希臘北部兩萬年間氣候、植被、土地利用三者間的相互作用

瀏覽次數：1209　發布日期：2020-8-4　來源：北京易科泰生態技術有限公司

上一期《易科泰樣芯分析技術應用案例》,我們介紹了利用高光譜成像技術、高效液相色譜結合CoreScanner XRF技術通過對沉積物樣芯葉綠素a（chl-a）和脫鎂葉綠素a（phe-a）等成分的分析，建立高分辨率和亞層級的模式方法及成果，本期案例將介紹利用高光譜成像技術（HSI）結合CoreScanner XRF技術通過對湖泊沉積物樣芯中的葉綠素a、細菌脫鎂葉綠素a以及特征代理元素Ti、Br、Zr的分析建立推斷氣候-植被-土地利用三者間的相互作用關系。

希臘北部缺乏有關植被、火災和土地使用歷史的詳細資料，Sylvia Gassner等人（2019）利用SPECIM SCS高光譜成像技術和ITRAX XRF CORESCANNER技術分析了希臘北部Limni Zazari湖泊沉積物（長度6米），使用最先進的多代理古生態方法，以重建過去2萬年間的氣候變化、土壤侵蝕、植被演變和火災歷史，重點在于關注土地利用及其對侵蝕和湖泊富營養化的影響。研究結果發表于2019年《Vegetation History and Archaeobotany》（20,000 years of interactions between climate, vegetation and land use in Northern Greece）。

科研人員使用Specim PFD-xxV10E高光譜單樣芯掃描系統（68 μm/pixel, spectral resolution 2.8 nm; camera slit width 30 μm; spectral sampling 1.57 nm）對新鮮沉積物半芯進行高光譜成像（HSI）掃描，對葉綠素a、細菌脫鎂葉綠素a和黏土礦物等建立相應的3個光譜指數進行分析。使用ITRAX XRF掃描儀（瑞典Cox公司）在伯爾尼大學地質科學研究所通過XRF掃描評估地球化學成分，配備了鉻X射線管。0.5 cm 分辨率下對溴（Br），鈦（Ti）和鋯（Zr）三種元素進行了分析，因為Br通常在有機物中富集，可以代表沉積物有機碳，Ti和Zr則作為流域陸源沉積物輸送的標志。（同類相關研究還見于Martin Grosjean等，Hyperspectral imaging: a novel non-destructive method for investigating sub-annual sediment structures and composition; Antonin Van Exem等，Hyperspectral core logging for fire reconstruction studies.）

研究結果表明，大約20000年前（公元前18050年），該地區為茂密的草原所覆蓋，約在公元前12550年，森林開始擴展，公元前6250年后，出現持續的農業活動；公元前1550年后，人類活動對森林的干擾導致無林區的擴展，公元前1100年鐵器時代開始后，草地面積擴展，而最近500年以來這種人類活動壓力加劇。進入本世紀以來，農牧活動導致原生植被的萎縮。下圖為研究人員利用單樣芯高光譜成像分析系統和CORESCANNER XRF樣芯分析系統對湖泊沉積樣芯所做的分析結果。