亚洲中部干旱区是全球最重要的干旱地区之一,也是全球变暖响应最为敏感的区域。大型内陆淡水湖不仅是区域水资源的重要载体,也是记录气候变化和人类活动影响的重要自然档案。然而,在全球变暖和流域水资源开发持续增强的背景下,如何区分自然气候波动与人类活动对湖泊盐度变化的贡献,是干旱区湖泊研究中的重要科学问题。
针对这一问题,研究团队基于中国北方64个现代湖泊表层沉积硅藻数据集,建立了硅藻―电导率转换函数,并将其应用于新疆博斯腾湖高分辨率沉积岩芯硅藻记录,重建了该湖近两千年来湖水盐度变化历史。
研究发现,在过去两千年中,博斯腾湖盐度总体受区域水文气候变化控制,并呈现明显的百年尺度波动。其中,隋唐暖期(约600-700 CE)较高的气温增强了湖面蒸发,导致湖水盐度升高。然而,与以往认识不同的是,在相对寒冷的小冰期(约1400-1830 CE),湖泊盐度同样维持较高水平,其主要原因并非气候变化,而是受清代以来绿洲农业扩张和灌溉开发等人类活动的影响。
分析表明,人类活动主要通过两种途径促进湖泊盐化:一方面,大规模引开都河河水用于农业灌溉,减少了流入博斯腾湖的淡水补给;另一方面,灌溉过程中土壤中的盐分不断淋溶进入地下水系统,提高地下水盐度,并通过地下水补给进一步加剧湖泊盐化过程。进入20世纪90年代以后,随着流域水资源开发和农业灌溉规模快速扩大,湖泊盐化和碱化过程进一步加速,湖泊生态系统进入以人类活动主导的新阶段。
该研究首次从两千年时间尺度定量揭示了博斯腾湖自然盐化与人为盐化的演变历史,厘清了气候变化与人类活动在不同历史时期对湖泊环境变化的相对贡献,深化了对干旱区湖泊生态系统长期演变机制的认识。同时,研究结果为未来全球变暖背景下干旱区湖泊盐化风险评估、水资源优化配置以及生态保护提供了重要科学依据,对人类世历史背景研究、促进干旱区生态安全和可持续发展具有重要意义。
该研究得到了国家自然科学基金(42530501、42401178)和中央高校基本科研业务费(lzujbky-2024-pd03)的资助,以“Salinity dynamics in a dryland large lake over the past 2 kyr and its driving forces”为题发表在国际地学期刊Quaternary Science Reviews上。兰州大学资源环境学院博士后Muhammad Farqan与青年研究员向丽雄为共同第一作者,黄小忠教授为通讯作者。合作者包括兰州大学Luciane Fontana博士和英国诺丁汉大学的孙明杰博士,以及研究生王文佳、邓佳玉、穆晓燕、刘鑫、闵瑞琦和黄宠。
文章信息:Farqan, M., Xiang, L., Wang, W., Deng, J., Mu, X., Liu, X., Min, R., Huang, C., Sun, M., Fontana, L., Huang, X., 2026. Salinity dynamics in a dryland large lake over the past 2 kyr and its driving forces. Quaternary Science Reviews 389, 110161. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2026.110161
图1 博斯腾湖过去2000年来盐度重建及多指标对比。(a)新疆地区人口数量(Liu等,2026);(b)吉力湖炭屑含量(Xiao等,2021);(c)博斯腾湖碳酸盐氧同位素组成(Zhang等,2010);(d)博斯腾湖花粉A/C比值(Huang等,2009);(e)基于盘星藻个体大小重建的温度(Huang等,2023);(f)咸海盐度变化(Sorrel等,2006);(g)博斯腾湖介形虫盐度指标(NMDS1轴;Wang等,2025);(h)博斯腾湖BH08B钻孔硅藻推断的盐度(Fontana等,2019);(i)博斯腾湖BST19B钻孔硅藻重建的盐度(本研究);(j)淡水硅藻Staurosira construens相对丰度(本研究)