撫仙湖沉積物多指標(biāo)記錄的過(guò)去5000年湖泊環(huán)境變化*

楊春和，楊 歡，鄭平波，段立曾，張曉楠，張虎才，沈才明，孫惠玲

(1:云南師范大學(xué)地理學(xué)部，云南省高原地理過(guò)程與環(huán)境變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650500)(2:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地理與信息工程學(xué)院，流域關(guān)鍵帶演化湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074)(3:云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，高原湖泊生態(tài)與污染治理研究院，昆明 650504)

新生代以來(lái)伴隨著青藏高原的不斷隆升，與其相鄰的云貴高原地區(qū)發(fā)育了眾多的構(gòu)造斷陷湖泊[1].這些封閉、半封閉的高原湖泊具有匯水面積小、入湖河流短、湖水較深的特點(diǎn)，因而產(chǎn)生了沉積連續(xù)、沉積速率較大且對(duì)區(qū)域環(huán)境變化響應(yīng)尤為敏感的沉積物，在重建各種時(shí)間尺度的環(huán)境演化序列上具有其他沉積載體無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)[2]，使它成為揭示湖區(qū)古氣候和環(huán)境變化的指示器[3].西南季風(fēng)作為亞洲季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的重要組成部分，其強(qiáng)弱進(jìn)退不僅影響著云貴高原大氣環(huán)流的水汽輸送、能量傳輸和季節(jié)降水，同時(shí)也使得生態(tài)環(huán)境對(duì)其產(chǎn)生敏感快速的響應(yīng).目前在該區(qū)域已經(jīng)開(kāi)展了不同湖泊沉積物的孢粉、硅藻、元素地球化學(xué)和生物地球化學(xué)等方面的工作，很好地揭示了全新世以來(lái)西南季風(fēng)演化和山地植被的演替過(guò)程[4-11]以及中晚全新世以來(lái)的氣候突變事件[5-6,12-13]和人類(lèi)活動(dòng)[14-16].然而，由于指標(biāo)差異、年代誤差和人類(lèi)活動(dòng)的擾動(dòng)，我國(guó)西南季風(fēng)影響區(qū)內(nèi)不同湖泊環(huán)境對(duì)于氣候突變事件的響應(yīng)程度各不相同，需要更多可靠的重建記錄來(lái)深入探究.

本研究以云貴高原地區(qū)深水湖泊撫仙湖沉積物為研究對(duì)象，通過(guò)分析沉積物中正構(gòu)烷烴、色度、總有機(jī)碳等環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)，重建了過(guò)去5000年以來(lái)?yè)嵯珊蛔兓⑸飦?lái)源變化特征和快速氣候突變事件，并初步探究其可能的驅(qū)動(dòng)原因.

1 研究區(qū)域概況

撫仙湖(24°21′～24°38′N(xiāo)，102°49′～102°57′E)位于云南省玉溪市，海拔1722.5 m，水域面積212 km2，東西寬約6.7 km，南北長(zhǎng)31.5 km，呈“倒葫蘆狀”；平均水深95.2 m，最深處可達(dá)158.9 m，是我國(guó)最大的深水寡營(yíng)養(yǎng)淡水湖泊之一，水資源儲(chǔ)存量占全國(guó)淡水總量的9.2%[17-18].目前，撫仙湖沿岸只有尖山大河、梁王河、東大河和牛魔大河等幾條穩(wěn)定的入湖河流.撫仙湖位于我國(guó)的西南季風(fēng)區(qū)，屬于亞熱帶高原半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候.全年平均氣溫15.5℃，1月平均氣溫3.8℃，7月平均氣溫20.5℃，年平均降水量為879.1 mm，5月下旬至10月為雨季[19].流域內(nèi)土壤以紅壤為主，棕壤次之，土壤隨海拔分異明顯.流域植被存在自然植被和人工植被2種類(lèi)型.在自然植被中，云南松分布在海拔較低的區(qū)域，華山松分布于海拔相對(duì)較高的區(qū)域，灌草叢相間分布于其中；在人工植被中，存在水田栽培植被、旱作植被、經(jīng)濟(jì)林等.撫仙湖屬于斷陷湖泊，主斷裂帶沿東北至西南方向, 湖的南、北兩岸各形成沖積性平緩岸帶；而在東、西兩岸，浪蝕作用導(dǎo)致湖岸峭壁直逼湖邊；撫仙湖大部分的湖岸為陡峭的巖石，水面基本無(wú)自然生長(zhǎng)的大型挺水植物分布，以沉水植物為主[20].優(yōu)勢(shì)種為黑藻(Hydrillaverticillata)、輪葉狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、篦齒眼子菜(Potamogetonpectinatus)、金魚(yú)藻(Ceratophyllumdemer)和苦草(Vallisnerianatans).

2 樣品采集與處理

2.1 樣品采集

2013年8月，在撫仙湖西南側(cè)水深約85 m處使用UWITEC平臺(tái)鉆取校正長(zhǎng)度為245 cm的FXH-6巖芯(位置見(jiàn)圖1)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后以1 cm間隔分樣、冷凍干燥保存.2016年7月分別在撫仙湖流域采集了19個(gè)土壤樣品(圖1)；自撫仙湖東岸沿水深梯度變化采集不同水深處的5個(gè)湖泊表層沉積物樣品(圖1)；隨機(jī)重復(fù)采集7種典型沉水植物，包括絲藻(Ulothrixsp.)、穗狀狐尾藻(Myriophyllumspicatum)、金魚(yú)藻(Ceratophyllumdemersum)、輪藻(Charasp.)、絲葉眼子菜(Potamogetonfiliformis)、光葉眼子菜(P.lucens)和苦草(Vallisneriaspiralis)；同時(shí)在鉆孔位置附近水深85 m和100 m處用采水器采集兩個(gè)水柱垂直剖面水樣(20 L，10 m間隔，共20個(gè))，現(xiàn)場(chǎng)用預(yù)先灼燒過(guò)的0.7 μm的GF/C Whatman玻璃纖維濾膜過(guò)濾水樣得到懸浮顆粒物(suspended particulate matter, SPM)樣品.

圖1 撫仙湖采樣點(diǎn)示意

2.2 樣品處理和測(cè)定

正構(gòu)烷烴前處理和測(cè)定在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：選取研磨至約180 μm以下樣品放入離心管內(nèi)，用二氯甲烷∶甲醇(體積比為9∶1)混合溶劑對(duì)樣品進(jìn)行超聲萃取，得到的萃取液放在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮；后將濃縮后的萃取液轉(zhuǎn)移至細(xì)胞瓶中晾干；樣品有機(jī)提取液用層析柱進(jìn)行組分分離.正己烷淋洗分離得到烷烴組分.利用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)正構(gòu)烷烴進(jìn)行測(cè)定.GC-MS分析條件：氣相色譜型號(hào)為HP6890，質(zhì)譜儀型號(hào)為HP5973；色譜柱為HP-5MS石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為氦氣；進(jìn)樣口溫度300℃；進(jìn)樣量1 μL；升溫過(guò)程：初始溫度為70℃，升溫速率3℃/min；終溫300℃，終溫恒溫持續(xù)20 min；質(zhì)譜條件：電子轟擊源，電離能量70 eV；GC與MS接口溫度為280℃[21].

色度測(cè)定使用日本柯尼卡美能達(dá)公司的CR-10土色儀.將碾磨均勻(用孔徑為0.15 mm過(guò)篩)的沉積物樣品置于50℃的恒溫箱烘干，在室溫下取5 g放于白色參照色板上，壓實(shí)和壓平后，隨機(jī)取3個(gè)區(qū)域用土色儀進(jìn)行測(cè)量，最終獲得樣品色度參數(shù)的平均值.

3 研究結(jié)果

3.1 年代測(cè)定

FXH-6鉆孔的年代測(cè)定由BETA實(shí)驗(yàn)室采用AMS14C測(cè)年獲得[22](表1).測(cè)年樣品分別為巖芯柱3、56、99、149、203和244 cm處的6個(gè)全有機(jī)沉積物樣品；表層3 cm處接近現(xiàn)代碳水平，因此認(rèn)為撫仙湖沒(méi)有碳庫(kù)效應(yīng).年代校正使用intcal20校正[23]，年代深度模型使用Bacon2.2建立[24]，得到FXH-6鉆孔的年代框架(圖2).FXH-6沉積鉆孔的巖性特征表現(xiàn)出明顯的3個(gè)階段：階段Ⅰ(5000-2300 cal a BP)，沉積物呈現(xiàn)灰棕色粉砂質(zhì)黏土；階段Ⅱ(2300-2000 cal a BP)，沉積物為紅棕色粉砂質(zhì)黏土；階段Ⅲ(2000 cal a BP至今)，沉積物為磚紅色粉砂質(zhì)黏土.

圖2 撫仙湖巖芯FXH-6孔的年齡-深度關(guān)系[22]

3.2 現(xiàn)代樣品正構(gòu)烷烴分布特征

Ficken等[25]提出Paq指數(shù)能夠反映出湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)中陸源與內(nèi)源輸入的相對(duì)變化；Paq>0.4，有機(jī)質(zhì)主要由沉水、漂浮植物輸入，0.1

圖3 撫仙湖流域表層土壤(a)、沉水植物(b)、水柱懸浮顆粒物(c)、湖泊表層沉積物(d)的正構(gòu)烷烴分布特征(Paq =(n-C23+n-C25)/(n-C23+n-C25+n-C29+n-C31))

3.3 鉆孔FXH-6沉積物中正構(gòu)烷烴分布特征

鉆孔FXH-6沉積物中正構(gòu)烷烴的分布模式如圖4所示，總體上，撫仙湖FXH-6沉積柱與表層沉積物中正構(gòu)烷烴的分布模式相似，短鏈部分(圖4a)始終以n-C17為優(yōu)勢(shì)峰，無(wú)明顯的奇偶優(yōu)勢(shì)；中長(zhǎng)鏈部分(圖4b)呈現(xiàn)典型的雙峰分布模式，奇偶優(yōu)勢(shì)明顯.隨著沉積物巖性的動(dòng)態(tài)變化，中長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴的優(yōu)勢(shì)峰也相應(yīng)發(fā)生改變：階段Ⅰ，以n-C23和n-C29為優(yōu)勢(shì)峰，Paq平均值為0.50；階段Ⅱ，也是以n-C23和n-C29為優(yōu)勢(shì)峰，Paq平均值為0.49，與階段Ⅰ的結(jié)果較相似；階段Ⅲ則明顯不同，中長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴的雙峰優(yōu)勢(shì)除了n-C23以外，n-C31和n-C29的相對(duì)豐度均較高，且高于n-C23的相對(duì)豐度，Paq平均值為0.38.

圖4 撫仙湖沉積物FXH-6孔正構(gòu)烷烴在不同階段的含量分布模式(a列為完整的正構(gòu)烷烴分布模式；b列為中長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴(≥n-C23)分布模式；階段Ⅰ為5000-2300 cal a BP，階段Ⅱ?yàn)?300-2000 cal a BP，階段Ⅲ為2000 cal a BP至今)

3.4 鉆孔FXH-6沉積物色度分布特征

沉積物色度指示沉積物的顏色變化，其主要利用由亮度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*)組成的CIE表色系統(tǒng)來(lái)描述沉積物色度的變化.L*是描述沉積物明暗程度，L*值在0(黑)～100(白)范圍內(nèi)變化，L*值與沉積物濕度、碳酸鹽含量變化有關(guān)，L*值高，表明氣候寒冷干燥，碳酸鹽含量高[26-27].a*值一般在-60(綠)～+60(紅)范圍內(nèi)變化.通常a*值與含F(xiàn)e2+、Fe3+礦物及碳酸鎂含量有關(guān)，與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系[28-29].b*在-60(藍(lán))～+60(黃)范圍內(nèi)變化，b*值受到不同價(jià)態(tài)鐵離子的氫氧化合物含量影響，常與湖泊水位和濕度變化有關(guān)，進(jìn)一步反映湖泊沉積氧化-還原環(huán)境；b*值高，湖泊沉積處于氧化環(huán)境，水位低；b*值低，湖泊沉積處于還原環(huán)境，水位高[30-33].撫仙湖FXH-6孔沉積物顏色變化明顯，其色度a*、b*、L*值結(jié)果如圖5所示.總體上，a*、b*值變化趨勢(shì)一致，呈明顯上升趨勢(shì)，L*變化與a*、b*值變化趨勢(shì)相反，呈逐漸下降趨勢(shì).階段Ⅰ，a*、b*值呈低值，L*值為高值，都較為穩(wěn)定；階段Ⅱ，a*、b*值迅速上升至高值，而L*值迅速降低；階段Ⅲ，a*、b*值呈高值，L*值為低值，a*、b*值在高值范圍內(nèi)波動(dòng)上升，L*值在低值內(nèi)頻繁波動(dòng).

圖5 撫仙湖FXH-6孔色度a*、b*、L*指標(biāo)變化特征

4 分析與討論

4.1 撫仙湖沉積物中正構(gòu)烷烴指示意義

由現(xiàn)代樣品(圖3)和FXH-6沉積鉆孔(圖4)的正構(gòu)烷烴分布結(jié)果可知，撫仙湖表層沉積物和鉆孔沉積物都具有極高的n-C17相對(duì)豐度，而流域表層土壤、水體懸浮顆粒物、沉水植物的正構(gòu)烷烴的n-C17相對(duì)豐度接近于零.說(shuō)明陸源土壤、內(nèi)源水生大型植物、浮游植物均不是沉積物中正構(gòu)烷烴n-C17的主要貢獻(xiàn)者.雖然，沉積物中短鏈正構(gòu)烷烴n-C17也有可能受到石油烴類(lèi)污染，但是，一般出現(xiàn)石油烴類(lèi)污染的沉積物會(huì)具有兩大特征：一是表層更易檢測(cè)出石油烴類(lèi)污染；二是它多集中于石油開(kāi)采區(qū)、渡船較為頻繁的水域[34-36].撫仙湖FXH-6孔在整個(gè)中晚全新世階段持續(xù)出現(xiàn)以n-C17為優(yōu)勢(shì)峰的分布模式，在此時(shí)期內(nèi)撫仙湖流域并未有油氣船舶大規(guī)模使用現(xiàn)象；可排除石油烴類(lèi)污染是撫仙湖沉積物短鏈正構(gòu)烷烴n-C17的來(lái)源.另一方面，Van Bree等[37]對(duì)東非查拉湖現(xiàn)代過(guò)程的研究證實(shí)短鏈正構(gòu)烷烴n-C19主要來(lái)源于藍(lán)細(xì)菌；此外，Johnson和Calde等[38]發(fā)現(xiàn)湖泊沉積界面的微生物降解轉(zhuǎn)化作用可導(dǎo)致正構(gòu)烷烴分布奇偶優(yōu)勢(shì)不明顯.張永東等[39]對(duì)撫仙湖近百年沉積物中烷烴的研究發(fā)現(xiàn)，高豐度的C2n化合物與支鏈烷烴可能源于在撫仙湖含氧量低的沉積環(huán)境中改造藻類(lèi)的異養(yǎng)細(xì)菌.說(shuō)明撫仙湖底部的沉積環(huán)境可能存在對(duì)初級(jí)有機(jī)質(zhì)的降解改造.Li等[40]的研究也指出沉積物在缺氧條件下，僅有短鏈正構(gòu)烷烴會(huì)被微生物降解大量產(chǎn)生，而幾乎不降解產(chǎn)生長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴.綜合推斷，撫仙湖沉積物的短鏈正構(gòu)烷烴n-C17組分很有可能是來(lái)源于撫仙湖中藍(lán)細(xì)菌和低含氧量的沉積界面改造其他有機(jī)化合物降解而成.

在排除短鏈正構(gòu)烷烴的干擾之后，由現(xiàn)代流域土壤、沉水植物、水柱懸浮顆粒物、湖泊表層沉積物中正構(gòu)烷烴分布的對(duì)比結(jié)果(圖3)可知，湖泊表層沉積物(圖3d)中正構(gòu)烷烴呈現(xiàn)以n-C31和n-C23為優(yōu)勢(shì)峰的雙峰型分布模式，與流域表層土壤(陸源高等植物)來(lái)源(單峰，n-C31相對(duì)豐度最高)和沉水植物來(lái)源(單峰，n-C23相對(duì)豐度最高)的正構(gòu)烷烴分布特征(圖3a,3b)一一對(duì)應(yīng).雖然湖泊表層沉積物中長(zhǎng)鏈n-C27和n-C29正構(gòu)烷烴也具有較高的相對(duì)豐度.但以浮游生物為來(lái)源的水柱懸浮顆粒物(圖3c)也具有較高豐度的長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴單化合物(n-C29、n-C27)，使得沉積物中的n-C27和n-C29正構(gòu)烷烴來(lái)源相對(duì)復(fù)雜.而沉積物中n-C31和n-C23正構(gòu)烷烴的指示來(lái)源都相對(duì)單一，流域表層土壤(陸源高等植物)和沉水植物都呈現(xiàn)極高的單一優(yōu)勢(shì)峰(n-C31和n-C23).因此，沉積物中正構(gòu)烷烴單化合物(n-C31、n-C23)可以用來(lái)指示撫仙湖中陸源土壤(陸源高等植物)和內(nèi)源沉水植物輸入有機(jī)質(zhì)的情況.

研究發(fā)現(xiàn)，沉水植物的生物量雖然受到光強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)鹽、底質(zhì)、水溫和懸浮物等多項(xiàng)環(huán)境因子的調(diào)控[41-44]，但是光照強(qiáng)度是最主要的限制因子[45].撫仙湖是斷陷而成的貧營(yíng)養(yǎng)深水湖泊, 湖泊水體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限，水體透明度較高，使得沉水植物分布深度相應(yīng)增加[20]；但是撫仙湖湖岸陡峭，湖泊水位變化極易對(duì)沉水植物分布區(qū)域產(chǎn)生影響，又使得沉水植物的分布在一定程度上受限于撫仙湖水位變化.根據(jù)近25年撫仙湖水位變化[46]與沉水植物生物量[43,47]的正相關(guān)關(guān)系(圖6)可知，沉水植物生物量變化可敏感響應(yīng)撫仙湖水位變化.由于撫仙湖沉積物中正構(gòu)烷烴n-C23以及Paq值又指示沉水植物輸入量，因此在撫仙湖中，沉積物中的正構(gòu)烷烴n-C23或Paq值的增加，可間接指示沉水植物生物量的增加以及撫仙湖水位的上升.

圖6 撫仙湖1988-2013年水位變化[46]與沉水植物總生物量變化[47]趨勢(shì)

4.2 湖泊環(huán)境對(duì)氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的響應(yīng)

基于撫仙湖FXH-6孔沉積物Paq值(圖7a)、正構(gòu)烷烴n-C23和n-C31濃度(圖7c)及其相對(duì)豐度比值(圖7b)、總氮(TN)[22](圖7d)、總有機(jī)碳(TOC)[22](圖7e)、色度a*和b*(圖7f，7g)與FXH-1孔沉積物中禾本科植物孢粉通量指標(biāo)[7](圖7h)的對(duì)比分析，撫仙湖湖泊環(huán)境近5000年以來(lái)的重建結(jié)果如下：

圖7 撫仙湖FXH-6孔正構(gòu)烷烴Paq指數(shù)(a)、n-C23/n-C31相對(duì)豐度比值(b)、n-C23和n-C31含量(c)、TN[22](d)、TOC[22](e)、色度a*(f)和b*(g)與撫仙湖FXH-1孔禾本科植物孢粉通量[7](h)變化對(duì)比分析

階段Ⅰ(5000-2300 cal a BP)，Paq值在大于0.4的范圍波動(dòng)，平均值為0.5，處于整個(gè)巖芯的高值階段；平均碳鏈長(zhǎng)度ACL的平均值為28.6，正構(gòu)烷烴單化合物n-C23含量明顯高于n-C31含量，使得n-C23/n-C31比值均大于1，也處于整個(gè)巖芯的高值階段，且具有與Paq一致的變化趨勢(shì).同時(shí)，TN、TOC含量也穩(wěn)定在整個(gè)沉積物鉆孔的高值階段，說(shuō)明水生內(nèi)源植物對(duì)撫仙湖沉積物中有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)明顯高于陸源植物.由于現(xiàn)代數(shù)據(jù)證明，高生物量的內(nèi)源沉水植物指示撫仙湖的高水位環(huán)境，所以，正構(gòu)烷烴的各指標(biāo)都反映了階段Ⅰ的撫仙湖高水位湖泊環(huán)境.另外，色度指標(biāo)a*、b*的相對(duì)低值也指示湖泊在該階段處于還原態(tài)的沉積環(huán)境，指示撫仙湖水位相對(duì)較高，與正構(gòu)烷烴指標(biāo)的指示意義相吻合.禾本科植物孢粉通量非常保持在低值則說(shuō)明該階段人類(lèi)活動(dòng)影響微弱.

階段Ⅱ(2300-2000 cal a BP)，F(xiàn)XH-6孔的各有機(jī)和無(wú)機(jī)指標(biāo)都呈現(xiàn)銳增或銳減趨勢(shì)，包括穩(wěn)定碳同位素結(jié)果[22]，說(shuō)明撫仙湖沉積環(huán)境發(fā)生快速變化.TN、TOC含量分別減少了約0.2%和3%，表明湖泊沉積物中的有機(jī)質(zhì)含量在迅速減少.Paq值從0.6降至0.4左右，平均值為0.49，ACL平均值為28.7，正構(gòu)烷烴n-C23的絕對(duì)含量(圖7c)從約3 μg/g減少至0.8 μg/g，遠(yuǎn)高于陸源輸入植物(n-C31)的降幅(約1 μg/g)，顯示內(nèi)源輸入的沉水植物降幅最大.內(nèi)源沉水植物輸入的銳減間接指示撫仙湖水位的快速下降.同時(shí)，色度a*、b*值快速增加，也意味著水位迅速降低，湖泊沉積環(huán)境由還原態(tài)向氧化態(tài)過(guò)渡.當(dāng)然，各指標(biāo)的快速變化，尤其是TOC指標(biāo)的快速減少，可能也與水位快速變化期湖泊分層不穩(wěn)定有關(guān).湖泊水位的快速變化擾亂了湖底沉積環(huán)境的氧化條件，從而使得湖泊內(nèi)源生物的類(lèi)型和生物量相應(yīng)改變，進(jìn)而影響TOC的來(lái)源和保存條件.另外，禾本科植物孢粉通量緩慢增加則說(shuō)明與農(nóng)業(yè)活動(dòng)相關(guān)的人類(lèi)擾動(dòng)在這一時(shí)期初步開(kāi)始影響流域土壤侵蝕.

階段Ⅲ(2000 cal a BP至近現(xiàn)代)，Paq值基本都在小于0.4的范圍波動(dòng)，平均值為0.38；指示內(nèi)源水生植物輸入比例明顯下降.ACL平均值為29.3，明顯高于階段Ⅰ的28.6，長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴平均鏈長(zhǎng)的增加也間接指示了陸源植物輸入比例增加.除近現(xiàn)代樣點(diǎn)以外，n-C23/n-C31比值在該階段均小于1，正構(gòu)烷烴n-C23含量相對(duì)階段Ⅰ明顯減少，n-C31含量相對(duì)階段Ⅰ變幅不大.所以，TN、TOC在該階段始終保持低值的原因可能與n-C23指示的內(nèi)源沉水植物明顯減少有關(guān)；與此同時(shí)，陸源植物的輸入量實(shí)際上并沒(méi)有顯著變化.結(jié)合Paq值和n-C23/n-C31比值所反映的撫仙湖沉水植物與湖泊水位的關(guān)系，說(shuō)明該階段撫仙湖呈相對(duì)低水位.色度指標(biāo)a*、b*值均表現(xiàn)為相對(duì)高值，指示湖泊在該階段處于氧化條件的沉積環(huán)境，撫仙湖水位相對(duì)較低.另外，禾本科植物的孢粉通量自階段Ⅱ末期以來(lái)呈現(xiàn)大幅度上升(圖7h)，指示該階段撫仙湖流域內(nèi)加劇的人類(lèi)活動(dòng)擾動(dòng).距撫仙湖不遠(yuǎn)的滇池[48]、星云湖[49]、洱海[50]沉積物均記錄到2000 aBP以來(lái)加劇的人類(lèi)活動(dòng).說(shuō)明以禾本科植物為主的農(nóng)業(yè)發(fā)展，使得地表土壤侵蝕加強(qiáng)，裸露地表增加，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)入湖泊的碎屑物質(zhì)增加(a*、b*值較高)，陸源有機(jī)質(zhì)減少(TOC較低).但是伴隨著湖泊水位下降導(dǎo)致的內(nèi)源水生植物輸入比例明顯下降，使得湖泊沉積物中陸源組分的占比增加(ACL高值).

4.3 區(qū)域記錄對(duì)比

將撫仙湖水位變化(圖8a, 8b)記錄與西南季風(fēng)影響區(qū)內(nèi)的瀘沽湖brGDGTs重建的年均溫[13](圖8c)、星云湖[4]和騰沖青海湖[51]孢粉定量重建的年平均降水量(MAP)記錄(圖8d,8e), 以及洞穴石筍氧同位素記錄進(jìn)行對(duì)比，以探究氣候變化對(duì)湖泊環(huán)境的影響歷史.基于星云湖和騰沖青海湖的化石孢粉資料，Chen等[4]與Yang等[51]定量重建了云南過(guò)去的年均降水變化，雖然2條記錄在高頻波動(dòng)上存在差異，但整體表現(xiàn)出自5000年以來(lái)降低的趨勢(shì)；這種趨勢(shì)與瀘沽湖brGDGTs重建的年均溫整體一致[13]，體現(xiàn)了亞洲季風(fēng)區(qū)雨熱同期的季風(fēng)氣候特征.這種季風(fēng)變化趨勢(shì)受到了具有準(zhǔn)確定年和高分辨率的石筍氧同位素記錄的印證[52-54]，雖然石筍氧同位素的環(huán)境指示意義目前仍存在爭(zhēng)議，特別是在東亞季風(fēng)區(qū)，但印度季風(fēng)主導(dǎo)的云南地區(qū)其依然是降水量變化的有效指標(biāo)[55]，因此，5000年以來(lái)西南地區(qū)年平均溫(MATT)逐漸降低、年平均降水量(MAP)逐漸減小，能很好地與本文重建的撫仙湖不斷降低的水位變化和降低的湖泊生產(chǎn)力趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)，進(jìn)一步說(shuō)明了氣候變化是湖泊環(huán)境變化的背景.

圖8 撫仙湖FXH-6孔沉積物正構(gòu)烷烴n-C23/n-C31比值(a)、色度b*(b)與瀘沽湖brGDGTs重建的年均溫(c)[13]、星云湖孢粉重建年均降水量(d)[4]、騰沖青海湖孢粉重建年均降水量(e)[51]、Qunf洞(f)[52-53]、董哥洞(g)[54]石筍氧同位素含量及30°N 6月太陽(yáng)輻射強(qiáng)度(h)[56]對(duì)比分析

這里需要指出的是，我們重建的撫仙湖湖泊水位變化與基于撫仙湖FXH-B2孔全新世自生碳酸鹽重建的結(jié)果[57]相反，雖然兩孔反映的湖泊環(huán)境變化的時(shí)間模式對(duì)應(yīng)得非常好.導(dǎo)致此結(jié)果的原因在于如何解釋湖泊碳酸鹽含量.但是，如何解釋現(xiàn)在還存在著爭(zhēng)議，同一湖泊在不同的時(shí)間尺度可能有不同的解釋[58]; 或同一解釋在不同的湖泊有著相反的結(jié)果[2,57].我們傾向于碳酸鹽含量高低代表由季風(fēng)強(qiáng)弱也即季風(fēng)降水多寡導(dǎo)致的湖泊水位的上升和下降的解釋.這種解釋的機(jī)理是，在旱季和雨季明顯的西南季風(fēng)區(qū)，雨季的高降水(季風(fēng)降水)不僅給撫仙湖帶來(lái)了較多的外源碳酸鹽碎屑，也帶來(lái)了大量的Ca2+，而旱季時(shí)強(qiáng)烈的湖面蒸發(fā)導(dǎo)致內(nèi)生碳酸鹽析出.高碳酸鹽含量與高季風(fēng)降雨一致在柬埔寨的Kara湖也有發(fā)現(xiàn)[59].撫仙湖FXH-B2孔全新世自生碳酸鹽如果按照此解釋來(lái)進(jìn)行，則和我們的結(jié)果一致.但是，如果瀘沽湖的碳酸鹽含量按照此解釋來(lái)進(jìn)行，則早中全新世是低水位，晚全新世是高水位，與目前對(duì)全新世季風(fēng)強(qiáng)度和季風(fēng)降水的普遍認(rèn)識(shí)相反.因此，湖泊碳酸鹽的解釋除了與湖泊所處的氣候環(huán)境外，可能還與湖泊的大小、水深、外流河流和流域巖性等因素有關(guān)，我們需慎重解釋湖泊碳酸鹽的指代意義.

5 結(jié)論

1)撫仙湖沉積物中正構(gòu)烷烴n-C23和n-C31可以有效指示內(nèi)源沉水植物和外源陸生植物.基于此，研究結(jié)果表明，5000年以來(lái)?yè)嵯珊练e物逐漸由內(nèi)源有機(jī)質(zhì)輸入為主過(guò)渡到內(nèi)源與陸源有機(jī)質(zhì)混合輸入.

2)撫仙湖沉積物多指標(biāo)記錄表明近5000年以來(lái)?yè)嵯珊喘h(huán)境經(jīng)歷了3個(gè)階段：在5000-2300 cal a BP階段，沉水植物廣泛分布，湖泊水位處于高位；在2300-2000 cal a BP階段，撫仙湖沉積環(huán)境快速變化，內(nèi)源沉水植物生物量銳減，水位快速下降；自2000 cal a BP以來(lái)至今，沉水植物生物量持續(xù)減少，湖泊水位保持低水位，同時(shí)，人為擾動(dòng)也影響該階段陸源植物的輸入.

3)本文重建的撫仙湖不斷降低的水位變化和降低的湖泊生產(chǎn)力趨勢(shì)與5000年以來(lái)西南地區(qū)的年平均溫逐漸降低、年平均降水量逐漸減小趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明區(qū)域氣候變化是湖泊環(huán)境變化的主要驅(qū)動(dòng)力.

致謝：感謝吳鐸研究員對(duì)論文修改提出的建設(shè)性意見(jiàn),作者在此謹(jǐn)致謝忱.