陜北定邊鹽湖鹵水水位歷史演變及其氣候指示意義(1265-1949年)*

董凌霄，費(fèi) 杰

(復(fù)旦大學(xué)歷史地理研究中心，上海 200433)

亞洲季風(fēng)系統(tǒng)影響了全世界超過(guò)一半的人口，亞洲季風(fēng)系統(tǒng)在不同時(shí)間尺度上的演變規(guī)律是當(dāng)代重要的科學(xué)問(wèn)題[1-3]. 季風(fēng)邊緣區(qū)是指受夏季風(fēng)環(huán)流影響氣候年際波動(dòng)較大的外圍邊界區(qū)，具有生態(tài)脆弱性和氣候敏感性，是反映季風(fēng)演變及其區(qū)域影響的重要區(qū)域，是對(duì)全球環(huán)境變化響應(yīng)的敏感地區(qū)，也是全球環(huán)境變化的關(guān)鍵區(qū)域，具有指示亞洲季風(fēng)系統(tǒng)演變的重要意義[4-6].

中國(guó)季風(fēng)西北緣區(qū)緊鄰干旱區(qū)，下墊面狀況比較特殊，是我國(guó)沙地和沙漠化土地的集中分布地區(qū)，這里不僅是干濕冷暖的過(guò)渡帶，而且還是地貌型、植被型、土壤型、內(nèi)外流域的過(guò)渡帶和農(nóng)牧交錯(cuò)帶，屬于典型過(guò)渡地帶. 諸多學(xué)者從不同角度研究該區(qū)域古氣候、古環(huán)境演化以及對(duì)全球變化的區(qū)域響應(yīng)等問(wèn)題[7-9]，建立環(huán)境演變序列，在地質(zhì)尺度、軌道尺度和萬(wàn)年時(shí)間尺度研究中得出了有價(jià)值的科學(xué)理論. 但千-百年時(shí)間尺度的研究受限于區(qū)域自然環(huán)境特點(diǎn)與技術(shù)手段，難以選取滿(mǎn)足千-百年尺度研究需求的自然代用指標(biāo)，導(dǎo)致相關(guān)環(huán)境演變和氣候干濕演變序列的重建工作較少，存在一定空缺.

中國(guó)西北的季風(fēng)邊緣區(qū)內(nèi)湖泊廣布，湖泊環(huán)境演替序列是研究不同時(shí)間尺度氣候變化的重要依據(jù)[10]. 前人學(xué)者利用傳統(tǒng)湖泊沉積資料對(duì)季風(fēng)邊緣區(qū)內(nèi)的岱海[11-14]、青海湖[15]等湖泊千年時(shí)間尺度變化情況進(jìn)行研究，成果斐然. 但千年時(shí)間尺度研究對(duì)湖泊沉積環(huán)境要求較高，中國(guó)西北的季風(fēng)邊緣區(qū)滿(mǎn)足要求的湖泊較少. 中國(guó)歷史文獻(xiàn)中記錄了大量湖泊演變的信息，利用歷史文獻(xiàn)復(fù)原湖泊演變過(guò)程也是歷史地理學(xué)的經(jīng)典課題之一，在東部季風(fēng)區(qū)的湖泊研究中取得了諸多成果[16-18]. 利用歷史地理學(xué)方法可準(zhǔn)確提取文獻(xiàn)記錄的湖泊水位、水量、形態(tài)變化等信息，此類(lèi)信息兼顧湖泊演替記錄的敏感性和歷史文獻(xiàn)資料的準(zhǔn)確性特征，可識(shí)別和過(guò)濾人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊演變的干擾. 利用歷史地理學(xué)湖泊演變研究的方法對(duì)中國(guó)西北季風(fēng)邊緣區(qū)內(nèi)的湖泊進(jìn)行研究，可為該區(qū)域湖泊研究提供一套全新的研究數(shù)據(jù).

本文選取陜西省定邊縣的定邊鹽湖為研究對(duì)象. 定邊鹽湖位于毛烏素沙地南緣，南部為黃土高原，是典型的中國(guó)西北季風(fēng)邊緣區(qū)過(guò)渡地帶的湖泊. 定邊鹽湖自漢代以來(lái)設(shè)立鹽官，一直是中國(guó)西北地區(qū)重要食鹽生產(chǎn)基地，相關(guān)歷史文獻(xiàn)記載豐富. 本文通過(guò)提取歷史文獻(xiàn)中的定邊鹽湖公元1265-1949年采鹽方法演變的資料，反演定邊鹽湖鹵水水位變化情況，建立湖泊鹵水水位演替序列，該序列可很好地指示鹽湖所在區(qū)域地氣候干濕變化情況，這為深入了解歷史時(shí)期季風(fēng)邊緣區(qū)氣候變化提供了較好的數(shù)據(jù)支持.

1 定邊鹽湖群概況

陜北定邊鹽湖群(37°30′～37°50′N(xiāo)，107°20′～107°50′E)分布于陜西西北部定邊縣境內(nèi)約1600 km2范圍內(nèi)，地處毛烏素沙地南緣，黃土高原北部. 區(qū)域內(nèi)的河谷侵蝕洼地或沙漠丘間洼地中形成眾多鹽湖，現(xiàn)存較大鹽湖有花馬池、爛泥池、波羅池、蓮花池和紅崖池等，平均海拔1400 m，呈北東-南西向弧形排列，成群分布，構(gòu)成帶狀鹽湖群. 湖區(qū)氣候干旱，年平均氣溫7～8℃，年降水量200 mm左右，年蒸發(fā)量達(dá)2800 mm，年日照時(shí)數(shù)2900 h，屬于半干旱大陸性氣候區(qū)[19].

定邊鹽湖群湖盆為古河谷侵蝕盆地，邊緣有少量第三紀(jì)砂巖、泥巖沉積，并有第四紀(jì)黃土沉積，形成湖堤和臺(tái)地. 定邊鹽湖群所在丘間盆地自成獨(dú)立小流域，盆地內(nèi)降水快速滲入地下形成地下水，匯流入花馬池鹽湖，匯流面積為197.89 km2. 盆內(nèi)第四紀(jì)沖積、風(fēng)積和湖積沙礫石、粉細(xì)砂、粉砂黏土和鹽類(lèi)化學(xué)沉積廣布. 鹽湖水化學(xué)類(lèi)型為硫酸鹽型硫酸鎂亞型，固體鹽類(lèi)資源有石鹽和芒硝，以石鹽為主. 鹽湖鹵水以湖表鹵水形式賦存于湖盆內(nèi)，是生產(chǎn)湖表石鹽和灘曬再生鹽的主要礦源[20].

定邊鹽湖群具體情況見(jiàn)表1，其中花馬池鹽湖面積最大，估算石鹽儲(chǔ)量達(dá)140萬(wàn)t，依靠大氣降水和地下水補(bǔ)給，產(chǎn)鹽環(huán)境穩(wěn)定，是鹽湖群的核心鹽湖；其余鹽湖與花馬池統(tǒng)屬一個(gè)丘間盆地，地質(zhì)地貌條件與花馬池相似[20]. 本研究以定邊鹽湖的花馬池鹽湖為主要研究對(duì)象，其余鹽湖作為參考鹽湖. 圖1中標(biāo)示的茍池與花馬池距離相近，但兩湖不屬于同一丘間盆地，影響因素差異較大，參考價(jià)值低，本文不將其列入研究范圍.

表1 定邊鹽湖群基本信息(1)該表數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)鹽湖志》，其中高程數(shù)據(jù)僅記錄花馬池、茍池兩湖，其余各湖的高程通過(guò)天地圖·國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)(https://www.tianditu.gov.cn/)的高程數(shù)據(jù)補(bǔ)足.

定邊鹽湖在歷史時(shí)期是我國(guó)西北部重要的湖鹽生產(chǎn)基地. 漢代始，定邊鹽湖設(shè)置鹽官；唐宋時(shí)期定邊鹽湖群統(tǒng)稱(chēng)烏池，所產(chǎn)青鹽是西北重要的戰(zhàn)略物資；元代時(shí)，與寧夏境內(nèi)鹽湖統(tǒng)稱(chēng)韋紅鹽湖，供周邊人群食用. 公元1370年，明朝設(shè)置靈州鹽課巡檢司，專(zhuān)門(mén)管理定邊鹽湖產(chǎn)銷(xiāo)，其中花馬池稱(chēng)大鹽池，其余爛泥、波羅、連環(huán)等鹽湖產(chǎn)銷(xiāo)歸屬大鹽湖統(tǒng)一管理；公元1730年，清朝于定邊設(shè)縣，定邊鹽湖群歸屬定邊縣管理，稱(chēng)為定邊鹽湖或花馬諸池(2)對(duì)于花馬池的沿革考證目前尚無(wú)專(zhuān)篇論文進(jìn)行論述，作者綜合現(xiàn)有觀點(diǎn)進(jìn)行考證. 馬孟龍根據(jù)出土封泥資料考證認(rèn)為，花馬池所在區(qū)域應(yīng)為漢代上郡龜茲縣，據(jù)《漢書(shū)·地理志》：“龜茲，屬?lài)?guó)都尉治. 有鹽官”，表明花馬池在漢代時(shí)已設(shè)鹽官管理. 唐代烏池位于鹽州，據(jù)陳永中考證鹽州位于今定邊縣境內(nèi)，烏池即今定邊鹽湖統(tǒng)稱(chēng). 明代時(shí)，花馬池時(shí)稱(chēng)大鹽池，并于洪武三年設(shè)置鹽課提舉司進(jìn)行管理，明代文獻(xiàn)以及古地圖皆使用大鹽池以命名今花馬池. 明代文獻(xiàn)中的花馬池應(yīng)為今北大池鹽湖，位于長(zhǎng)城外，據(jù)《中國(guó)歷史地圖集》，北大池又名舊花馬池，后花馬池營(yíng)內(nèi)遷至今鹽池縣，湖名亦隨之內(nèi)遷. 清代雍正時(shí)，《陜西通志》始稱(chēng)為花馬池，后延續(xù)至今.[21-22]；1990s以來(lái)，隨著鹽環(huán)定揚(yáng)黃工程完工，定邊縣內(nèi)生活、生產(chǎn)用水增多，城市污水流入花馬池鹽湖，該鹽湖水量明顯增加，現(xiàn)已不產(chǎn)鹽.

圖1中標(biāo)示了本文研究區(qū)域概況以及本文選用比對(duì)的相關(guān)代用資料. 其中，湖泊沉積記錄為內(nèi)蒙古涼城縣境內(nèi)的岱海和青海省的青海湖，樹(shù)木年輪資料有過(guò)去1230 a柴達(dá)木盆地東部樹(shù)木年輪資料，石筍資料為甘肅萬(wàn)象洞石筍. 而歷史文獻(xiàn)資料多為地方志資料，本文選取寧夏、陜西、甘肅三省區(qū)現(xiàn)存省志、府志和縣志資料，共13部.

圖1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)采集點(diǎn)

2 方法與資料

2.1 資料

本文所用資料出自歷史文獻(xiàn)，通過(guò)系統(tǒng)查閱二十四史、1949年之前地方志及史部著述，以及部分明清時(shí)期檔案、筆記、日記、文集等文獻(xiàn)，共查出相關(guān)資料23條. 資料分為核心資料和輔助資料兩類(lèi)，核心資料記載陜北定邊鹽湖群的核心花馬池的采鹽方法，共17條，見(jiàn)表2；輔助資料為該區(qū)內(nèi)其余小鹽湖變化，區(qū)域開(kāi)發(fā)、牧馬規(guī)模等資料，共6條，見(jiàn)表3.

表3 研究所選用的相關(guān)輔助資料

本研究所用資料為歷史文獻(xiàn)記錄的鹽湖史料，此類(lèi)資料信息指示明確，核心資料為花馬池鹽湖的采鹽方式記錄，輔助資料為指代區(qū)域氣候干濕的農(nóng)牧業(yè)發(fā)展資料，可避免資料混用或錯(cuò)用. 資料包含內(nèi)容豐富，單條資料信息豐富，單條史料至少包含了時(shí)間、相關(guān)鹽湖、開(kāi)采方式3類(lèi)信息，內(nèi)容清晰明確，反映信息可靠，資料的準(zhǔn)確性有保障.

鹽湖開(kāi)采方式記錄是本研究主要運(yùn)用的資料. 鹽湖開(kāi)采方式是歷史文獻(xiàn)中記錄數(shù)量較多的一類(lèi)資料，傳統(tǒng)時(shí)代的采鹽方式遵循經(jīng)濟(jì)最大化原則，多根據(jù)鹽湖自然狀態(tài)進(jìn)行選擇，因此該類(lèi)記錄可反演歷史時(shí)期鹽湖的水位、水量等自然狀況. 此類(lèi)記錄多出自正史、實(shí)錄和地方志等資料，單條資料出現(xiàn)的時(shí)間是具體的單一年份，容易造成該資料僅代表該年份情況而不具備代表性的誤解. 正史、實(shí)錄和地方志的編纂是為了總結(jié)此前一個(gè)時(shí)段內(nèi)的情況，這也決定了此類(lèi)記錄中的開(kāi)采方式是此前長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)的普遍方法，而非反映單一年份的情況，資料本身具有時(shí)間延續(xù)性和代表性.

資料分布時(shí)間上限為公元1265年，下限為公元1949年. 公元1500年前資料共有4條，多來(lái)源正史、實(shí)錄和全國(guó)地理總志記載，其余資料多來(lái)自公元1500年后，大量地方志資料出現(xiàn)，使記載數(shù)量明顯增多，資料質(zhì)量也較之前更高. 資料數(shù)量較小，時(shí)間分辨率較低，歷史文獻(xiàn)的編纂受到區(qū)域發(fā)展的限制明顯，數(shù)據(jù)時(shí)間分布不均勻，連續(xù)性較差，無(wú)法做到均一識(shí)別.

基于本文所選用的資料特性，本文序列重建尊重逐條資料所反映的情況，保證各條資料信息準(zhǔn)確的前提下形成各時(shí)間點(diǎn)位，對(duì)各點(diǎn)位進(jìn)行綴連，形成本文的序列.

2.2 方法

2.2.1 湖泊信息提取 本研究使用文獻(xiàn)分析方法，利用歷史學(xué)分析方法，準(zhǔn)確提取文獻(xiàn)資料記載的鹽湖信息，并通過(guò)所提取信息來(lái)轉(zhuǎn)換分析陜北定邊鹽湖群所處區(qū)域內(nèi)的干濕變化狀況.

區(qū)域第四系淺層地下水水位高低是反映該區(qū)域的氣候干濕狀況波動(dòng)的重要指標(biāo). 定邊鹽湖所處區(qū)域內(nèi)的第四系地下水位主要靠大氣降水補(bǔ)給，大氣降水是定邊鹽湖所處區(qū)域內(nèi)第四系淺層地下水補(bǔ)給的主要來(lái)源，部分地區(qū)也受深層承壓地下水補(bǔ)給，但分布十分有限[23]. 陜北定邊鹽湖所在丘間盆地?zé)o常年性地表水流入，每年有限的降水迅速滲入砂層形成地下水，一般不形成地表徑流，很快匯入洼地中心的鹽堿湖灘[20]. 在無(wú)人為調(diào)水調(diào)蓄影響的情況下，氣候干濕狀況對(duì)地下水水位具有直接的影響，氣候濕潤(rùn)時(shí)期淺層地下水水位較高，氣候干旱時(shí)期，淺層地下水水位較低.

定邊鹽湖內(nèi)的湖表鹵水水量與區(qū)域地下水位具有明確關(guān)系. 定邊鹽湖位于鹽池臺(tái)地內(nèi)流區(qū)，現(xiàn)代水網(wǎng)極不發(fā)育，全區(qū)第四系淺層地下水埋深普遍較淺. 定邊鹽湖的核心花馬池鹽湖所處的鹽場(chǎng)堡一帶，地下水埋深小于1.5 m，鹽湖邊緣附近地下水位更淺，普遍小于1 m[19]，鹽湖鹵水以第四系淺層地下水出露的形式賦存于湖盆內(nèi). 在自然狀態(tài)下，定邊鹽湖中花馬池的鹵水水位可直接視為區(qū)域第四系淺層地下水水位，鹽湖內(nèi)鹵水水量大時(shí)，淺層地下水水位高，而鹽湖鹵水量少時(shí)，淺層地下水位低. 花馬池鹽湖處于丘間盆地中最低處，整個(gè)丘間盆地的水最后都匯于此后蒸發(fā)，因此花馬池鹽湖中也留存了最厚的鹽類(lèi)沉積層. 這也表明，花馬池鹵水水位季節(jié)性變化受雨季降水影響大，但是長(zhǎng)時(shí)期的水位高低，與其所處的丘間盆地內(nèi)的水量平衡和干濕狀態(tài)關(guān)系更近，暴雨類(lèi)降水或雨季集中降水并不會(huì)影響長(zhǎng)時(shí)間段花馬池鹽湖的鹵水水位. 在無(wú)遠(yuǎn)距離調(diào)水工程影響的傳統(tǒng)時(shí)代，花馬池鹽湖的湖表鹵水水量可視為界定該區(qū)域氣候干濕變化的重要代用指標(biāo).

花馬池鹽湖為硫酸鹽型硫酸鎂亞型鹽湖，春夏季產(chǎn)鹽，秋冬季產(chǎn)芒硝[20]，其位于內(nèi)蒙古、陜西和寧夏三省交界處，11月-次年2月溫度較低，鹽湖鹵水中存在大量芒硝和冰，進(jìn)入3月份后溫度緩慢回升，冰和芒硝溶解，到4月份平均溫度達(dá)到10℃，鹵水中的固相鹽基本溶解完全，鹽湖的蒸發(fā)量主要集中在4-10月，此外的月份，溫度和日照條件皆無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)鹽的需求，石鹽開(kāi)采時(shí)間集中于4-10月這一時(shí)段. 傳統(tǒng)時(shí)代，鹽湖開(kāi)采方式是根據(jù)鹽湖長(zhǎng)期鹵水水位高低，而相應(yīng)移動(dòng)的開(kāi)采面進(jìn)行鹽生產(chǎn)，因此鹽湖開(kāi)采方式可反映鹽湖長(zhǎng)期鹵水面的情況. 歷史文獻(xiàn)記錄的開(kāi)采方式有4類(lèi)，詳見(jiàn)表4. “井鹽”、“畦鹽”、“花鹽”3種方法自唐代即采用，是鹽湖處于自然狀態(tài)下始終運(yùn)用的3種方法. 而鹽壩產(chǎn)鹽則出現(xiàn)在清代，其目的為降低雨季降水對(duì)產(chǎn)鹽的影響，降水會(huì)導(dǎo)致鹵水淡化，從而不產(chǎn)鹽，因此人類(lèi)在湖盆中修筑鹽田，田內(nèi)修筑排水溝渠，可將多余降水排出，從而保證在雨季降水偏多的情況下仍能持續(xù)采鹽，其工程介入程度不深，并未改變鹽湖鹵水提取方法，可視為“花鹽”在降雨較豐富的情況下的方法變種. 其次，這樣的工程也恰好表明利用這一方式采鹽的時(shí)段，氣候應(yīng)更加濕潤(rùn)，雨季降水量較多.

通過(guò)分析表4，發(fā)現(xiàn)花馬池鹽湖的湖表鹵水水量決定了開(kāi)采方式的選擇，當(dāng)湖內(nèi)鹵水為常年性鹵水時(shí)，需將鹵水引出池外鹽田灘曬；若湖表鹵水為季節(jié)性鹵水，且水量較小，則可在湖盆內(nèi)直接灘曬，若季節(jié)性鹵

表4 歷史文獻(xiàn)中鹽湖開(kāi)采記錄的指示意義

水豐富，則需在湖盆內(nèi)修筑鹽田，排出多余鹵水保證灘曬；若無(wú)湖表鹵水，則直接開(kāi)挖湖盆內(nèi)的鹽礦層，與本文所用資料對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本文所用資料無(wú)一記錄超出表4的范圍，可以斷定在傳統(tǒng)時(shí)代，這種關(guān)系是普遍且固定的.

綜合上述，可以建立歷史文獻(xiàn)中的鹽湖開(kāi)采方式與氣候干濕變化波動(dòng)的關(guān)系：鹽湖內(nèi)鹵水偏多，鹽湖開(kāi)采方式需人類(lèi)工程介入，表明定邊鹽湖所處區(qū)域淺層地下水水位高，指示該時(shí)段內(nèi)氣候潮濕；鹽湖內(nèi)鹵水少，開(kāi)采無(wú)需工程介入，可直接灘曬，表明區(qū)域淺層地下水水位低，指示該時(shí)段內(nèi)氣候干燥.

需指出的是，低溫和日照時(shí)間少等情況會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)量減少，從而影響湖表鹵水水量，但在采鹽的4-10月時(shí)間段內(nèi)，這種情況是極端事件，目前無(wú)法從技術(shù)上剔除這類(lèi)事件影響，但從這個(gè)意義上來(lái)講，這對(duì)我們進(jìn)行千-百年時(shí)間尺度的復(fù)原影響并不明顯.

2.2.2 定級(jí) 根據(jù)資料特點(diǎn)與數(shù)量，本文整理了公元996-1949年間歷史文獻(xiàn)中出現(xiàn)的定邊鹽湖開(kāi)采方式的記錄，采用模糊定量的方法，對(duì)不同開(kāi)采方式對(duì)應(yīng)的區(qū)域地下水水位分級(jí)處理，處理的標(biāo)準(zhǔn)為歷史文獻(xiàn)中的鹽湖開(kāi)采方式記錄的特點(diǎn)進(jìn)行判定，鹽湖開(kāi)采方式記錄共有兩類(lèi)指標(biāo)，一為鹽湖鹵水的賦存情況，一為人類(lèi)工程的介入情況. 其中歷史文獻(xiàn)中4類(lèi)明確的鹽湖開(kāi)采方式都有完整的兩類(lèi)指標(biāo)記載，因此本研究根據(jù)鹽湖開(kāi)采方式的文本記錄是否滿(mǎn)足這兩種指標(biāo)進(jìn)行分級(jí).

整理后發(fā)現(xiàn)，歷史文獻(xiàn)中還有部分表述并不清晰的模糊記錄. 此類(lèi)記錄的特點(diǎn)為表明鹽湖利用湖盆季節(jié)性鹵水灘曬產(chǎn)鹽，無(wú)法判斷鹽湖鹵水賦存情況，且人類(lèi)工程介入情況不明晰. 例如：“陜西察罕腦兒之地有大鹽池，設(shè)鹽課提舉司，撈鹽夫百余人，蠲免雜役，專(zhuān)事煎辦.(3)《明太祖實(shí)錄》，卷五九，“洪武三年十二月庚申”條，臺(tái)北，“中研院”歷史語(yǔ)言研究所編，第1148頁(yè).”該時(shí)期內(nèi)產(chǎn)鹽方式為撈鹽，即利用湖盆內(nèi)湖表鹵水生產(chǎn)，但資料內(nèi)容無(wú)法判斷鹵水多寡，無(wú)人類(lèi)工程介入情況記錄，為一條模糊記錄. 從這類(lèi)記錄的內(nèi)容特點(diǎn)分析，此類(lèi)記錄的記錄特點(diǎn)介于鹽壩產(chǎn)鹽與“花鹽”兩種方式之間，屬于鹽湖開(kāi)采記錄的中間級(jí)，故將其指示的地下水位狀況也視為中間級(jí)處理.

本文將地下水水位情況分為5級(jí)處理，其中1級(jí)、2級(jí)、4級(jí)、5級(jí)中有明確的鹵水賦存情況和人類(lèi)工程介入情況，3級(jí)為中間級(jí)，專(zhuān)為模糊記載定級(jí). 詳情見(jiàn)表5.

表5 定邊鹽湖所處區(qū)域歷史時(shí)期干濕狀況判斷指標(biāo)

3級(jí)記錄為模糊記錄，會(huì)影響序列準(zhǔn)確性，本文利用指示區(qū)域干濕狀況的資料作為輔助指標(biāo)，輔助存在3級(jí)記錄的時(shí)段定級(jí). 輔助資料選用需滿(mǎn)足區(qū)域條件和資料類(lèi)型條件，所選輔助資料出現(xiàn)的區(qū)域限制為定邊鹽湖所處的鹽池沙地內(nèi)，包括寧夏自治區(qū)鹽池縣、陜西省定邊縣，以及甘肅省環(huán)縣一部分；資料類(lèi)型為可指示區(qū)域干濕變化的人類(lèi)活動(dòng)情況，并按不同人類(lèi)活動(dòng)的需水量劃分為4類(lèi)，詳情參見(jiàn)表6. 定邊鹽湖區(qū)域內(nèi)無(wú)常年性長(zhǎng)流水，水利工程缺乏，屬于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)帶，根據(jù)不同降水情況選擇其發(fā)展的產(chǎn)業(yè)亦會(huì)發(fā)生變動(dòng). 因此，鹽池沙地內(nèi)部的農(nóng)業(yè)屯墾和牧業(yè)發(fā)展?fàn)顩r可一定意義上指示區(qū)域內(nèi)的降水情況. 為保證本文重建結(jié)果以湖泊演替為主要指標(biāo)，不受其余指標(biāo)影響，輔助指標(biāo)的運(yùn)用僅針對(duì)存在3級(jí)記錄的時(shí)段，若無(wú)3級(jí)記錄則不使用輔助指標(biāo).

綜上，具體定級(jí)方法為：1)鹽湖開(kāi)采方式資料定級(jí)以其記錄內(nèi)容滿(mǎn)足各級(jí)的鹵水賦存情況和人類(lèi)工程介入情況指標(biāo)，即可定級(jí)，無(wú)需輔助指標(biāo)參與. 2)鹽湖開(kāi)采方式資料記錄定級(jí)為3級(jí)，則根據(jù)表6標(biāo)準(zhǔn)將存在輔助資料的年份進(jìn)行升降級(jí)調(diào)整. 3)若3級(jí)記錄出現(xiàn)時(shí)間段內(nèi)無(wú)輔助資料，則仍定為3級(jí)處理.

表6 鹽池沙地農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的氣候指示意義

3 重建結(jié)果

經(jīng)過(guò)信息提取和定級(jí)處理后，各條資料出現(xiàn)年份的定級(jí)情況如表7所示. 公元1265-1949年間，共識(shí)別出5級(jí)點(diǎn)位0個(gè)、4級(jí)點(diǎn)位6個(gè)、3級(jí)點(diǎn)位4個(gè)、2級(jí)點(diǎn)位7個(gè)、1級(jí)點(diǎn)位3個(gè). 其中，3級(jí)點(diǎn)位有公元1370、1436、1673年，其中公元1370-1436年間存在輔助資料兩條，指示氣候偏濕，故將對(duì)應(yīng)公元1397、1406兩年調(diào)整為4級(jí). 公元1673年資料指示開(kāi)采方式為利用地下晶間鹵水澆曬，按標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)定為4級(jí)，但此時(shí)鹽湖面積記載僅為“周回三里”，為歷史時(shí)期最小記錄，因此對(duì)該年份干濕情況調(diào)整為3級(jí). 對(duì)照每百年資料留存情況，發(fā)現(xiàn)公元1200-1300年和公元1700-1800年內(nèi)僅有資料一條，數(shù)量明顯不足，且無(wú)法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充，故將兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)的曲線改為虛線表達(dá).

表7 公元996-1941年各年份資料定級(jí)情況

本文使用樣條曲線對(duì)各散點(diǎn)進(jìn)行連接，形成公元1265-1949年以來(lái)陜北定邊鹽湖指示的氣候干濕變化波動(dòng)圖(圖2)，曲線表達(dá)更平滑，可更清晰表達(dá)氣候波動(dòng)情況. 綜合圖2和表8分析，可將過(guò)去千年陜北定邊鹽湖區(qū)域內(nèi)氣候干濕變化特征依次表述為：1)公元1265年前后區(qū)域內(nèi)處于偏干時(shí)期. 2)12世紀(jì)末至13世紀(jì)中葉，氣候處于偏濕狀態(tài),后期有轉(zhuǎn)干跡象；3)15世紀(jì)中期至17世紀(jì)初是一個(gè)明顯的干旱期，其中公元1452-1557年氣候偏干，公元1557-1614年時(shí)干旱達(dá)到鼎盛，為1265年以來(lái)最干燥時(shí)期；4)17世紀(jì)氣候先干后濕，變化幅度較大；5)17世紀(jì)末至19世紀(jì)末，氣候平穩(wěn)，長(zhǎng)期處于偏濕狀態(tài)；6)20世紀(jì)初存在一次短暫的干濕急轉(zhuǎn)狀況，1910s氣候偏干，至1940s，氣候轉(zhuǎn)濕.

圖2 公元1265年以來(lái)定邊鹽湖指示區(qū)域干濕波動(dòng)及每百年留存資料情況

表8 公元1265年以來(lái)陜北定邊鹽湖鹵水賦存情況變化

4 討論

4.1 季風(fēng)邊緣區(qū)內(nèi)部氣候干濕變化狀況對(duì)比和差異分析

將本文重建的定邊鹽湖指示的氣候干濕變化序列與其他代用指標(biāo)建立的序列進(jìn)行對(duì)比，分析造成干濕變化波動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力因素，以及同一區(qū)域內(nèi)部的差異問(wèn)題.

前人研究表明西北地區(qū)的降水強(qiáng)弱，與夏季風(fēng)強(qiáng)弱關(guān)系緊密. 圖3中 (a)序列為Zhang等采集研究的萬(wàn)象洞WX42B 石筍δ18O同位素變化情況，以指示公元1810年以來(lái)的夏季風(fēng)強(qiáng)弱變化序列. 比對(duì)發(fā)現(xiàn)，定邊鹽湖水位變化指示出過(guò)去千年內(nèi)共存在4個(gè)濕潤(rùn)時(shí)期和3次干旱時(shí)期. 其中，濕潤(rùn)期和干旱期都與(a)序列呈現(xiàn)的趨勢(shì)相同，表明定邊鹽湖所在區(qū)域的氣候干濕變化與夏季風(fēng)的強(qiáng)弱有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，有高度一致性. 具體表現(xiàn)為東亞夏季風(fēng)強(qiáng)時(shí)，陜北鹽湖所在區(qū)域較濕潤(rùn)，反之則相反. 可判斷夏季風(fēng)強(qiáng)度是影響定邊鹽湖所處區(qū)域干濕變化的主要原因.

季風(fēng)邊緣區(qū)內(nèi)部存在一定的差異性. 圖3中(b)、(c)序列資料采集于岱海盆地，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市涼城縣，與定邊鹽湖統(tǒng)屬中國(guó)季風(fēng)邊緣區(qū)，但定邊鹽湖位置靠西，岱海則位于東部. (b)序列為利用岱海孢粉資料中蒿、藜百分比含量對(duì)應(yīng)作出的蒿/藜比值曲線，一般認(rèn)為與藜科植物相比，蒿屬植物生存環(huán)境稍濕潤(rùn)一些，而藜科植物則多適應(yīng)更干旱的生態(tài)環(huán)境，蒿/藜比值可作為一類(lèi)代用指標(biāo)表示區(qū)域的氣候干濕狀況. 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，定邊鹽湖所在區(qū)域與岱海盆地在過(guò)去1000 a中氣候干濕變化的趨勢(shì)有明顯的一致性，其波動(dòng)狀況與定邊鹽湖的鹵水水位變化狀況基本保持一致，證明兩地氣候在過(guò)去千年的氣候干濕變化趨基本相同. 但1841年后，岱海蒿/藜比值曲線有一個(gè)明顯迅速的下降，而定邊鹽湖變化曲線相較存在遲緩，造成1841-1913年間的變化兩條曲線變化趨勢(shì)不一致. 這是本文使用資料的響應(yīng)延后性造成，本文所用文獻(xiàn)多為地方志，資料編纂并非逐年，而是階段性編修，存在響應(yīng)延后的情況.

圖3 與同區(qū)域不同資料系統(tǒng)重建序列對(duì)比(深色區(qū)域?yàn)槎ㄟ咞}湖指示的濕潤(rùn)時(shí)期，淺色區(qū)域?yàn)槎ㄟ咞}湖指示的干旱時(shí)期. (a)為萬(wàn)象洞WX42B石筍 δ18O同位素變化序列，粗黑線為30 a滑動(dòng)平均曲線，細(xì)黑線為10 a滑動(dòng)平均曲線；(b)為孢粉記錄重建的岱海盆地過(guò)去1500 a間的降水量重建序列; (c)為岱海盆地孢粉資料中的蒿藜比值變化序列; (d)為利用歷史文獻(xiàn)重建的中國(guó)西北季風(fēng)邊緣區(qū)干濕指數(shù)序列, 粗黑線為30 a滑動(dòng)平均曲線，細(xì)黑線為逐年變化曲線; (e)為本文重建結(jié)果 [24-26])

圖3中(c) 序列為利用孢粉資料重建的岱海盆地過(guò)去1500 a降水量變化情況. 可發(fā)現(xiàn)岱海盆地的降水量序列與定邊鹽湖水位變化序列兩條曲線存在差異，同一時(shí)段的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不明確. 岱海盆地與定邊鹽湖直線距離相隔549 km，且兩湖所處的局地環(huán)境存在差異，降水序列有所異同是有可能的. 但有一關(guān)鍵點(diǎn)需要提出，本文重建的定邊鹽湖演變序列不存在統(tǒng)一的時(shí)間分辨率，而岱海降水量變化序列的理論時(shí)間分辨率達(dá)到22 和34 a，導(dǎo)致兩條序列在一些特定時(shí)間段上存在不一致. 此外，本文所用資料以文獻(xiàn)資料為主，一些變化點(diǎn)，會(huì)因文獻(xiàn)編修情況限制無(wú)法及時(shí)記錄，或未記錄，無(wú)法對(duì)變化做出響應(yīng)，變化時(shí)間點(diǎn)存在提前或延后，這在與其他序列對(duì)比的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)，文獻(xiàn)資料記錄的部分內(nèi)容不真實(shí)和時(shí)間不確定，造成了本文重建序列的不確定，現(xiàn)有技術(shù)手段無(wú)法對(duì)此類(lèi)不確定性進(jìn)行修正，故暫時(shí)無(wú)法避免.

針對(duì)定邊鹽湖所在區(qū)域氣候干濕變化的研究，不同資料類(lèi)型得出的結(jié)果也有一定的區(qū)別. 圖3中(d)序列以歷史文獻(xiàn)中的水旱災(zāi)害史料為核心重建，其利用《中國(guó)三千年氣象記錄總集》、《西北災(zāi)荒史》等資料，選取中國(guó)西北季風(fēng)邊緣區(qū)內(nèi)甘肅東南部、寧夏省、陜西西北部以及內(nèi)蒙古部分地區(qū)21個(gè)府級(jí)(統(tǒng)縣)政區(qū)站點(diǎn)內(nèi)的文獻(xiàn)資料，并依照干濕指數(shù)得計(jì)算方法得出相關(guān)數(shù)據(jù)，并形成逐年變化序列. 過(guò)去千年干濕變化的總體趨勢(shì)上，干濕指數(shù)序列與定邊鹽湖鹵水水位序列基本保持一致，但在局部變化上有所出入. 干濕指數(shù)序列指示西北地區(qū)最干旱時(shí)期為公元1500年前后，在公元1600-1700年間氣候波動(dòng)較大，總體偏濕，過(guò)去千年西北的干濕變化大體以公元1500年為界，1500年前較干，而1500年后較濕. 而定邊鹽湖則指示公元1600年前后為區(qū)域內(nèi)最干旱時(shí)期，后突然轉(zhuǎn)濕，過(guò)去千年有3次明顯分異，分別以公元1300年前后和公元1600年前后為界.

圖3中(d)、(e)兩條曲線在公元1500-1600年間的波動(dòng)狀況反映情況存在矛盾. 分析發(fā)現(xiàn)，干濕指數(shù)序列基于農(nóng)業(yè)收成資料形成，數(shù)據(jù)采集區(qū)域大，包含整個(gè)西北疾風(fēng)邊緣區(qū)21個(gè)縣級(jí)行政區(qū)，區(qū)域范圍內(nèi)除農(nóng)牧交錯(cuò)帶外，還有一些灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)存在，文獻(xiàn)記錄受人類(lèi)活動(dòng)影響較大. 其中所采集范圍內(nèi)的銀川站、延安站等農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)人類(lèi)工程設(shè)施較多，降低了氣候干濕變動(dòng)對(duì)農(nóng)業(yè)的影響，且這類(lèi)灌溉農(nóng)業(yè)為主的站點(diǎn)保存資料較農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)資料多，會(huì)影響重建結(jié)果客觀性；其次，干濕指數(shù)序列在公元1600-1700年間的數(shù)據(jù)量較其余時(shí)段數(shù)據(jù)明顯較少，且數(shù)據(jù)波動(dòng)很大，該序列通過(guò)取滑動(dòng)平均值的方法，容易對(duì)該時(shí)段出現(xiàn)的極值判斷出現(xiàn)偏差. 定邊鹽湖重建序序列所用指標(biāo)，其本質(zhì)上是一種可以指示區(qū)域地下水位的代用指標(biāo)，其較水旱災(zāi)害資料更客觀，在一定程度上可彌補(bǔ)水旱資料的判斷誤區(qū)，對(duì)該區(qū)域的干濕變化狀態(tài)有更清晰的表達(dá).

4.2 不同區(qū)域氣候干濕狀況變化差異

本文選擇東部季風(fēng)區(qū)、非季風(fēng)區(qū)以及西風(fēng)季風(fēng)交錯(cuò)區(qū)的氣候干濕波動(dòng)重建序列與本文重建結(jié)果對(duì)比，分析中國(guó)西北的季風(fēng)邊緣區(qū)氣候干濕變化與其他區(qū)域干濕波動(dòng)的差異性.

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，圖4中(a)序列表示Zheng等重建的東部季風(fēng)區(qū)氣候干濕變化狀況[27]，反映了中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)的氣候干濕變化，與定邊鹽湖所在區(qū)域的干濕變化序列在過(guò)去千年中，濕潤(rùn)時(shí)期出現(xiàn)時(shí)間較為一致. 其中公元1400年前后、公元1800年前后的兩個(gè)濕潤(rùn)時(shí)期序列波動(dòng)趨勢(shì)相同，表明濕潤(rùn)時(shí)期夏季風(fēng)強(qiáng)度較高，東部季風(fēng)區(qū)范圍內(nèi)整體較濕潤(rùn). 而定邊鹽湖指示為干旱狀態(tài)的時(shí)期，東部季風(fēng)區(qū)則處于一個(gè)較濕潤(rùn)的情況，例如公元1300年前后、公元1600年前后和公元1900年前后時(shí)段內(nèi)，兩條曲線表達(dá)的趨勢(shì)相反. 表明夏季風(fēng)強(qiáng)度減弱后，對(duì)季風(fēng)邊緣區(qū)的影響強(qiáng)度明顯大于季風(fēng)區(qū)核心區(qū)域.

圖4中(b)序列為邵雪梅等重建的柴達(dá)木盆地東北部降水量波動(dòng)序列[28]，指代的是非季風(fēng)區(qū)的氣候干濕變化情況. 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩條曲線沒(méi)有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，表明影響兩區(qū)域氣候干濕的因素并不相同，季風(fēng)邊緣區(qū)與非季風(fēng)區(qū)的氣候干濕變化有很大的差異.

同樣的情況發(fā)生在定邊鹽湖與青海湖的對(duì)比當(dāng)中，圖4中(c)序列為沈吉等重建的千年來(lái)青海湖沉積記錄中的湖芯碳酸鹽變化序列[15]，指代東南、西南季風(fēng)與西風(fēng)帶交匯區(qū)域的干濕變化序列. (c)、(d)兩條序列對(duì)比可知，兩條序列顯示的濕潤(rùn)期有較好的一致性，但在干旱期內(nèi)則出現(xiàn)了相反的情況. 青海湖所在區(qū)域?yàn)榧撅L(fēng)和西風(fēng)交替控制區(qū)域，影響其氣候干濕變化的因子較多且復(fù)雜，而定邊鹽湖則深處內(nèi)陸，影響其降水的因子比較單一，從而影響了兩條路曲線的趨勢(shì)變化.

圖4 與不同區(qū)域氣候干濕變化序列對(duì)比 (深色區(qū)域?yàn)槎ㄟ咞}湖指示的濕潤(rùn)時(shí)期，淺色區(qū)域?yàn)槎ㄟ咞}湖指示的干旱時(shí)期. (a)為歷史文獻(xiàn)重建的過(guò)去1500 a東部季風(fēng)區(qū)干濕指數(shù)變化序列; (b)序列為利用樹(shù)輪資料重建的柴達(dá)木盆地東北部降水量波動(dòng)序列; (c)為千年來(lái)青海湖湖泊沉積記錄中的的湖芯碳酸鹽變化序列; (d)序列為本文重建結(jié)果[15,27-28])

需要明確的是柴達(dá)木樹(shù)輪、東部歷史文獻(xiàn)和青海湖沉積3種資料所指代的要素并非完全是氣候干濕變化指標(biāo)，影響其變化的因素較多，物理機(jī)制復(fù)雜，故其表示的干濕狀態(tài)并不明確. 而定邊鹽湖鹵水水位演變的影響因素相較簡(jiǎn)單，所指代的情況直接指向氣候干濕變化，是一種指示意義更明確、準(zhǔn)確可靠的代用指標(biāo).

5 結(jié)論

1) 公元1265-1949年陜北定邊鹽湖鹵水水位演變序列可較好指示鹽湖所處區(qū)域干濕變化波動(dòng)狀況. 公元1265-1949年間共存在2個(gè)濕潤(rùn)期和3個(gè)干旱期. 其中，公元1557-1614年為公元1265年以來(lái)最干旱時(shí)期，這一情況在旱澇史料記錄中表達(dá)不明確.

2) 影響中國(guó)西北季風(fēng)邊緣區(qū)干濕狀態(tài)波動(dòng)的原因?yàn)闁|亞夏季風(fēng)的強(qiáng)弱變化，影響因子單一，季風(fēng)邊緣區(qū)內(nèi)部的干濕狀態(tài)變化趨勢(shì)基本相同.

3) 歷史文獻(xiàn)中記載的湖泊演變信息是一種有效的自然證據(jù)，可為季風(fēng)邊緣區(qū)湖泊研究提供新的數(shù)據(jù). 但受限于歷史文獻(xiàn)的數(shù)量和質(zhì)量，該類(lèi)數(shù)據(jù)時(shí)間連續(xù)性較差，若能與傳統(tǒng)湖泊沉積資料有效結(jié)合，會(huì)具有更廣闊的研究前景.