MIS11–19 pollen stratigraphy from the 250-m Choshi core, northeast Boso Peninsula, central Japan: Implications for the early/mid-Brunhes (400–780 ka) climate signals

Abstract   The 250-m Choshi core (CHOSHI-1), drilled from hemipelagic muds of the Inubo Group, has been physically, geochemically and tephrochronologically analyzed back to 1 Ma. We provide pollen results for the 19–169 m section of the core (400–780 ka) bracketed by the marker tephra Ty1 (equivalent to J4) and the Brunhes–Matuyama paleomagnetic boundary. The results show good agreement with the corresponding oxygen isotope (δ¹⁸O) profile, with high δ¹⁸O intervals dominated by boreal conifers Picea , Abies , Pinus (subgen. Haploxylon ) and Tsuga ( diversifolia ), whereas low δ¹⁸O intervals are dominated by temperate conifers Cryptomeria , Taxaceae-Cephalotaxaceae-Cupressaceae and Sciadopitys . In order to confirm pollen-climate relations for the relevant taxa, a modern surface pollen dataset for the Japanese archipelago was consulted. In this analysis, the ratios of Cryptomeria / Picea and temperate/boreal conifers serve as proxies for the 100-kyr glacial/interglacial cycle during the Middle Pleistocene. Distinct signals for marine isotope stages (MIS) 11, 12, 13–15, 16, 17 and 18–19 are recognized in accordance with the tephrochronology and δ¹⁸O of the same core. Application of the criteria to an independent pollen record from Lake Biwa provides an integrated pollen stratigraphy for mid-latitude Japan during the past 800 ky. Some degree of uncertainty remains in the chronology of the MIS13–15 interval, relating to the uncertainty in the eruption age of widespread tephra Ks11.     

川西亚高山人工针叶林生态恢复过程的种群结构

研究了川西米亚罗亚高山人工针叶林70a恢复过程中不同恢复级段云杉种群结构的变化并比较了与原始林的差异。研究结果表明，所调查的人工云杉林有两个快速生长(平均高度和胸径)时期：一是20～30林龄人工林，年均高生长量达到0．428m，年均胸径增长量为0．57cm；二是50～70林龄人工林，年均高生长量达到0．364m，年均胸径增长量为0．431Cln。与天然原始林相比，人工林苗木的高度级宽幅(10／21)和胸径宽幅(20／36)都较小，下层更新苗木少。50林龄以前的人工林年龄均为同一龄级，70林龄后才有少量的更新幼苗，种群的年龄结构很不合理，说明人工云杉林生态功能的恢复是一个十分漫长的过程，需要对其采取相应的调控措施。     

基于树木年轮宽度重建塔里木盆地西北缘水汽压变化

利用新疆阿合奇县以南黑尔塔格山区的天山云杉树木年轮宽度资料,基于树轮宽度指数与阿合奇气象要素的相关分析发现该树木径向生长主要受水分条件限制。选择相关系数较高且生理意义明确的时段和要素,建立了树轮宽度标准年表与阿合奇上年8月至当年6月的平均水汽压的线性转换方程(R²=66.4%,R_adj²=65.1%,p<0.001)。器测资料线性趋势分析表明,近56年来阿合奇的降水和水汽压呈一致的上升趋势。阿合奇1656-2012年的水汽压序列经历了4个偏干阶段(1666-1689年、1722-1749年、1820-1880年、1909-1988年)和4个偏湿阶段(1688-1721年、1750-1819年、1881-1908年、1989-002年)。在95%的置信水平上,重建序列存在显著的56.8 a、13.4 a、10.7 a、6.9 a、5.4 a、4.3 a、3.8 a和2.6 a的周期,其56.8 a的低频周期和6.9 a的周期对应天山山区的树轮重建序列中记录的周期特征。滑动T检验发现了显著性水平达到 0.001的6个突变年份(1720年、1827年、1910年、1751年、1874年、1988年)。重建序列中1988年水汽压增加的突变和1989年以来的偏湿阶段与中国西北(特别是天山山区和南疆西部)20世纪80年代以来增湿过程对应。阿合奇的水汽压重建序列与天山山区和阿克苏的降水记录的干湿阶段一致,但与同位新疆南部天山山区中部巴仑台的干湿阶段并不对应。     

天山云杉林地生态系统CO2源/汇关系研究

通过实地观测和模型模拟的方法,研究了云杉林地的CO2源汇的日变化和年变化,结果表明(1)云杉光合速率在白天呈现明显的双峰曲线,即存在明显的光合"午休"现象.光合速率最高出现在10时和15时,分别达到了13.96和13.24 μmo1·m-2·s-1,白天光合速率的最低点出现在20时,为2.52 μmol·m-2·s-1.晚间植物呼吸的平均速率为2.65μmol·m-2·s-1.(2)云杉林地土壤呼吸速率在白天明显要高于夜间,最高土壤呼吸速率出现在19时,达到了CO21.42g·m-2·h-1.土壤呼吸速率最低值出现在22时,CO2为0.48 g·m-2·h-1.夜间土壤呼吸速率相对较为稳定,维持在CO20.6～0.8 g·m-2·h-1之间,平均值为CO20.70 g·m-2·h-1.(3)夜间云杉生态系统总的来说是碳源,白天随着气温、光强等环境因素的变化,碳源/碳汇关系有着一定的不确定性.总体来看云杉林地生态系统24小时净释放CO24.22 g·m-2·d-1,因此8月份,云杉林地生态系统应该是一个碳源;通过模型预测的结果表明云杉林地生态是一个极弱的碳源,年释放量为CO28.20t/hm2.     

甘肃省南部两种云杉树种树木径向生长对气候因子的响应

利用采自甘肃省南部莲花山的青海云杉(Picea crassifolia Kom.)和紫果云杉(Picea purpurea Mast.)两组不同树种的树轮样芯共计113个样本,通过对两组树木年轮宽度标准年表的统计特征的分析得出: 两组树轮宽度年表的平均敏感度和标准差的变化基本相同,但是紫果云杉信噪比的值要高于青海云杉,说明不同树种包含的气候信息强度不同。两组树轮宽度指数与临洮气象站多年逐月降水量、平均气温和极端最高气温的相关性分析表明,两组树轮宽度指数对气象要素的响应并不完全一致,紫果云杉树轮宽度指数与逐月极端最高温度的相关系数值大于青海云杉,说明这一气候信号在紫果云杉上体现得更加显著。因此,在使用树木年轮进行古气候重建时,应当考虑树种对树轮宽度与气候要素之间相关关系的影响。两组树轮宽度指数与气候要素以及帕尔默干旱指数（The Palmer Drought Severity Index,PDSI）的季节组合和年均相关性都不显著,所以两组树轮年表不足以用于气候重建。通过与邻近区域的4条树轮年表对比,发现本文两条树轮年表的低值时段与邻近年表记录的20世纪20年代的干旱事件发生的年代一致。     

天山北坡东部地区树轮宽度年表特征分析

通过对天山北坡东部地区8个树轮宽度标准化年表的有关参数的对比,证明苏巴什沟与白杨河沟年表包含有较多的气候信息,8个树轮宽度标准化年表的互相关系数平均值达0.530,其中白杨河沟与苏巴什沟年表的相关系数高达0.725。说明所采样本对该区域的气候具有较好的代表性。再将8个树轮宽度标准化年表与附近的奇台县、木垒县两个气象站1961—2007年逐月降水和平均最低气温,及单月降水和单月气温进行相关分析。结果表明,天山东部地区白杨河沟的树轮宽度生长与上年7月至当年6月的降水呈正相关,其相关系数为0.597,显著性水平达0.000006,与当年6月平均最低气温呈负相关,相关系数为-0.437,显著性水平达0.001,上述均具有明确的树木生理学意义。研究还发现,在0.05显著性水平上,8个年表的树轮宽度指数变化以2~3 a的变化准周期最为多见,苏巴什沟、大东沟及白杨河沟年表以11 a准周期多见。就整个地区而言,天山北坡东部地区8个年表中低频气候信息一般多于高频气候信息。     

祁连山林区青海云杉群落种子植物区系分析

根据祁连山林区青海云杉群落16块样地256个样方的调查结果,对青海云杉群落的植物种类和区系成分的多样性进行了研究,结果表明:青海云杉群落共有维管束植物96种,隶属25科52属;科的分布区类型以世界分布科为主,大部分主产温带;属的分布类型以温带性质居多,共31属59种,占总属数的62.26%,表明了青海云杉群落植物区系的温带性质;随海拔高度的变化,群落中不同林型的种数、属数和科数多样性表现出不同的变化规律,科和属的多样性最大值出现在山杨-青海云杉混交林中,种的多样性最大值出现在圆柏-青海云杉混交林中.     

川西米亚罗亚高山地区云杉林群落结构分析

岷江上游杂谷脑河流域米亚罗地区是典型的亚高山针叶林分布区域,也是国家实施天然林保护工程的重点地区。本文分析了该区云杉原始林的种类组成、层片结构、云杉径级和高度分布格局。调查样地共有37种植物,隶属于22科30个属,其中主要以温带成分的小叶型、草质、中高位芽植物为主。群落层次结构复杂,可分为乔木层、灌木层、草本层和苔藓层四个层次,乔木层郁闭度一般为0．6～0．8,云杉为乔木层的绝对优势树种,占70％以上,平均树高在17m左右,胸径在8～25cm之间。云杉高度主要集中在18～22m和8～12m两个区间,分别占云杉总个体数54．4％和25．0％;而胸径主要集中在25cm和30cm两个径级,占总数的52．6％,二者都表现为主林层和次林层的集中分布格局。与云杉人工林群落相比较,原始林层次结构复杂、物种丰富度高,生态功能强,可将其群落结构作为诊断亚高山针叶林生态系统健康的指标之一。     

Ecological responses to holocene millennial-scale climate change at high altitudes of east and Central Asia: A case study of Picea/Abies pollen changes in lacustrine sediments

Ecosystem response to climate change in high-altitude regions is a focus on global change research. Picea/Abies forests are widely distributed at high altitudes of East and Central Asia, and their distribution changes are sensitive to climate change. Humidity is an important climatic factor that affects high-altitude ecosystems; however, the relationship between distribution changes of Picea/Abies forests and millennial-scale variability of humidity is still not dear. Palynological records can provide insights into millennial-scale paleovegetation changes, which have been successfully used to reconstruct past climate change in East and Central Asia. In this study, we synthesized 24 Picea/Abies pollen and humidity/moisture changes based upon Holocene lake records in East and Central Asia in order to explore the response of high-latitude ecosystem to millennial-scale climate change. The changing pattern of Holocene lacustrine Picea/Abies pollen in arid Central Asia differs from that of monsoonal East Asia, which can be due to different millennial-scale climate change patterns between monsoonal and arid Central Asia. Then, the relationship between changes in Picea/Abies pollen and humidity/moisture conditions was examined based on a comparison of pollen and humidity/moisture records. The results indicate that millennial-scale Picea/Abies distribution changes aremainly controlled by moisture variability at high altitudes, while the temperature effect plays a minor role in Picea/Abies distribution changes. Moreover, this research proves that lacustrine Picea/Abies pollen can be used as an indicator of millennial-scale humidity/moisture evolution at high altitudes in East and Central Asia.     

基于树轮的天山北坡三屯河流域过去146a降水变化

通过对新疆天山北坡三屯河流域2个采点的云杉树轮宽度标准化年表与小渠子和大西沟气象站月降水相关普查分析发现,区域森林中下部林缘年表与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水呈显著正相关,其相关系数为0.694（p〈0.000 1）,且具有明确的树木生理学意义。利用区域森林中下部林缘年表序列可较好地重建小渠子气象站146 a来上年7月至当年6月降水量。对天山北坡三屯河流域过去146 a降水变化特征分析表明：天山北坡三屯河流域降水大体经历了6个偏干阶段和6个偏湿阶段,具有2、4、7、14、26 a的变化准周期,1942年和1945年分别是三屯河流域甚至天山山区较大范围内过去146 a的降水最大年份和最小年份,降水的长期变化与天山山区变化趋势有很大的相似性。