论文部分内容阅读
本研究于2017年5月在青藏高原东南部,四川省甘孜藏族自治州巴塘县措普湖湖心采集沉积柱,共45个沉积物样品,利用210Pb法对沉积物进行定年,分别检测沉积物样品的碳(TOC)、氮(TN、NH4+-N、NO3--N)、正构烷烃、沉积色素,即叶绿素及其衍生物(CD)、自然叶绿素(NC)、蓝藻叶黄素(Myx)和颤藻黄素(Osc)等指标,分析其含量随深度的变化和不同组分分布特征,揭示了措普湖沉积速率、沉积通量,沉积物碳氮沉积特征;利用碳氮比和正构烷烃解析措普湖有机质来源,聚类分析和多源混合模型估算不同来源对正构烷烃的贡献率;最后分析了沉积色素含量的变化及碳氮、色素对湖泊生产力、沉积环境的指示,为藏东地区湖泊沉积反映的气候和环境变化提供资料。主要结论如下:(1)利用210Pb定年法,措普湖所采沉积物样品沉积年代为1841-2017年;计算得出湖泊沉积速率为0.056～1.42cm a-1之间,平均沉积速率为0.337 cm a-1,总体随时间呈上升趋势;沉积通量为0.088～0.211 g cm-2 a-1,平均值为0.13 g cm-2 a-1,波动较大,小冰期阶段(1850s-1910s)沉积通量减小,气温回升后保持稳定。(2)措普湖总有机碳(TOC)的含量变化范围在1.37～75.81 mg g-1之间,均值36.76 mg g-1;TOC沉积通量变化范围在0.7～15.6 mg cm-2 a-1之间,均值6.03 mg cm-2a-1,二者在1920年之前保持低值,之后突然增加,总体随时间呈上升势。TOC的变化受温度主导,低值对应小冰期(1850s-1910s),温度升高后快速增加。另外TOC的突变与湖周围的放牧活动有很大的关系。措普湖沉积物氮以有机氮为主,总氮浓度范围0.3～17.9mg g-1,均值7.18 mg g-1,变化趋势与TOC相似。总氮沉积通量较总有机碳碳低,范围在0.16～3.75 mg cm-2 a-1之间,平均值为1.195 mg cm-2 a-1,随时间波动上升。(3)措普湖沉积物氨态氮浓度范围4.3～30.1 mg kg-1,均值10.6 mg kg-1;硝态氮的浓度范围5.8～117.8mgkg-1,均值31.7mgkg-1。沉积物中有机氮的浓度范围在0～17.9 mg g-1之间,均值7.1 mg g-1,有机氮的变化与有机碳具有高度的同步性,说明了沉积物有机质来源较为单一。(4)措普湖沉积物碳氮比(TOC/TN)值变化范围在1.6～16之间,绝大部分在2～8之间,表示措普湖沉积物有机质以内源为主;沉积物正构烷烃碳数分布为C10～C33,主峰碳为高数碳(C24～C31),而且以C25为主,正构烷烃总浓度较其他高原湖泊偏低。根据正构烷烃代用分子指标的分析,措普湖有机质来源主要为沉水植物,陆源高等植物输入较少,但是近年来浮游藻类比重逐渐增加。利用聚类分析得到的特征源和多源混合模型对正构烷烃浓度进行模拟,计算得到藻类和沉水植物的贡献率,结果与正构烷烃代用分子指标分析结果一致,沉水植物贡献率大于60%,藻类贡献率小于50%,经过验证模型拟合效果较好(R2=0.85)。(5)CD含量总体呈下降趋势,NC平均值27.8%,表层NC值超过40%,色素的保存效果较好;Osc和Myx值变化趋势高度一致,其含量在历史上并无突然增加的现象。表层沉积物色素的保存效果更好,含量也更高。NC与CD无相关性;经过单因素方差分析,藻类贡献率与总色素含量无显著差异性,表示色素可以反应湖泊初级生产力。根据CD值的变化,湖泊初级生产力波动较大,总体呈降低的趋势,但降低幅度不大。(6)沉积色素的变化表明湖泊水深降低,生物群落以多种藻类混生,蓝绿藻不占优势。Osc/Myx和C17/C23的值显示湖泊为贫营养湖泊,但历史上有富营养化的趋势;表层沉积物低Osc/Myx和高TOC、TON值说明湖泊近年来有富营养化的趋势。