁耕层，0.6~1.0 m为青灰色淤泥，1.0~1.2 m出现泥炭层并含大量植物残体，1.2~2.0 m为青灰色淤泥，钻孔底部30 cm为硬粘土。
所有采样点位的位置见图 1。所获得的植物残体送美国BETA实验室、波兰波兹南实验室、台湾大学地质科学系加速器质谱实验室进行AMS 14C测年。对沉积物的14C测试结果通过IntCal13进行日历年龄校正[37]。
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图 1
采样点位置
(a)南漪湖；(b)长江中下游 绿色钻孔：本文采集分析的点；涉及的其他点位(红色钻孔，文献点)：ACN[25]；TN1[19]；鄱阳湖[15]；T2和T3[31]；SC4[34]；97A[32]；南漪湖陆地[38] Fig. 1 Location of sampling sites. (a)Nanyi Lake; (b)the middle and lower Yangtze River basin. Green points for this study; Other points(red points from literature):ACN[25]; TN1[19]; Poyang Lake[15]; T2 and T3[31]; SC4[34]; 97A[32]; Land of Nanyi Lake[38] |
升金湖SJHWK、SJHSX，菜子湖CZH以及南漪湖NYH2016、Ny11和SCC的AMS 14C测年材料均为植物残体，其结果见于表 2和图 2中。图 2还展示了沉积岩芯的岩性特征。
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表 2 不同湖泊钻孔植物残体AMS 14C测年结果 Table 2 AMS 14C dating of plant residues from cores in different lakes |
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图 2 本研究湖泊沉积岩芯以及14C测年结果 岩芯边数字代表14C测年校正结果(cal.a B. P.)；红色虚线为6 ka分界线示意线；*受新郎川河冲刷影响 Fig. 2 Sedimentary cores and 14C dating results in lakes in this study. Number near cores represents the calibration result of 14C dating(cal.a B. P.); red dashed line indicating the 6 ka; *affected by erosion of New Langchuan River |
据表 2的测年结果及图 2岩性描述图，可见各沉积相地层均有年代测试。年代主要集中在0~3 ka及6~10 ka两个区间，缺乏3~6 ka区间年代。其中南漪湖水域钻孔的沉积物14C年龄介于5668~7828 cal.a B. P.之间，菜子湖湖泊钻孔的沉积物14C年龄介于6221~7929 cal.a B. P.之间，升金湖围垦区钻孔14C年龄介于6302~7049 cal.a B. P.之间。南漪湖陆地的钻孔(SCC)14C年龄介于1920~2808 cal.a B. P.之间，而南漪湖目前水域缺乏该时段的沉积物堆积。
3 讨论 3.1 南漪湖、菜子湖、升金湖全新世出现较长期沉积间断在南漪湖东部湖区钻孔210Pb、137Cs的研究揭示，55 cm对应了约110年以来的沉积[27]。在南漪湖NYH2016孔年代测定(表 2和图 2)揭示，除了一个年代为5668 cal.a B. P.以外，基本上可以看出自7 ka以来沉积物缺失，直到近代才继续出现沉积物堆积。湖区多钻孔对比(图 2)显示，沉积物在8~7 ka之间堆积并发生在广泛区域。在陆地上，已有的研究也表明在7.1~6.6 cal. ka B. P.存在湖泊沉积，另外还有一个1.7 cal. ka B. P.的植物残体的测年[38]。SCC钻孔(表 2和图 2)堆积了涵盖2.8~1.9 cal. ka B. P.之间的湖泊沉积物。综合南漪湖多个钻孔的研究，在目前，湖区广泛存在全新世海平面上升较快时期的沉积物以及近现代沉积，但缺乏如陆地钻孔的晚全新世的沉积物堆积。在升金湖SJHSX点位，存在高堆积速率的近现代沉积，但缺少更老的沉积。在升金湖SJHWK点位，存在6.3~7.1 cal. ka B. P.的沉积；在菜子湖，存在6.2~7.9 cal. ka B. P.沉积，缺乏后续的堆积。本文严格筛选了研究区其他的具有可靠测年(炭屑、植物残体)的湖泊进行了综合研究(图 3)。对比发现，在6~3 ka之间，缺乏可靠的测年数据。造成该现象的原因，非常有可能是因为该阶段湖泊沉积出现间断。
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图 3 湖泊沉积物年代与长江水位、海平面对比 红色圆点：鄱阳湖[15]，对应图 1中鄱阳湖红色点；太白湖[19]，对应图 1中TN1点；巢湖[25]，对应图 1中ACN点；南漪湖[38]，对应图 1中南漪湖陆地的红色点；太湖[31~32]，对应图 1中太湖T2、T3和97A红色点；澄湖[34]，对应图 1中SC4红色点绿实线海平面[39]，绿虚线海平面[40]，紫虚线海平面[41]，橙虚线长江水位[42]，绿色圆点：本文点(南漪湖、菜子湖、升金湖) Fig. 3 Comparison of lake sediment age with water level of the Yangtze River and sea level. Red point:Poyang Lake[15], corresponding to the red point of Poyang Lake in Fig. 1; Taibai Lake[19], corresponding to the red point of Taibai Lake in Fig. 1; Chaohu Lake[25], corresponding to ACN of Chaohu Lake in Fig. 1; Nanyi Lake[38], corresponding to the red point of Nanyi Lake in Fig. 1; Taihu Lake[31~32], corresponding to T2, T3 and 97A of Taihu Lake in Fig. 1; Chenghu Lake[34], corresponding to SC4 in Fig. 1. Green solid line sea level[39], green dotted line sea level[40], purple dotted line sea level[41], and orange dotted line Yangtze water level[42]; Green point for this study(Nanyi Lake, Caizi Lake and Shengjin Lake) |
William等[43]发表了一篇太湖文章，他们在太湖古河道采集了钻孔，根据磷、孢粉以及硅藻等指标，指出约在30~50 cm之间很可能存有沉积间断，指出其断层年代尚待14C测年数据确认；继而汪永进等[44]对东太湖孔开展了研究，发现在钻孔剖面96~94 cm层段中发育一层厚2 cm的铁锰质结核层，具有一次明显的沉积间断，指示东太湖在5800 a B. P.曾经出露于湖面；薛滨和瞿文川[36]根据西太湖长湖泊岩芯沉积物的地球化学、微体古生物的综合分析，认为5700~4900 a B. P.之间各项指标发生突变，地层存在沉积间断，并且4900 a B. P.至今太湖沉积仅仅30 cm也有可能缺失沉积；丁越峰[32]选择了太湖南岸埋藏古沟谷的97C钻孔，进行了沉积物磁性、粒度、有机质含量、铁含量，有孔虫分布等5项指标的测定分析，发现约4500 a B. P.太湖出现沉积间断；周志华[31]结合210Pb和14C年代学，以及沉积物中TOC、TN、C/N比值、TP等多种地球化学参数，对西太湖形成演化的古环境进行分析研究，发现在6670~5140 a B. P.太湖地区可能形成瀉湖并此后出现沉积间断。
吉磊等[45]在阳澄湖将YC1孔根据岩性分为3层A、B和C，对层B下部的44~48 cm处沉积物进行14C分析，结果为7960±220 a B. P.，他们指出层A、B、C三者之间为突变的侵蚀面，三层之间均存在明显的沉积间断。Jiang和Piperno[46]在鄱阳湖采集了15.24 m长孔，根据测年和研究指标作者发现存在10500~4000 a B. P.的沉积间断；但也有研究根据鄱阳湖湖底的深钻、浅钻资料以及湖底发现的汉墓、古果阳县城址、古海昏县城址以及古水田等遗迹认为鄱阳湖形成于距今2500~3000年[47]。羊向东等[48]根据固城湖围垦区钻孔的测年结果，认为缺失了6400 a B. P.以来的沉积。据姚书春等[49]在固城湖对长度178 cm沉积钻孔的测试，光释光年龄介于7~8 ka之间，14C年代约处于8.8~7.6 ka B. P.之间，这些年代对应的深度范围50~178 cm，并发现钻孔在30 cm左右环境指标发生剧变，揭示发生沉积间断。在澄湖，大约5.8 ka B. P.该湖沼洼地已几乎全部被全新世沉积物所填充，湖沼洼地沉积中缺失了以后的全新世沉积物[50]。在南京六合的一个钻孔[51~52]，在9012~7214 cal.a B. P.是牛轭湖或洪泛平原沼泽，此后沉积相发生变化，沉积间断发生在538~524 cm。
在巢湖开展的诸多全新世工作中，比较经典的是针对ACN孔的研究[25]。该孔总长16.50 m，测试了11个14C年代，测年材料来自3个植物残体，2个贝壳碎片，2个炭屑，4个粘土样。考虑到贝壳、粘土14C测年的老碳效应等，在巢湖是否存在中全新世连续的沉积物仍然是存在疑问的。太白湖的长尺度研究聚焦在晚全新世[19]，其中全新世的演化可能与彭蠡泽有关。太白湖附近的龙感湖就被认为是由于长江南移彭蠡泽萎缩而形成的[53]。早期羊向东等[48]对钻孔的分析认为现代龙感湖雏形始于约6.3 ka B. P.后，至3.7 ka B. P.后发展为稳定的湖泊环境。近期Xue等[54]在龙感湖对一个3 m长的钻孔全样测年显示1.95 m处年代约为4000 cal.a B. P.。
综合多个湖泊，以及本研究的南漪湖、升金湖、菜子湖的结果，在千年尺度上沉积间断发生在6~3 ka之间的可能性最高。
3.3 长江中下游湖泊全新世沉积间断的原因引起湖泊沉积间断的原因可以概括为两大类，一是湖泊沉积物不再持续堆积，如气候变干使得湖泊干涸、河流摆动造成湖泊消失或者如现今太湖湖心区由于水流等作用沉积物难以保存；二是后期作用如侵蚀、人类活动等造成湖泊沉积物被搬运离开原来的堆积位置。长江中下游湖泊俱为浅水湖泊，全新世期间长江也出现摆动，区域人类活动强烈，出现沉积间断并不是不可思议的。但是该区湖泊出现沉积间断时段之长、覆盖范围之广不得不令人深思。
对比重建的全新世长江中下游水位和海平面[39~42]，海平面的快速上涨大约在8 ka结束，在7~4 ka之间长江水位相对稳定，而在该阶段前后水位上升较快；并且海平面变化、长江水位变化以及湖泊沉积的响应模式之间有可能存在滞后效应，但也不能排除年代的误差所导致的影响(图 3)。基于此，我们提出这样一个假说，长江水位相对平稳存在波动的情形下，湖泊沉积物虽有堆积，但易于被侵蚀搬运造成沉积间断。
末次冰盛期世界海平面比现今低约130 m，中国东部海岸线曾退至现今约155 m以下的陆架边缘[55]。低海面时，长江水位明显下降，其两岸支流也随之发生溯源侵蚀，河谷下切。由于侵蚀基准面下降，长江中下游两岸现今湖泊所在地当时为河网切割的低岗平原[42]。13~11 ka B. P.左右，长江河口水位在- 45 m左右，镇江附近在- 30~- 25 m左右，芜湖附近一度降至- 40 m以下，九江附近- 20 m左右[42]，这一时期中国东部海面在- 35~- 30 m左右[39~42]。现今湖泊所在地地表当时高于长江水位，并未成湖。在约8 ka，长江水位快速上升至接近现今海平面高度[39~42](图 3)，而此时的湖泊如南漪湖的Ny11孔底部在现今的高程的约8 m以下。受海水顶托作用影响，湖泊形成，湖泊沉积物快速堆积，湖泊沉积物厚度不断增加，随后发展形成类似于现今的浅水湖泊格局。
在6~3 ka的全新世气候适宜期，图 3显示除Song等[39]认为在7~3 ka期间出现高于现今海面约2 m左右之外，其余重建结果[40~41]显示海面是缓慢上升接近现今海面。程瑜等[56]通过对长江三角洲泰州地区钻孔沉积物沉积特征、微体古生物的综合分析推测全新世长江三角洲的最大海泛面时期为6.9 cal. ka B. P.；最近王张华及其团队[57]通过钻孔数据库，计算了长江三角洲全新世千年尺度的泥沙堆积通量，结果显示6~2 ka之间堆积速率仅为之前2000年的66 % ~75 %。因此，在6~3 ka之间，长江水位相对平稳的情形下湖泊沉积物易于被侵蚀的一个可能原因是该时段长江上游来沙来水减少，长江水位存在波动，导致自然堤易被破坏，对两岸湖泊洼地的封堵作用减少，使得湖泊泥沙易被侵蚀入江。此外，由于此前湖泊快速堆积过程导致湖泊水深降低，长江水位相比两岸湖泊沉积物表层高程的差值与刚成湖时相比可能下降，高海面的顶托作用下降，有可能造成湖泊沉积物堆积作用减弱甚至出现侵蚀，出现沉积间断。约3~2 ka以来，由于人类活动加剧，两岸大堤的不断完善，长江水位的进一步上升，有研究者认为洞庭湖，鄱阳湖历史上大湖期就是这种条件下形成的[58]。
基于此，长江两岸湖泊(河)洼地，在人类活动干扰影响不显著的情形下，不同时期其沉积-侵蚀可有3种模式：一是如末次冰盛期，长江水位下降、河流下切，长江中下游两岸的湖泊成为河网切割的低岗平原；二是长江水位较快上升，湖泊沉积物不断堆积，如8~7 ka之间，致使湖底地形变平；三是长江保持相对平稳略有波动的高水位情形下，如6 ka至3 ka期间，由于堆积-侵蚀交替进行等原因造成沉积物堆积不再持续。
总之，长江水位变化对两岸湖泊的沉积与侵蚀作用的变化有着深刻的影响，深入研究这个问题，对科学预测未来湖泊淤积变化的影响具有重要的意义。另外，由于沉积间断使得长江中下游地区很难获取较长时期以来高质量的连续的沉积钻孔，成为该区乃至中国东部古气候古环境研究的障碍，寻找特殊地形的地点开展多钻孔的拼接有可能是解决该瓶颈的一条道路。
4 结论长江中下游皆为浅水湖泊。早在20世纪90年代就有研究者提出该区一些湖泊如太湖存在沉积间断。本研究在南漪湖、菜子湖、升金湖布设了多个点位，进行了钻孔的采集，选取了植物残体进行AMS 14C测年以期进一步厘清该问题。南漪湖湖泊钻孔的沉积物14C年龄介于5668~7828 cal.a B. P.之间，南漪湖陆地钻孔14C年龄介于1920~2808 cal.a B. P.之间，菜子湖湖泊钻孔沉积物14C年龄介于6221~7929 cal.a B. P.之间，升金湖围垦区钻孔14C年龄介于6302~7049 cal.a B. P.之间。南漪湖、菜子湖、升金湖沉积物总体上缺乏6~3 ka之间的沉积物。结合该区的已有湖泊(鄱阳湖、太湖、太白湖、巢湖、澄湖)的全新世钻孔可靠的14C年龄(植物残体、炭屑)，发现在长江中下游普遍存在6~3 ka长达3000年的湖泊沉积缺失。与重建的长江水位以及海平面对比，我们认为造成该长期沉积间断的原因是湖泊沉积物淤积变高之后，在长江水位相对稳定有波动的情形下，自然堤易被破坏，对两岸湖泊洼地的封堵作用减少，使得湖泊泥沙易于被侵蚀入江。而在早中全新世海平面快速上升，长江水位随之快速增加的情形下，由于顶托作用，加之湖泊洼地相对偏低，湖泊沉积物得以快速堆积。在3~0 ka阶段，长江水位持续抬升，部分湖泊或者湖泊的部分区域的沉积物堆积过程得以进行，如目前南漪湖陆地的钻孔存在1920~2808 cal.a B. P.的湖泊沉积，但在目前的湖泊水域则未发现该阶段的沉积物。
致谢: 野外采样过程中得到了陶井奎的帮助，文章撰写过程中与中国科学院南京地理与湖泊研究所孙占东博士进行了有益讨论。审稿专家和编辑部杨美芳老师宝贵的修改意见，在此一并感谢!
| [1] |
杨桂山, 朱春全, 蒋志刚. 长江保护与发展报告[M]. 武汉: 长江出版社, 2011: 81. Yang Guishan, Zhu Chunquan, Jiang Zhigang. Yangtze Conservation and Development Report[M]. Wuhan: Changjiang Publishing House, 2011: 81. |
| [2] |
中华人民共和国水利部建设与管理司. 中华人民共和国行业标准:中国湖泊名称代码SL261-98[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 1999: 1253-1268. Department of Construction and Management, Ministry of Water Resources of the People's Republic of China. Industry Standard of PRC:Code for China Lake Name SL261-98[M]. Beijing: China Water Power Press, 1999: 1253-1268. |
| [3] |
杨达源, 李徐生. 长江中下游湖泊的成因与演化[J]. 湖泊科学, 2000, 12(3): 226-232. Yang Dayuan, Li Xusheng. Lake evolutioan along middle-lower reaches of the Yangtze River[J]. Journal of Lake Sciences, 2000, 12(3): 226-232. DOI:10.3321/j.issn:1003-5427.2000.03.006 |
| [4] |
王张华, Liu Paul Jingpu, 赵宝成. 全新世长江泥沙堆积的时空分布及通量估算[J]. 古地理学报, 2007, 9(4): 419-429. Wang Zhanghua, Liu Paul Jingpu, Zhao Baocheng. Spatial and temporal distribution of Changjiang sediments and estimation of sediment budget during the Holocene[J]. Journal of Palaeogeography, 2007, 9(4): 419-429. DOI:10.3969/j.issn.1671-1505.2007.04.008 |
| [5] |
姜加虎, 窦鸿身. 中国五大淡水湖[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2003: 74-79. Jiang Jiahu, Dou Hongshen. The Five Biggest Lakes in China[M]. Hefei: China University of Science and Technology Press, 2003: 74-79. |
| [6] |
Du Y, Cai S, Zhang X, et al. Interpretation of the environmental change of Dongting Lake, middle reach of Yangtze River, China, by 210Pb measurement and satellite image analysis[J]. Geomorphology, 2001, 41: 171-181. DOI:10.1016/S0169-555X(01)00114-3 |
| [7] |
Yao S, Xue B. Sedimentary geochemical record of human-induced environmental changes in Huanggaihu Lake in the middle reach of the Yangtze River, China[J]. Journal of Limnology, 2015, 74(1): 31-39. |
| [8] |
Boyle J F, Rose N L, Bennion H, et al. Environmental impacts in the Jianghan Plain:Evidence from lake sediments[J]. Water Air & Soil Pollution, 1999, 112(1): 21-40. |
| [9] |
王伟, 祁士华, 吴辰熙, 等. 元素沉积通量在重金属高分辨率沉积记录中应用——以洪湖为例[J]. 环境科学与技术, 2006, 29(10): 41-43. Wang Wei, Qi Shihua, Wu Chenxi, et al. Sedimentary flux of heavy metals residues in sedimentary core-A case study of Honghu Lake[J]. Environmental Science and Technology, 2006, 29(10): 41-43. DOI:10.3969/j.issn.1003-6504.2006.10.017 |
| [10] |
张清慧, 董旭辉, 姚敏, 等. 沉积硅藻揭示的历史时期水生植被信息——以梁子湖为例[J]. 水生生物学报, 2014, 38(6): 1024-1032. Zhang Qinghui, Dong Xuhui, Yao Min, et al. Historical information on aquatic vegetation revealed by sedimentary diatoms:A case study on Liangzi Lake[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2014, 38(6): 1024-1032. |
| [11] |
顾延生, 邱海鸥, 谢树成, 等. 湖北梁子湖近代沉积记录对人类活动的响应[J]. 地球科学——中国地质大学学报, 2008, 33(5): 679-686. Gu Yansheng, Qiu Hai'ou, Xie Shucheng, et al. Lake sediment records for eutrophication history in response to human activity during recent century in the Liangzi Lake, Hubei Province[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 2008, 33(5): 679-686. |
| [12] |
杨洪, 易朝路, 邢阳平, 等. 210Pb和137Cs法对比研究武汉东湖现代沉积速率[J]. 华中师范大学学报(自然科学版), 2004, 38(1): 109-113. Yang Hong, Yi Chaolu, Xing Yangping, et al. A comparative study on recent sedimentation rates in Lake Donghu, Wuhan with 210Pb and 137Cs dating techniques[J]. Journal of Central China Normal University(Natural Science), 2004, 38(1): 109-113. DOI:10.3321/j.issn:1000-1190.2004.01.029 |
| [13] |
顾延生, 李雪艳, 邱海鸥, 等. 100年来东湖富营养化发生的沉积学记录[J]. 生态环境学报, 2008, 17(1): 35-40. Gu Yansheng, Li Xueyan, Qiu Hai'ou, et al. Sediments records of eutrophication history in the Donghu Lake, Wuhan, over the past 100 years[J]. Ecology and Environment, 2008, 17(1): 35-40. DOI:10.3969/j.issn.1674-5906.2008.01.007 |
| [14] |
张清慧, 董旭辉, 姚敏, 等. 近200年来湖北涨渡湖对江湖联通变化的环境响应[J]. 湖泊科学, 2013, 25(4): 463-470. Zhang Qinghui, Dong Xuhui, Yao Min, et al. Environmental changes in response to altered hydrological connectivities with the Yangtze River in Lake Zhangdu(Hubei Province)over the past 200 years[J]. Journal of Lake Sciences, 2013, 25(4): 463-470. DOI:10.3969/j.issn.1003-5427.2013.04.002 |
| [15] |
Yao Y, Yang H, Liu W, et al. Hydrological changes of the past 1400 years recorded in δD of sedimentary n-alkanes from Poyang Lake, Southeastern China[J]. The Holocene, 2015, 25(7): 1068-1075. DOI:10.1177/0959683615576231 |
| [16] |
吴艳宏, 刘恩峰, 邴海健, 等. 人类活动影响下的长江中游龙感湖近代湖泊沉积年代序列[J]. 中国科学:地球科学, 2010, 40(6): 751-757. Wu Yanhong, Liu Enfeng, Bing Haijian, et al. Geochronology of recent lake sediments from Longgan Lake, middle reach of the Yangtze River, influenced by disturbance of human activities[J]. Science China:Earth Sciences, 2010, 40(6): 751-757. |
| [17] |
羊向东, 王苏民, 沈吉, 等. 近0.3 ka来龙感湖流域人类活动的湖泊环境响应[J]. 中国科学:地球科学, 2002, 45(12): 1031-1038. Yang Xiangdong, Wang Sumin, Shen Ji, et al. Lacustrine environment responses to human activities in the past 300 years in Longgan Lake catchment, Southeast China[J]. Science China:Earth Sciences, 2002, 45(8): 709-718. |
| [18] |
刘恩峰, 薛滨, 羊向东, 等. 基于210Pb与137Cs分布的近代沉积物定年方法——以巢湖、太白湖为例[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2009, 29(6): 89-94. Liu Enfeng, Xue Bin, Yang Xiangdong, et al. 137Cs and 210Pb chronology for modern lake sediment:A case study of Chaohu Lake and Taibai Lake[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2009, 29(6): 89-94. |
| [19] |
Xiao X, Yang X, Shen J, et al. Vegetation history and dynamics in the middle reach of the Yangtze River during the last 1500 years revealed by sedimentary records from Taibai Lake, China[J]. The Holocene, 2013, 23(1): 57-67. DOI:10.1177/0959683612450195 |
| [20] |
史小丽, 秦伯强. 湖北网湖137Cs、210Pb计年与沉积速率研究[J]. 宁波大学学报(理工版), 2008, 21(3): 418-422. Shi Xiaoli, Qin Boqiang. Study on 137Cs and 210Pb dating and sedimentation rates of Wanghu Lake, Hubei Province[J]. Journal of Ningbo University(Natural Science & Engineering Edition), 2008, 21(3): 418-422. DOI:10.3969/j.issn.1001-5132.2008.03.028 |
| [21] |
Yi C, Liu H, Rose N L, et al. Sediment sources and the flood record from Wanghu Lake, in the middle reaches of the Yangtze River[J]. Journal of Hydrology, 2006, 329(3): 568-576. |
| [22] |
Yao S, Xue B. Sediment records of the metal pollution at Chihu Lake near a copper mine at the middle Yangtze River in China[J]. Journal of Limnology, 2013, 75(1): 121-134. |
| [23] |
姚书春, 李世杰. 巢湖富营养化过程的沉积记录[J]. 沉积学报, 2004, 22(2): 343-347. Yao Shuchun, Li Shijie. Sedimentary records of eutrophication for the last 100 years in Caohu Lake[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2004, 22(2): 343-347. DOI:10.3969/j.issn.1000-0550.2004.02.022 |
| [24] |
贾铁飞.近千年以来巢湖环境演变研究[D].上海: 华东师范大学博士论文, 2008: 1-268. Jia Tiefei. Study on the Environmental Evolution of Chaohu Lake for the Last 1000 Years[D]. Shanghai: The Doctoral's Dissertation of East China Normal University, 2008: 1-268. http://cdmd.cnki.com.cn/article/cdmd-10269-2009082855.htm |
| [25] |
Chen W, Wang W M, Dai X R. Holocene vegetation history with implications of human impact in the Lake Chaohu area, Anhui Province, East China[J]. Vegetation History & Archaeobotany, 2009, 18(2): 137-146. |
| [26] |
姚书春, 薛滨. 石臼湖近代环境演化历史[J]. 第四纪研究, 2009, 29(2): 248-255. Yao Shuchun, Xue Bin. Recent environmental evolution of Shijiuhu Lake inferred from lake sediments[J]. Quaternary Sciences, 2009, 29(2): 248-255. |
| [27] |
Yao S, Xue B. Heavy metal records in the sediments of Nanyihu Lake, China:Influencing factors and source identification[J]. Journal of Paleolimnology, 2014, 51(1): 15-27. DOI:10.1007/s10933-013-9752-4 |
| [28] |
姚书春, 薛滨, 李世杰, 等. 长江中下游湖泊沉积速率的测定及环境意义——以洪湖、巢湖、太湖为例[J]. 长江流域资源与环境, 2006, 15(5): 569-573. Yao Shuchun, Xue Bin, Li Shijie, et al. Sedimentation rates in Honghu, Chaohu and Taihu lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2006, 15(5): 569-573. DOI:10.3969/j.issn.1004-8227.2006.05.005 |
| [29] |
姚书春, 薛滨. 东太湖钻孔揭示的重金属污染历史[J]. 沉积学报, 2012, 30(1): 158-165. Yao Shuchun, Xue Bin. Heavy metal pollution history inferred from East Taihu Lake cores sediment[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2012, 30(1): 158-165. |
| [30] |
刘建军, 吴敬禄. 太湖大浦湖区近百年来湖泊记录的环境信息[J]. 古地理学报, 2006, 8(4): 559-563. Liu Jianjun, Wu Jinglu. Environmental information of recent 100 years recorded sediments of Dapu area in Taihu Lake[J]. Journal of Palaeogeography, 2006, 8(4): 559-563. |
| [31] |
周志华.长江中下游湖泊的环境演化: 沉积物的碳、氮同位素记录研究[D].贵阳: 中国科学院地球化学研究所博士论文, 2006: 1-114. Zhou Zhihua. Change of the Lakes in the Middle and Lower Reaches of Yangtze River, China: Study on Carbon and Nitrogen Isotope Records of the Lake Sediments[D]. Guiyang: The Doctoral's Dissertation of Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, 2006: 1-114. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y1631597 |
| [32] |
丁越峰.近10, 000年来太湖气候与环境变迁的沉积记录[D].上海: 华东师范大学硕士论文, 2004: 1-86. Ding Yuefeng. Deposit Record of Climatic and Environmental Changes of Taihu Lake since 10, 000 a[D]. Shanghai: The Master's Thesis of East China Normal University, 2004: 1-86. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10269-2004087660.htm |
| [33] |
吴艳宏, 蒋雪中, 刘恩峰, 等. 太湖流域东氿、西氿近百年汞的富集特征[J]. 中国科学:地球科学, 2008, 51(4): 471-476. Wu Yanhong, Jiang Xuezhong, Liu Enfeng, et al. The enrichment characteristics of mercury in the sediments of Dongjiu and Xijiu, Taihu Lake catchment, in the past century[J]. Science China:Earth Sciences, 2008, 51(6): 848-854. |
| [34] |
赵钟媛.苏州澄湖古湖沼洼地沉积记录揭示的古环境意义[D].上海: 华东师范大学硕士论文, 2011: 1-90. Zhao Zhongyuan. Paleoenvironment Significance Revealed by Sedimentary Records of Paleolimnological from Chenghu Lake, Suzhou[D]. Shanghai: The Master's Thesis of East China Normal University, 2011: 1-90. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10269-1011034691.htm |
| [35] |
李小平, 陈小华, 董旭辉, 等. 2012.淀山湖百年营养演化历史及营养物基准的建立[J]. 环境科学, 2012, 33(10): 3301-3307. Li Xiaoping, Chen Xiaohua, Dong Xuhui, et al. Nutrient dynamics over the past 100 years and its restoration baseline in Dianshan Lake[J]. Environmental Science, 2012, 33(10): 3301-3307. |
| [36] |
薛滨, 瞿文川. 太湖晚冰期-全新世气候环境变化的沉积记录[J]. 湖泊科学, 1998, 10(2): 30-36. Xue Bin, Qu Wenchuan. Sedimentological record of paleoenvironment of Taihu Lake in late-glacial to Holocene[J]. Journal of Lake Sciences, 1998, 10(2): 30-36. |
| [37] |
Reimer P J, Bard E, Bayliss A, et al. IntCal13 and marine 13 radiocarbon age calibration curves 0-50, 000 years cal BP[J]. Radiocarbon, 2013, 55(4): 1869-1887. DOI:10.2458/azu_js_rc.55.16947 |
| [38] |
刘丰豪, 胡建芳, 王伟铭, 等. 8.0 ka BP以来长江中下游南漪湖沉积记录的正构烷烃及其单体碳同位素组成特征和古气候意义[J]. 地球化学, 2018, 47(1): 89-101. Liu Fenghao, Hu Jianfang, Wang Weiming, et al. Variations in the distribution and compound-specific stable carbon isotopic compositions of n-alkanes recorded in Lake Nanyi sediments from the middle-lower Yangtze region since 8.0 ka BP and implications for the paleoclimate[J]. Geochimica, 2018, 47(1): 89-101. |
| [39] |
Song B, Zhen L, Saito Y, et al. Initiation of the Changjiang(Yangtze)delta and its response to the mid-Holocene sea level change[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2013, 388: 81-97. DOI:10.1016/j.palaeo.2013.07.026 |
| [40] |
Zong Y. Mid-Holocene sea-level highstand along the southeast coast of China[J]. Quaternary International, 2004, 117(1): 55-67. DOI:10.1016/S1040-6182(03)00116-2 |
| [41] |
Chen Z, Zong Y, Wang Z, et al. Migration patterns of Neolithic settlements on the abandoned Yellow and Yangtze River deltas of China[J]. Quaternary Research, 2008, 70(2): 301-314. DOI:10.1016/j.yqres.2008.03.011 |
| [42] |
杨达源. 晚更新世末期以来长江中下游水位的变化[J]. 第四纪研究, 1989(1): 114-121. Yang Dayuan. Changes of water level in the mid-lower reaches of the Chanjiang River since the end of Late Pleistocene[J]. Quaternary Sciences, 1989(1): 114-121. |
| [43] |
William C, 许雪珉, 杨景荣, 等. 从沉积物特征谈太湖的演变[J]. 湖泊科学, 1994, 6(3): 217-226. William C, Xu Xuemin, Yang Jingrong, et al. Evolution in Taihu Lake ecosystem as evidence of changes in sediment profiles[J]. Journal of Lake Sciences, 1994, 6(3): 217-226. |
| [44] |
汪永进, 王建, 刘金陵, 等. 东太湖全新世水下河道沉积特征及环境演变[J]. 古生物学报, 1996, 35(2): 224-233. Wang Yongjin, Wang Jian, Liu Jinling, et al. Evolution of sedimentary environment of a Holocene river channel in East Taihu Lake[J]. Acta Palaeonlogica Sinica, 1996, 35(2): 224-233. |
| [45] |
吉磊, 朱育新, 吴瑞金, 等. 阳澄湖近代沉积物的古湖泊学研究[J]. 湖泊科学, 1997, 9(1): 22-28. Ji Lei, Zhu Yuxin, Wu Ruijin, et al. Paleolimnology of recent sediments in Yangcheng Lake[J]. Journal of Lake Sciences, 1997, 9(1): 22-28. |
| [46] |
Jiang Q, Piperno D R. Environmental and archaeological implications of a Late Quaternary palynological sequence, Poyang Lake, Southern China[J]. Quaternary Research, 1999, 52(2): 250-258. DOI:10.1006/qres.1999.2070 |
| [47] |
孙顺才, 王苏民, 郑长苏. 中国湖泊地貌与湖泊沉积学研究概况[J]. 湖泊科学, 1989, 1(1): 12-20. Sun Shuncai, Wang Sumin, Zheng Changsu. The geomorphology and sedimentology of lake in China[J]. Journal of Lake Sciences, 1989, 1(1): 12-20. |
| [48] |
羊向东, 王苏民, 童国榜. 江苏固城湖区一万多年来的孢粉植物群及古季风气候变迁[J]. 植物学报, 1996, 38(7): 576-581. Yang Xiangdong, Wang Sumin, Tong Guobang. Character of anology and changes of monsoon climate over the last 10000 years in Gucheng Lake, Jiangsu Province[J]. Acta Botanica Sinica, 1996, 38(7): 576-581. |
| [49] |
姚书春, 王小林, 薛滨. 全新世以来江苏固城湖沉积模式初探[J]. 第四纪研究, 2007, 27(3): 365-370. Yao Shuchun, Wang Xiaolin, Xue Bin. Preliminary study of deposition pattern of Gucheng Lake at Jiangsu during Holocene[J]. Quaternary Sciences, 2007, 27(3): 365-370. |
| [50] |
李超.苏州澄湖古泥沼洼地形成演化与全新世海侵研究[D].上海: 华东师范大学硕士学位论文, 2011: 1-70. Li Chao. Study on the Paleolimnological Evolution and Holocene Transgression in the Chenghu Region of Suzhou, Jiangsu Province, China[D]. Shanghai: The Master's Thesis of East China Normal University, 2011: 1-70. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10269-1011131468.htm |
| [51] |
Song B, Zhen L, Lu H, et al. Pollen record of the centennial climate changes during 9-7 cal ka BP. in the Changjiang(Yangtze)River Delta plain, China[J]. Quaternary Research, 2017, 87(2): 275-289. DOI:10.1017/qua.2017.1 |
| [52] |
Zuo X, Lu H, Li Z, et al. Phytolith and diatom evidence for rice exploitation and environmental changes during the early mid-Holocene in the Yangtze delta[J]. Quaternary Research, 2016, 86(3): 304-315. DOI:10.1016/j.yqres.2016.08.001 |
| [53] |
朱海虹, 张本, 郑长苏. 鄱阳湖——水文·生物·沉积·湿地·开发整治[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 1997: 278-316. Zhu Haihong, Zhang Ben, Zheng Changsu. Poyang Lake-A Hydrological·Biological·Deposition·Wetland·Development Governance[M]. Hefei: China University of Science and Technology Press, 1997: 278-316. |
| [54] |
Xue J, Li J, Dang X, et al. Paleohydrological changes over the last 4000 years in the middle and lower reaches of the Yangtze River:Evidence from particle size and n-alkanes from Longgan Lake[J]. The Holocene, 2017, 27(9): 1318-1324. DOI:10.1177/0959683616687386 |
| [55] |
CLIMAP Project Members. The surface of the ice-age earth[J]. Science, 1976, 191(4232): 1131-1137. DOI:10.1126/science.191.4232.1131 |
| [56] |
程瑜, 李向前, 舒军武, 等. 末次冰期以来长江三角洲的沉积特征和环境演化[J]. 第四纪研究, 2018, 38(3): 746-755. Cheng Yu, Li Xiangqian, Shu Junwu, et al. The formation and evolution of the Changjiang River delta since last glacial[J]. Quaternary Sciences, 2018, 38(3): 746-755. |
| [57] |
Wang Z, Saito Y, Zhan Q, et al. Three-dimensional evolution of the Yangtze River mouth, China during the Holocene:Impacts of sea level, climate and human activity[J]. Earth-Science Reviews, 2018, 185: 938-955. DOI:10.1016/j.earscirev.2018.08.012 |
| [58] |
杨达源. 长江地貌过程[M]. 北京: 地质出版社, 2006: 192-194. Yang Dayuan. Geomorphological Process of the Yangtze River[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2006: 192-194. |
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Li Chunhai1,
Ling Chaohao1,
Zhang Kun2,
Zhou Zhongze2,
Liu Jinliang1,
Tao Yuqiang1,
Cheng Longjuan1,
Xue Bin1
2 Anhui University, Hefei 230000, Anhui)
Abstract
The length of the Yangtze River ranks third in the world and first in Asia. Shallow lakes are densely distributed in the middle and lower reaches of the Yangtze River. Since the late 1940s, the reclaimed area of lakes in this area was over 13000 km2. At present, there are 651 lakes over 1 km2 in the middle and lower reaches of the Yangtze River, with an area of 16476 km2. The largest is Poyang Lake with an area of 2993 km2. Sever sediment accumulation occurred in many lakes in the region in the past decades. However, the pattern of lake sediment accumulation in Holocene is not clear. We carried out multi AMS 14C dating in multi cores at Nanyi Lake, Shengjin Lake and Caizi Lake in the middle and lower reaches at the Yangtze River Basin. The AMS 14C dating results of plant residues in the three lakes cores showed that long time sediment hiatus were ubiquitous in these lakes. For example, the 14C ages of sediments from cores in Nanyi Lake ranged from 5668 cal.a B. P. to 7828 cal.a B. P., and those from Caizi Lake ranged from 6221 cal.a B. P. to 7929 cal.a B. P., while for Shengjin Lake 14C ages ranged between 6302 cal.a B. P. and 7049 cal.a B. P. Combining with the reliable dating results of plant residues from Poyang Lake, Taihu Lake, Taibai Lake, Chaohu Lake, Chenghu Lake in this region, we found that there were widespread hiatus of sediment during 6~3 ka in lakes from both sides of the middle and lower reaches of the Yangtze River in Holocene. Based on the reconstructed water level data of the Yangtze River and sea level, we propose a hypothesis for the long-term hiatus of Holocene lake sediments. During 6~3 ka, water level of the Yangtze River was relatively stable. Although sediments were accumulated in lakes, they were easy to be eroded and transported due to relatively high elevation of water-sediment and the impact of Yangtze River, resulting in discontinuity of deposition. While at about 8~7 ka, water level of the Yangtze River rose rapidly due to the rising sea level, and lake sediments continued to accumulate due to the supporting effect. Since about 3 ka, lake sediments were also easy to accumulate due to human activities and the further rise of water level in the Yangtze River, but sediments in some areas of some lake were also eroded. One of the possible reasons for lake sediments hiatus during 6 ka and 3 ka is that the inflow of sediment in the upper reaches of the Yangtze River decreases and natural levees are easily destroyed, resulting the deduction of blocking effect on lakes from both sides of the Yangtze River and making lake sediments easily to be eroded into the river.