鹤庆深钻孢粉记录揭示的2.78 Ma以来的植被演替与气候变迁

对云南鹤庆盆地737.72 m长的湖泊沉积岩芯进行高分辨率的孢粉研究表明, 2.780 Ma以来鹤庆盆地周围山地的古植被与古气候经历了6次大的变化, 即2.780~2.729 Ma BP, 研究区周围山地主要被松林所占据, 垂直植被带结构简单, 反映气候相对温暖干旱; 2.729~2.608 Ma BP, 寒温针叶林和铁杉林面积增加较多, 已存在结构清楚的垂直带谱, 但根据孢粉组合中生长在低海拔的热带、亚热带成分含量也普遍增加可以推测此期寒温针叶林和铁杉林面积增加主要是由于山体强烈抬升为它们的母体植物提供了向上扩张的空间和生长条件的结果, 相对应的盆地周围较低海拔区气候相对温暖湿润; 2.608~1.553 Ma BP, 研究区周围山地大部分被松林所占据, 寒温针叶林林带上升, 反映气候整体偏暖干; 1.553~0.876 Ma BP, 研究区周围山地的垂直植被带增多, 并且植被带上下迁移的幅度变大, 反映气候变化幅度增加、气候组合特征更加复杂且大部分时期偏冷; 0.876~0.252 Ma BP, 研究区周围山地已存在现今所具有的所有植被带, 各植被带的组成成分较前期更丰富且复杂, 它们在不同时期此消彼长, 互相更替, 而且其上下迁移的幅度是整个剖面中最大的, 反映气候变化的幅度更大但频率降低、气候的组合特征更加复杂; 0.252 Ma BP至今, 研究区周围山地的大部分时期是松林和半湿润常绿阔叶林的扩张期, 其他植被带扩张的时期很短, 反映气候冷暖波动的幅度减小. 在此6次大的古植被与古气候变化背景下, 还存在多次次一级的植被演替与气候波动. 在此基础上, 进一步探讨了鹤庆盆地植被演替与气候变化的驱动机制, 初步认为其主要影响因素是轨道参数等外部因素, 但在2次山地垂直植被带明显增加和3次大的气候转型时, 青藏高原隆升对鹤庆地区的环境变化起了非常重要的作用.     

赛里木湖孢粉记录的亚洲内陆西风区全新世植被与气候变化

通过对西风区新疆赛里木湖沉积岩芯的精确定年和孢粉、炭屑分析,重建了该地区全新世以来的植被和气候环境演化历史.结果表明,~9.6cal.kaBP前的早全新世,研究区以荒漠植被为主,A/C比值和第一主成分样品得分所指示的有效湿度明显偏低,第二主成分样品得分所指示的气温回升,气候干旱.9.6~5.5cal.kaBP的中全新世湖区为典型的荒漠草原/草原植被,区域有效湿度明显增加,气温较高,为温暖时期.其中6.5~5.5cal.kaBP期间,研究区植被由荒漠草原/草原迅速转变为荒漠,有效湿度明显降低,同时温度升至最高,可能是一次千年尺度的高温干旱事件.5.5cal.kaBP以来的中-晚全新世,研究区呈现出典型的草原/草甸景观,有效湿度相对较高,温度大幅降低,气候温凉湿润,相对较为适宜.赛里木湖孢粉、炭屑记录的温度和湿度变化与区域其他湖泊记录对比的一致性表明,太阳辐射是造成区域温度变化的主要驱动因素,同时温度变化影响了区域的有效湿度变化.该地区早全新世气候干旱,中-晚全新世气候相对湿润的气候环境演化特征与季风影响区有着明显的差异.早全新世干旱是中纬度西风减弱和上风向蒸发减少的环流背景下局地温度高蒸发强烈的结果.     

白令海IODP U1340井位粘土矿物组合特征及其古气候意义

主要对白令海南部IODP U1340井位上新世以来(~4.3 Ma)的粘土矿物组合和结晶学特征进行了分析,探讨了研究井位中粘土矿物的物质来源及其记录的古气候变化历史.结果表明,U1340井位中的粘土矿物组合以伊利石占绝对优势(平均含量为70%),蒙脱石和绿泥石次之(平均含量分别为17%和10%),高岭石含量很低(平均含量3%).研究井位中粘土矿物组合及其物源区主要受气候特征的影响,在温暖气候时期(如9.21 ka以来)主要来自邻近的阿留申岛弧,蒙脱石含量较高;而冷气候时期(如2.74~1.07 Ma)主要源自阿拉斯加大陆,伊利石和绿泥石含量升高.利用蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比值及伊利石和蒙脱石的结晶学特征较好地揭示了白令海南部的古气候变化历史:白令海南部在4.3~3.94 Ma以暖湿气候为主,3.94~3.6 Ma则主要受到干冷气候的控制,同时阿留申岛弧火山作用在这一时期加强;此后逐渐向冷湿气候转变,至2.74 Ma受北半球冰川作用的影响气候再次呈现干冷的特征;1.95 Ma开始逐渐向冷湿气候过渡,经历1.07~0.8 Ma中更新世气候转型之后,白令海南部主要受控于冷湿气候,但在~0.42 Ma(MIS 11),~0.33 Ma(MIS 9)及~0.12 Ma(MIS 5),气候相对温暖,化学风化作用加强;~9.21 ka全新世以来白令海南部以相对的暖湿气候为主.     

末次盛冰期以来西藏东南部的气候变化

从西藏东南部的海登湖和仁错两个封闭湖泊的钻孔岩心中得到良好的AMS¹⁴C测年及高分辨率的孢粉记录. 和邻近区域的资料对比揭示了研究区末次冰盛期晚期以来的气候记录: 大约 20000~14000 cal.aBP期间, 气候寒冷干燥, 植被以耐旱植物为主, 1和7月的气温均低于现在, 年降水量只有现在的40%, 湖面较低; 14000~12500 cal.aBP期间, 气候仍较寒冷干燥, 为草原植被, 季风萎缩, 低湖面; 12500~9400 cal.aBP期间, 气温和降水量都逐步上升, 开始出现木本植物, 如桦木和松树; 9400~2400 cal.aBP期间, 气候温暖湿润, 季风的增强导致湖面的上升, 植被以针阔混交林为主, 有桦、栎、松、云杉和冷杉等. 2400 cal.aBP之后, 气候变冷变干, 孢粉谱中落叶树的比例下降, 草本植物花粉上升.     

中国草本沼泽植被地上生物量及其空间分布格局

草本沼泽是沼泽湿地生态系统中分布最广的沼泽类型,具有涵养水源、调节气候、储碳固碳、提供珍稀物种栖息地等重要生态功能.草本沼泽的固碳功能在减缓气候变暖,维持区域环境稳定性等方面发挥着关键作用.植被生物量是反映湿地固碳能力的重要指标,明确沼泽湿地植被生物量可为估算沼泽湿地碳储量及固碳能力提供科学基础.文章利用全国草本沼泽植被地上生物量实地调查数据,结合中国沼泽湿地分布数据集,首次从全国尺度对中国草本沼泽植被地上生物量及其空间分布格局进行了研究.结果表明:中国草本沼泽总面积为9.7×10~4km~2,草本沼泽植被地上生物量平均密度为(227.5±23.0)g C m~(-2)(95%置信区间,下同),总地上生物量为(22.2±2.2)Tg C(1Tg=10~(12)g).中国草本沼泽植被地上生物量密度总体表现东北和青藏高原地区低、华北中部和滨海地区高的特点.在中国不同沼泽分布区,草本沼泽植被地上生物量平均密度从小到大依次为:温带湿润半湿润沼泽区((182.3±49.3)g C m~(-2))青藏高原沼泽区((243.9±26.6)g C m~(-2))温带干旱半干旱沼泽区((300.5±73.2)g C m~(-2))亚热带湿润沼泽区((348.4±59.0)g C m~(-2))滨海沼泽区((675.4±73.8)g C m~(-2)).由于草本沼泽面积的不同,不同沼泽分布区草本沼泽植被总地上生物量在温带湿润半湿润沼泽区最大((9.6±2.6)Tg C),而在滨海沼泽区最小((1.1±0.1)Tg C).中国草本沼泽植被地上生物量空间分布具有明显的非地带性特征,但在部分地区也呈现出一定的地带性规律,青藏高原草本沼泽植被地上生物量总体随海拔的升高而降低,温带湿润半湿润区和温带干旱半干旱区草本沼泽植被地上生物量随干旱程度的增加先降低后趋于平缓,温带湿润半湿润区草本沼泽植被地上生物量在年均温度越高的地区相对越大.研究结果可为精准评估沼泽湿地对气候的调节作用提供科学依据,为湿地生态系统适应性管理提供决策支持.     

根据加拿大中部花粉记录定量重建植被演变历史的研究

根据加拿大中部高精度湖泊钻孔的花粉数据,介绍花粉型组合生态系植被单元和现代类比法模拟古植被的研究方法,报告拟合现代植被和验证生态系区后应用在沉积花粉中、重建过去1000年以来古植被的主要结果．该研究表明,在115°～95°W和40°～60°N的北美中部,花粉模拟的现代植被中的北方林型最佳类比率81％,稀树草地型72％,草原和稀树草地型94％,与北美Ⅱ生态系植被分布基本吻合．钻孔沉积花粉的植被模拟反映了过去1000年北美中部经历了中世纪暖期,具有温暖而干旱的气候;小冰期前期寒冷而湿润,后期寒冷而干旱;20世纪具有显著的增温和转干特征．该项研究可为中国学者采用花粉记录探索过去1000年以来植被变化,尤其是在具有特征气候区域、10～100年时间精度的气候植被研究提供良好的研究途径和科学依据．     

近5ka温度的金川泥炭δ~(18)O记录

根据吉林金川泥炭纤维素20a分辨率的氧同位素组成时间序列及其与有关文献资料对比,论述了中国东部过去5000a历史时期温度的变化过程,提供了大暖期、新冰期、中世纪温暖期和小冰期在该区存在的δ~(18)O证据;揭示了在约4590～3600 aBP期间存在1次大幅度自然升温过程,并讨论了此气候自然变暖对干旱、陆地植被和文明发展的影响.     

花粉记录的青藏高原中部中全新世以来植被与环境

青藏高原中部的草甸/草原混合生态群落, 对气候变化非常敏感. 孢粉记录显示草原发育时期, 莎草减少, 区域气候是相对干旱的, 在时间上对应季风相对弱的时期. 依据唐古拉山垭口湖、阿洪错和错那3个淡水湖泊钻孔孢粉分析, 定量重建的温度和降水指标, 探讨该地区8200 cal a BP以来的植被与气候变化. 8200~6500 cal a BP, 尤其是8200~7200 cal a BP, 植被以草甸/草原混合生态群落为主, 显示强季风控制着青藏高原中部; 6000~4900, 4400~3900以及2800~2400 cal a BP时期区域植被以草原植被为主, 应是3次百年尺度的干旱事件; 4900~4400 cal a BP期间植被类型由草原向草甸转变; 6500~5400和 3000~1600 cal a BP出现两次大的变干事件; 数值摸拟估计, 高原中部接近于现今的环境, 最早可能出现在6500 cal a BP, 自3000 cal a BP以后高原中部季风性降水和湿度逐渐减少至现今水平, 可能在700~300 cal a BP出现一次小冰期变冷事件.     

陕西红碱淖近百年来的孢粉记录及环境变化

通过孢粉分析,对陕西红碱淖地区近百年来的环境演化进行了探讨,对比钻孔岩性特征、历史记载和器测资料,验证了孢粉记录在短尺度的高分辨率环境变化研究中的有效性.研究表明,1927年以前,红碱淖地区气候非常干旱,不具备成湖条件,植被类型为典型荒漠;1927-1938年,干旱程度有所缓和,湖盆洼地开始积水成湖,植被类型为小灌木荒漠草原植被;1938-1960年,气候相对好转,环境开始变湿,红碱淖在此相对较好的气候条件下,积蓄了一定的水量,形成比第二阶段更深些的湖泊,植被类型为灌丛草原;1960年前后环境有较大的变化,孢粉图谱很好地反映了1960年前后人类活动与降水增加叠加后对环境及湖泊的影响.在1960-2000年期间,气候比前几阶段有明显改善,环境湿润,湖泊面积在1960年前后迅速扩大后维持较高湖面.植被为典型草原植被;近几年来,湖区环境又开始相对转干,植被发育为以藜科为主的草原植被.     

祁连山北缘老君庙背斜晚新生代磁性地层与高原北部隆升

河西走廊新生代沉积敏感地记录了青藏高原北部的构造隆升过程. 酒泉盆地玉门老君庙剖面高分辨率磁性地层研究表明, 疏勒河组胳塘沟段和牛胳套段的年龄分别为>13~8.3 Ma和8.3~<4.9 Ma, 玉门砾岩、酒泉砾石层和戈壁砾石层的年龄分别为3.66~0.93, 0.84~0.14和0.14~0 Ma. 岩性和岩相变化表明祁连山自约8 Ma起, 6.6 Ma略有加速, 由较低的高度开始逐步隆起, 盆地沉积从细粒的湖相砂岩-泥岩逐步转变成粗粒的洪积扇沉积, 至约3.66 Ma后, 祁连山开始急剧地整体快速隆升, 并经约<2.94~2.58, <1.8~1.23, 0.93~0.84和0.14 Ma多次阶段性快速隆升, 祁连山最终被抬升到今天的高度.     

甘肃静宁地区晚更新世晚期高分辨率的孢粉记录及其反映的气候变化

在AMS¹⁴C年代数据支持之下, 提供了甘肃静宁地区酸刺沟剖面高分辨率的花粉记录. 分析结果表明, 在44.2~11 kaBP期间, 静宁地区植被先后经过一系列的变化, 主要表现为森林和草原成分的相互消长, 44~29 kaBP期间(MIS3)气候以湿润为主, 发育针叶林, 温度低于现在; 23 kaBP之后, 气候冷干, 以稀疏草原为主, 在末次盛冰期植被甚至演化为荒漠草原. 北大西洋Heinrich事件发生时间和酸刺沟木本植物花粉含量显著降低的时间有很好的对应性, 尤其是在H3之后. 这说明Heinrich事件在孢粉记录中可以得到很好地反映.     

基于模拟土壤湿度的中国干旱检测及多时间尺度特征

土壤干旱能够引起土壤-植被-大气系统的物质和能量循环异常,对生态环境和天气气候具有重要的影响,土壤干旱的检测和特征认识,有助于理解陆气相互作用及其评估和减缓影响.本文以观测气候资料驱动陆面模式CLM3.5模拟中国区域的土壤湿度,引入土壤孔隙度参数校正土壤湿度模拟的湿偏差,并检测了历史土壤干旱,分析不同时间尺度干旱的空间分布和变化趋势:1951~2008年40%的月份发生了月尺度的干旱,平均影响面积占我国陆地总面积的54.6%;年内干旱月数的变化呈干旱区显著减少,半干旱、半湿润区显著增加趋势,而湿润区减少但趋势不显著.1951~2008年月尺度干旱呈减少和增加趋势的面积之比为77.3%,总体上中国呈干旱加剧的趋势;平均来看月尺度干旱冬季影响范围最广,夏季最小,分别影响了我国54.3%和8.4%的陆地总面积.持续3个月以上的干旱主要发生在半干旱和半湿润区,发生概率51.7%,部分地区甚至77.6%;持续6和12个月以上的干旱主要发生在半干旱和干旱区,概率较小.     

二万年来长江中下游自然环境变迁及其发展趋向探讨

20000－15000a.B.P.间气个性候最冷，生长喜冷的针叶林和干旱草原植被。在14780±700a.B.P.出现了最低海面（－154m）；15000－13500a.B.P.,气倏较暖温，涨面上升，生长阔叶混交林；13500－10500a.B.P.，气候有2次温暖和3次较次，在暖期生长针阔叶混交林，较冷期则出现林林草原和草原。最低的温度比现在低5－7℃；一万多年来的冰后期，气候变化分为5个新冰期（包括小冰期）和5个新高温期（包括小气候最宜期0。最高气温比现在主同2－3℃，出现在5000－4000a.B.P.之间；最低温度比现在低3－5℃最高海面在6500－6300a.B.P.，高出现在海面4－5m。在温暖期中生长常绿－落叶阔叶林中亚热带针阔混交林；在较冷期间，生长落叶阔叶林，针叶林或草原草地。在人类影响或自然发展这这结果，未来环境变化有可能向干暖气候和高海面演变，或向干冷气候和海面下降转变，这些变化将对长江中下游带来意外的灾难。     

全新世气候渐变导致中亚地区植被突变

理解过去生态系统对气候变化的响应是评估未来气候变化影响的关键.在全新世气候逐渐变化背景下,萨赫勒-撒哈拉生态系统经历了由萨瓦拉到荒漠的突变.这样的非线性响应现象是否具有普遍意义仍需深入研究.本研究基于38个高质量的化石孢粉记录,系统分析了全新世中亚地区植被与气候的关系.结果显示全新世中亚地区的植被发生了两次大的突变,一次在早全新世(突变Ⅰ,"建立式"突变),另一次在晚全新世(突变Ⅱ,"崩溃式"突变),全新世中期则较稳定.然而这些植被突变无法与任何已知的气候突变事件相关联,并且不同区域发生植被转型的时间表现出异步性,显示出与当地降水量变化密切相关.这些植被突变可归因于植被响应轨道驱动的气候渐变的阈值效应.早全新世在轨道驱动下降水量增加,较湿润的区域首先达到植被"建立"的阈值,而在较干旱的区域明显较晚才达到该阈值.与之相反,晚全新世时在轨道驱动下降水量降低,首先在较干旱的区域达到阈值,导致植被"崩溃",而在较湿润地区延后达到阈值.另外,4.2kyr BP左右的干旱事件以及人类活动干扰对植被的崩溃退化也起到了一定的作用.上述认识得到了现代孢粉-气候关系分析以及生态系统模拟结果的支持.这些结果暗示未来气候变化一旦达到阈值将导致干旱生态系统产生突变.     

内蒙古中东部全新世草原植被、环境及人类活动

运用植硅体分析, 结合孢粉资料探讨了内蒙古中东部太仆寺全新世草原植被、环境变化及其与人类活动的关系. 古土壤剖面植硅体和孢粉记录表明, 研究区在5000 a BP左右植被及环境发生了显著变化. 5000 a BP之前, 羊草-针茅草原中C₄植物占一定比例; 5000 a BP后, C₄植物明显减少, 反映气候变冷、变干; 草原中的克氏针茅、冰草、麻黄属、藜科、紫菀属类以及锦鸡儿等成分的增多, 与草原植被退化有关. 10000 ~ 8720 a BP, 研究区羊草-针茅草原中蒿类灌丛较多, 冬季风较强; 8720 ~ 7000 a BP, 羊草-针茅草原中C₄植物广泛分布, 表明夏季风增强. 7000 ~ 5000 a BP为研究区全新世气候适宜期, 草原植被成分多样, 研究区周围有松林及温带落叶林分布. 4200 ~ 3000 a BP, 草原植被明显沙化, 冰草、紫菀属类以及蒿类灌丛增多. 3000 ~ 2170 a BP, 草原中的菊科植物蓝刺头类的繁盛以及C4植物的增多与研究区降水量的增加有关. 约2170 a BP之后, 人类活动加剧了草原植被的退化.     

青藏高原北缘酒西盆地13 Ma以来沉积演化与构造隆升

13 MaBP以来从祁连山剥蚀的物质广泛沉积于酒西盆地南缘, 可划分出5个沉积相组合, 其沉积演化分为4个阶段. 酒西盆地的沉积与高原隆升响应关系揭示出高原自13 MaBP以来先后经历了: 稳定期(>8.26 Ma)、持续逐步较快速隆升期(8.26~<4.96 Ma)和急剧强烈阶段性隆升期(>3.66~0 Ma). 青藏高原的隆升是一个多阶段、不等速和非均变的复杂过程. 关键词     

末次盛冰期以来中国东北地区特征时期植被格局

末次盛冰期以来气候环境经历了低温-升温-高温等诸多场景,成为评估未来气候变化的理想相似型.基于中国东北地区花粉记录,重建末次盛冰期以来特征时期植被格局,为预测未来气候环境变化影响下的生态环境格局提供依据.末次盛冰期(~18000cal a BP),东北地区草原植被急剧扩张,松嫩平原形成大面积的寒旱草甸草原,辽河平原和呼伦贝尔高原也被草原和荒漠占据,中南部平原发育森林草原植被;山地存在寒旱型针叶林和寒温性针阔叶混交林.早全新世阶段(10000~9000cal a BP),东北地区东部山地丘陵区和三江平原地区为针阔叶混交林植被,中部地区仍以草原植被为主,暖温性阔叶林向北有所发展.全新世大暖期( 6000cal a BP),温带针阔叶混交林和寒温带针叶林向北方扩张,落叶松向南略有推进,云冷杉林向北扩展,在小兴安岭东部和三江平原出现高值.落叶阔叶林分布中心向南迁移至长白山南部和辽东半岛.松嫩平原草原区岛状林地增加,辽河平原地区草甸草原植被扩张.增温导致东北地区季风降水增加,有利于暖温型森林植被发育.东北地区全新世暖期是植被发育最好时期,增温导致的夏季风降水增强,可能是植被和生态环境良好的主要原因.     

华北平原末次冰盛期以来典型时段古环境格局

重建典型时段区域气候和植被空间格局变化,是评估未来增温背景下生态环境变化和响应过程的重要基础.文章基于AMS 14C定年技术和孢粉分析,获得了华北平原白洋淀等6个剖面末次冰盛期以来的气候-植被变化历史.结合区内已有孢粉记录,重建了华北平原末次冰盛期和全新世暖期的古环境格局.结果显示,华北平原区域植被变化受气候条件、地貌景观和人类活动等因素共同影响:末次冰盛期,华北平原气候寒冷干旱,南部山地发育针阔混交林和落叶-常绿阔叶林,北部山地生长耐寒针叶林-针阔混交林,森林面积相对较小;平原南部生长中生或湿生草甸,北部发育温带草原-荒漠草原;滨海区陆架大面积出露,生长藜科为主的盐生植物.全新世暖期,华北平原气候温暖湿润,南部山地发育落叶阔叶林或落叶-常绿阔叶混交林,伴生有喜暖亚热带属种,北部山地生长落叶阔叶林,部分喜暖湿植物常有出现,森林面积相对增加;平原腹地草本植物仍占优势,森林面积较小且难以形成地带性森林景观;受海平面上升影响,滨海区原有盐生植被向内陆收缩;此外,这一时期华北平原人类活动范围扩大、农业生产频繁,对区内自然植被产生了一定影响.文章为中国北方古气候数值模拟、区域碳循环评估和未来增温背景下区域生态环境变化预测等提供了基础数据和科学依据.     

末次盛冰期以来西藏东南部的气候变化--西藏东南部的花粉记录

从西藏东南部的海登湖和仁错两个封闭湖泊的钻孔岩心中得到良好的AMS14C测年及高分辨率的孢粉记录.和邻近区域的资料对比揭示了研究区末次冰盛期晚期以来的气候记录:大约20000～14000 cal.aBP期间,气候寒冷干燥,植被以耐旱植物为主,1和7月的气温均低于现在,年降水量只有现在的40%,湖面较低;14000～12500 cal.aBP期间,气候仍较寒冷干燥,为草原植被,季风萎缩,低湖面;12500～9400 cal.aBP期间,气温和降水量都逐步上升,开始出现木本植物,如桦木和松树;9400～2400 cal.aBP期间,气候温暖湿润,季风的增强导致湖面的上升,植被以针阔混交林为主,有桦、栎、松、云杉和冷杉等.2400 cal.aBP之后,气候变冷变干,孢粉谱中落叶树的比例下降,草本植物花粉上升.     

富蕴水磨沟探槽的孢粉组合特征及其意义

本文应用孢粉分析对富蕴水磨沟探槽的地层年代和古环境进行了探讨,认为富蕴地区在新冰期第一期活动中气候干净,为寒冻荒漠植被;在大西洋期为暖干气候,生长了草原化荒漠植被;在其后的新冰期活动中为冷湿气候,发育了灌丛草原植被。结合新疆特殊的地理条件,将上述环境演变过程与国内外全新世气候波动研究结果相比较,并参考有关(14)~C数据,作者认为该探槽中发现的第一次古地震活动应晚于6000a,B.P,第二次古地震活动似应发生于2500a,B.P之后。