近两百年来黄河中上游乌梁素湖生态演化和荒漠化的生物标志物记录

The Lake Wuliangsu wetland in the Hetao Irrigation District is the largest lake ecosystem in the upper reaches of the Yellow River. Understanding how the ecological dynamics of Lake Wuliangsu ecosystem respond to natural vs. anthropogenic activities since the industrial revolution is an important issue for future environmental change projection and associated strategy-making. Molecular biomarkers have been proven to be a powerful tool for reconstructing the bio-productivity of in-situ organisms in the lake and thus the lake ecological dynamics. Also, biomarkers with geological configuration would help to disentangle the magnitude of rock erosion process and thus evidence for the regional desertification. In this project, a ~200-year high resolution sedimentary core from Lake Wuliangsu will be chosen to for biomarker analysis. The main objectives are to: 1) study how the Lake Wuliangsu ecosystem evolved over the past ~200 years; 2) probe the history of regional desertification over the past ~200 years; and 3) identify the factors (natural vs. anthropogenic) controlling the ecological dynamics during the ecosystem evolution. The results will provide important historical information and scientific support for economical and agricultural decision-making in northwestern China development.

历史时期以来的区域生态环境演化特征、荒漠化进程及其控制因素，对理解现代过程和预测未来全球变化趋势具有重要的科学价值和现实意义。湖泊沉积有机质中的生物标志物具有明确的生源特征，在反演生物群落特征和流域古老地层风化剥蚀程度方面，具有极大的潜力和独特优势。本项目以黄河中上游河套平原流域最大的乌梁素湖沉积柱为基础，基于精确的定年数据，通过沉积有机质生物标志物的定性、定量分析，高分辨率地重建近两百年来乌梁素湖的生态演变历史以及相关黄河中上游流域荒漠化的历史，查明乌梁素湖水体生态系统的演化及流域-湖泊相互作用过程。进而结合区域历史记录，在探讨人类活动和自然变化对该区域生态环境演化和荒漠化进程的影响和驱动机制的同时，也将为维护区域生态平衡的政策制定以及当地经济社会的可持续发展提供理论依据。

青年科学基金项目“近两百年来黄河中上游乌梁素湖沉积有机质记录及其生态环境意义”（批准号：41503090）通过获取乌梁素湖的沉积岩芯，高分辨率地重建近两百年来乌梁素湖的生态演变历史、外源有机质输入历史、以及无机碳的沉积和交换历史，最终揭示人类活动对该区域生态环境演化、流域荒漠化和无机碳沉积的影响程度和驱动机制。通过三年的工作，项目组获得如下认识：1850-1950年，乌梁素湖主要受自然变化的影响，其内生生产力、流域荒漠化和无机碳沉积都处于一个较低的水平。人类活动在1950年以后，特别是1970年以后，成为了控制该区域生态环境演化、流域荒漠化和无机碳沉积的主要因素。具体而言，1）生态环境演化：1950-1990年，受人类控制湖泊的水位，导致湖泊内宏观藻爆发并消退；1990年之后，人类活动导致湖泊富营养化加剧，藻类和芦苇成为主要的湖泊生产力。2）流域荒漠化：1950-1970年，在水坝建造和黄河径流量增加的控制下，土壤有机质输入有所增加，而岩石风化有机质输入还处于较低水平；1970年以后，随着强烈的土地开发和利用，尽管径流量和沉积物通量逐步减少，干旱化加剧和植被生态状况的急剧恶化，土壤和岩石剥蚀的有机质输入却在不断增加。3)无机碳沉积： 1965年始，无机碳的沉积则主要受控于由农业活动引起的水文条件的变化；1990年至今，无机碳沉积受湖泊富营养化影响也有所增加。这些工作将为定性或定量区分、评价自然变化和人为活动对区域生态环境的影响，保护和恢复生态系统政策的制定，以及经济社会的可持续发展等可以提供重要的科学支撑。在基金资助下已经发表论文三篇，其中SCI两篇，中文核心一篇。同时，也有三篇相关文章将在未来两年陆续发表。

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