近千年来毛乌素沙地沙漠化过程与突变事件

We choose the eco-environmentally fragile Mu Us Sandy Land as the study area to synthetically analyze the biological and physic-chemical indexes of different intensity desertification lands on the present sandy land surface, thus to clearly understand the environmental background features of modern desertification and to construct the biological and physic-chemical index system for desertification monitoring. In this research, the conventional 14C, AMS14C, OSL, 210Pb, 137Cs dating technologies combined with the significant climate events dating technology will used to clarify the strata deposition age and obtain the time sequence. Through studying on the depositional series of sandy land lakes, dry depressions, shrub-coppice dunes, and eolian sand/paleosoil sequence, and systematically analyzing soil samples' biological and physic-chemical indexes, we aim to obtain the information about the vicissitude of the Mu Us Sandy Land and its relation with climate change, thus to reconstruct the millennium desertification process of the Mu Us Sandy Land and to deduce the millennium climate change process. In addition, through comprehensively collecting, summing up and sorting out the related environmental and climate information from environmental archaeology, historical documents and so on, we intend to clarify the history of human activities and to identify the significant climate change events in the last millennium. Based on comparative analysis and mathematical analysis, we hope to disclose the driving mechanism of desertification process. Our study will not only enrich the research on the regional response to global change, complement and perfect the desert science system, but also provide scientific basis for regional eco-environment protection and construction and desertification control.

本研究选择生态环境脆弱的毛乌素沙地为研究对象，通过对现代地表不同等级沙漠化土地的生物、理化指标的综合研究，明了现代沙漠化的环境背景特征，建立沙漠化监测的生物、理化指标体系；采用常规14C、AMS14C、OSL、210Pb和137Cs等测年技术与重大事件交叉定年手段确定地层沉积时代，建立地层沉积的时间序列；通过对沙地湖泊、干涸洼地、灌丛沙丘和风成沙/古土壤沉积序列研究，系统分析沉积物样品的生物、理化指标等，获取沙漠化正逆过程更迭和气候变化的信息，重建近千年来毛乌素沙地沙漠化过程；综合集成近千年来气候变化过程。全面收集、归纳、整理和分析环境考古、历史文献记录和其他代用资料获得的环境、气候及人类活动信息，确定近千年人类活动历史，捕捉近千年来重大事件;通过对比和数理分析，解译沙漠化过程的驱动机制。不仅丰富全球变化研究的内容和补充、完善沙漠科学体系，也为区域生态环境保护与建设、沙漠化防治提供科学依据

毛乌素沙地是中国北方重要的生态脆弱带和农牧交错带，自然环境对气候反应敏感，也是人类活动影响显著的区域。本研究以区域表土沉积、湖泊、灌丛沙丘和典型风沙沉积为对象，通过分析不同固定程度沙丘表土沉积理化指标的变化规律，建立现代沙漠化过程的代用指标体系；通过137Cs、210Pb、OSL和AMS14C等年代学测试，建立上述地质剖面的年代学框架；综合分析磁学、粒度、有机质、碳酸盐、地球化学元素、有机碳同位素和孢粉等指标的变化过程，提取全新世不同时间尺度沙漠化过程和突变事件信息；综合分析区域人类活动历史记录、区域周边不同载体古气候记录和区域沙漠化过程，辨析区域沙漠化过程的自然和人类活动因素及其时空效应。结果表明：① 2013-1991、1963-1953年沙漠化衰弱期，1991-1963、1953-1938年沙漠化扩张期，1938年前沙漠化稳定波动期，期间发生了13次年代际的环境突变。②1763-1903沙漠化逐渐增强；1903-1923沙漠化强烈发展；期间发生4次强烈沙漠化事件。③ 680-900年沙漠化强度较大，并存在多次强弱更替，900-1260年沙漠化程度减弱，1260-1400年沙漠化强烈发展；1400-1960年沙漠化强度偏弱，但存在缓慢增强的趋势，1960-2013年沙漠化快速发展；期间发生了17次沙漠发展事件。④ 3.8-3.7、3.4-3.0、2.8-2.6、2.4-2.0、1.6-1.1和0.65-0.2 ka毛乌素沙地风沙活动强烈。⑤ 4ka以来经历5次风沙活动强烈期和4次风沙活动减弱期，分别发生在4.2、2.8、2.0、1.4ka、小冰期和3.0、2.1、1.8和0.9 ka。⑥ 7.1、6.8、6.6、6.4、6.0、5.5和4.6 ka是毛乌素沙地北缘风沙活动强烈期，而上述间隔风沙活动减弱；⑦ >7.4、4.6-4.1、3.7-3.5、3.3-2.5 ka沙漠活化扩张，7.4-4.6、4.1-3.7、3.5-3.3和2.5 ka沙漠固定萎缩。⑧全新世风沙沉积地层综合分析发现区域千年尺度的沙漠演化与季风边缘区气候变化尤其是降水/湿度有着密切的联系；千年至百年时间尺度上气候变化决定了沙地演化和沙漠化过程的基本态势，人类活动在某些时段和地段加剧沙地盛衰变化和沙漠化过程；百年来特别是近60年来人类活动是区域沙漠化过程的控制因素。