中国东南部棺木年轮作为古气候研究档案：揭示东亚夏季风边缘区古土壤发育的驱动机制

本研究针对东亚夏季风(EASM)边缘区古土壤发育的驱动机制争议，通过整合呼伦贝尔(HB)、浑善达克(OD)和青海湖(QH)三大沙地87个剖面的593个绝对年龄数据，结合同期湖泊古气候记录定量分析，首次从风成沉积-湖泊沉积双档案视角揭示有效湿度(Effective Moisture)是控制古土壤发育的关键因素，为理解半干旱区气候-地表反馈机制及防治土地荒漠化提供科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，东亚夏季风边缘区的沙地生态系统如同灵敏的气候"记录仪"，其古土壤与风成沙的交替沉积隐藏着破解古气候密码的关键线索。这片横跨中国东北至青藏高原的广阔区域，不仅是理解季风动力学的关键地带，更是全球约半数人口生存的中纬度敏感区。然而，关于该区域古土壤发育的驱动机制长期存在争议——究竟是降水、温度、有效湿度等区域因素主导，还是与东亚季风强度、太阳辐射等全球尺度过程相关？这个问题的答案，直接影响着我们对未来干旱半干旱区气候演变趋势的预测能力。

为解开这个科学谜团，获得国家自然科学基金和黑龙江省自然科学基金资助的研究团队开展了一项跨区域的系统性研究。研究人员创新性地采用"沙地-湖泊双档案对比法"，整合了呼伦贝尔(HB)、浑善达克(OD)和青海湖(QH)三大沙地87个风成沙-古土壤剖面的593个绝对年龄数据，同时定量重建了区域内三大湖泊（呼伦湖、达里湖、青海湖）的温度、降水和湖面波动记录。这项发表在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》的研究，首次从多尺度视角揭示了不同气候区古土壤发育的异质性驱动机制。

研究团队运用了四项关键技术方法：(1) 对沙地剖面进行0.5 ka分辨率的分组统计，建立古土壤发育年代框架；(2) 采用Thaumarchaeol（一种古菌膜脂标志物）等生物标志物定量重建古水文；(3) 通过磁化率与粒度分析表征沉积环境变化；(4) 运用空间对比法解析不同气候区古土壤发育的驱动因子差异。

【地质背景】部分显示，三大研究区代表不同的气候梯度：HB沙地位于年均温1°C的东北草原带，OD沙地属典型温带半干旱区，而海拔3200米的QH沙地则具有高原寒旱特征。这种空间梯度为研究气候因子阈值效应提供了天然实验场。

【OD沙地】的研究结果最具突破性：该区古土壤在8–3.5 ka（中全新世）达到发育峰值，与达里湖记录的高有效湿度期完全同步。值得注意的是，这一时期比早全新世太阳辐射峰值滞后约2千年，研究者提出创新性解释——早全新世增强的太阳辐射导致蒸发加剧，可能抵消了降水增加效应，反而降低有效湿度，这解释了古土壤发育滞后的气候动力学原因。

【HB沙地】则呈现不同情景：9–4 ka期间广泛发育的古土壤与呼伦湖高湖面期对应，但磁化率指标显示其与降水并非简单线性关系，而是有效湿度的潜在代用指标。这一发现修正了传统认为磁化率直接指示降水的观点。

【QH沙地】展现出更复杂的时空模式：6–1 ka的古土壤发育期与青海湖单独降水记录不同步，但与综合有效湿度指标（高湖面+Thaumarchaeol含量）高度一致。这表明在高原环境下，温度调控的蒸发效应可能放大水文变化信号。

在【结论】部分，Peng Wu等学者明确提出三重机制：(1) 有效湿度是EASM边缘区古土壤发育的普适性主导因子；(2) 不同气候区存在显著时空异质性——中全新世最适宜期在HB沙地出现最早（9–4 ka），OD沙地次之（8–3.5 ka），QH沙地最晚（6–1 ka）；(3) 磁化率更适合作为区域有效湿度的替代指标而非单纯降水指标。这些发现为理解"气候-地表"非线性反馈提供了新范式。

该研究的科学价值远超预期：不仅首次证实有效湿度在沙地古土壤发育中的核心作用，更重要的是建立了湖泊-沙地沉积记录的互验方法学框架。正如研究者强调的，这种方法可推广至全球其他季风边缘区，对预测全球变暖背景下干旱区扩张趋势具有重要预警价值。在当前中国推进"防沙治沙"工程的战略背景下，这项成果为科学评估沙地生态系统稳定性提供了关键理论支撑，也为理解中纬度气候突变事件中的地表反馈机制打开了新窗口。