中国北方几种主要花粉类型与植被定量关系

为了解中国北方典型植被类型表土主要花粉类型与植被间的数量关系, 通过205个表土样品分析与植物样方植被调查结果显示: 不同生态类型植被的花粉组合差别明显, 温带落叶阔叶林中乔木花粉多大于30%; 温带草原花粉组合中草本花粉一般高于90%, 其中蒿属、藜科是最主要的花粉类型, 蒿属一般高于30%; 荒漠植被孢粉组合中藜科花粉百分比一般大于蒿属, 蕨类孢子较少出现; 亚高山或高寒草甸花粉组合中莎草科花粉百分比多大于20%. 花粉百分比与植被盖度间关系研究表明: 多数乔木花粉与植被盖度间表现出较好的相关性, 灌木花粉表现出一定的相关性, 草本花粉相关性较差. 乔木花粉中以云杉属花粉与植被盖度相关性最好; 其次为栎属和鹅耳枥属; 桦属、落叶松属、胡桃属花粉与植被盖度间也具有较好的相关性, 桦属花粉为超代表性类型, 桦林中桦属花粉高于40%; 落叶松属和胡桃属花粉为低代表性类型, 花粉含量超过10%, 可肯定当地有落叶松或胡桃林; 松属花粉与植被盖度间有一定的相关性, 为超代表性类型, 只有松花粉含量高于30%以上时, 周围才有可能有松林存在; 榆或杨属花粉与植被盖度的相关系数较 低, 当这两种植物与其他乔木混生时, 花粉不易被记录到, 但只要花粉含量超过1%, 周围存在该植物的可能性很大. 灌木花粉中, 以荆条与植被盖度关系最密切; 其次为榛属、柽柳及白刺, 这些植物不出现时, 花粉百分比一般小于1%; 锦鸡儿和绣线菊花粉与植被盖度有一定的相关性; 蔷薇科、虎耳草属花粉与植被盖度关系不明显. 草本花粉中, 莎草科花粉与植被盖度关系最密切, 当莎草科占优势时(盖度高于30%), 随盖度的增大, 花粉百分比增高, 植被盖度低于30%时, 花粉百分比多低于5%; 蒿属和藜科花粉含量主要与所在区域有关; 禾本科、豆科、菊科与植被盖度关系不明显.     

中国北方典型草原区花粉产量及其定量重建古植被的作用

基于中国北方典型草原区30个样点现代孢粉分析和植被调查,研究估算了常见花粉类型的相对花粉产量,并将估算结果应用于全新世以来的古植被定量重建．典型草原区现代花粉组合以蒿属、藜科、禾本科、莎草科和菊科等草本植物花粉为主,与草原区植物群落较一致．中国北方典型草原区上述五种主要花粉类型和常见花粉类型（唐松草属、鸢尾科、委陵菜属、麻黄属、十字花科和榆属）的风力传播能力强,相对花粉源1000m左右（以表土样品取样范围为沉积盆地半径,0．5m）,且基本不受风速影响．榆属、蒿属、十字花科和藜科植物花粉产量最高,唐松草属植物花粉产量较高,而菊科和鸢尾科植物花粉产量较低,禾本科、莎草科、委陵菜属和麻黄属植物花粉产量适中．相对花粉产量检验表明：多数花粉类型相对花粉产量结果可信;但菊科和鸢尾科相对花粉产量被显著低估,禾本科、藜科、麻黄属相对花粉产量被高估或低估,利用相对花粉产量定量重建古植被时应谨慎．依据花粉产量定量重建的植被演替表明,现在的中国北方典型草原区6500—5600cal．aBP之前为以禾本科、莎草科和蒿属植物为主的草甸草原,之后逐渐演变为现在的典型草原．     

吉兰泰盐湖沉积物孢粉记录的季风边缘区全新世气候演化

全新世气候具有不稳定性,且存在着区域差异,在季风边缘区尤为显著.因此,本研究选取季风边缘区吉兰泰盐湖沉积物的孢粉记录并结合AMS14C测年结果,对该地区全新世的古植被演化及古气候变化历史进行了重建.结果表明,在全新世阶段,该地区植被类型未发生变化,以干旱的荒漠植被为主.早全新世(10.5 8.5 cal ka BP),以蒿属孢粉为主,伴随出现少量藜科、禾本科及麻黄属孢粉,蒿藜比(A/C比值)相对稳定(4.11左右),指示全新世早期气候逐步转湿的过程,在8.5 cal ka BP,蒿属孢粉数量下降且被藜科孢粉取代,指示一次明显气候干旱事件;中全新世(8.5 3.5 cal ka BP),蒿属孢粉含量增加及藜科孢粉含量降低,A/C比值在7.1 cal ka BP左右达到峰值,指示该地区中全新世气候最为湿润;晚全新世(3.5 cal ka BP至今),藜科孢粉含量增加且超过早全新世,A/C比值低至3.66,区域呈现明显的干旱化趋势.此外,结合吉兰泰盐湖沉积物矿物组成结果,发现中全新世湖泊沉积物中,钙芒硝大量出现,一定程度上指示降水量增多所带来的淡水注入,与孢粉指标指示该阶段湿润的结果一致.通过区域对比,发现吉兰泰地区在全新世时期的气候演化模式与东亚季风区具有较好的一致性,表明该地区受到东亚夏季风的影响较大,尤其是在中全新世,东亚夏季风增强,带来较多的降水,气候湿润.     

黄土高原中部落叶栎林花粉组合对植被盖度的定量指示意义

基于黄土高原中部黄陵地区34个样点地表苔藓样品的孢粉分析和相应植被调查数据,阐述了落叶阔叶林顶级群落花粉组合特征及其对植被类型和物种组成的指示意义.结果显示:落叶阔叶林顶级群落花粉组合以栎属(42%)、桦属(16%)和松属(12%)等木本类型为主,不同群落间花粉组合差异较小.单个样点花粉组合与0～100m范围内植被组成存在一定差异,但与0～1000m较大空间范围内绝对植被盖度较为相近,表明表土花粉指示较大区域植被的综合信息,而不指示样点周围的植被组成.栎属、桦属和松属花粉含量与植被盖度相近;海棠(蔷薇科)和槭属等落叶阔叶属种花粉含量较低,但其对应的区域植被较高;因此,解释地层花粉组合时应考虑低代表性花粉类型蕴含的植被信息.根据获得的主要属种花粉-植被数量关系,尝试重建了黄土高原东北部公海湖区中全新世(距今7300～5000年)时期的区域植被组成,该时段湖区应发育以栎属为建群种的落叶阔叶林顶级群落.     

中国新疆南部地区表土孢粉与现代植被

应用现代孢粉与其植被相关性的研究可以提高利用化石孢粉资料进行古环境重建的精度.本研究在对新疆天山以南和昆仑山以北(34°00′～43°00′N, 74°00′～94°00′E,海拔888～4530m)广大地区进行植被样方调查的基础上,共采集188个表土样品进行孢粉分析,从而对新疆南部地区表土孢粉与植被间关系进行研究,结果表明:沿海拔(3530～1124m)天山南坡地区的表土孢粉组合带从高至低依次分为山地草原带、山地荒漠草原带和山地荒漠带,其组合均以蒿属、藜科和麻黄属花粉为主;沿海拔(4530～1287m)东帕米尔高原地区的表土孢粉组合可划分为高寒草原带、山地荒漠草原带和山地荒漠带,是以蒿属、藜科和菊科花粉为主;然而,塔里木盆地南部地区(海拔3548～888m)仅有山地荒漠草原带和山地荒漠带,其孢粉组合则是以藜科和蒿属花粉为主.应用ArcGIS展示孢粉样点的地理分布,结合R值计算以及相关分析,结果表明云杉属和松属花粉因受到风、河流或冰川搬运沉积的影响,多为外来花粉,具超代表性.麻黄属和白刺属花粉主要分布在山地荒漠和山地荒漠草原植被带;藜科和蒿属花粉广泛分布于新疆南部地区,它们均属于超代表...     

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.     

南海北部280 ka以来深海花粉记录

ODP1144孔顶部225m柱状样的孢粉资料揭示近280ka(即氧同位素8期(MIS8))以来,南海北部大陆架的演化历史.间冰期孢粉组合以松属为主,与该区现在情况相似.而冰期孢粉组合中则出现大量草本植物,如蒿属(Artemisia)、禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae).这说明冰期时由于海退引起海平面下降使大陆架出水成陆.出露的大陆架上覆盖着以草原为主的植被.从草本植物花粉与松属花粉两者含量之比可以推断在MIS5期以前大陆架出露的面积小,而MIS4期以来冰期时大陆架大面积出露,末次冰盛期达到高峰.MIS5期前后南海北部大陆架的这种变化,可以从我国大陆新构造运动加以解释.冰期时大陆架上生长的草原植被的组成也有显著变化,MIS8期以禾本科为主,而后,蒿属比例不断增加,末次冰盛期时在草原植被中占了优势,植被的这种变化是对不断变干冷气候的响应.     

青海湖流域表土花粉分析

青海湖位于青藏高原东北部,是我国最大的半成水湖。表土花粉研究显示青海湖流域各植被带表土花粉组合与主要植被类型之间相关性良好。占绝对优势的草、灌植物花粉中,蒿属花粉具有超代表性特征,禾本科、莎草科、蓼科花粉则表现为低代表性,蒿／藜比具有区域植被生态特点与气候指示意义。青海湖中花粉沉积来源于整个流域植被,花粉组合主要受控于近源植被类型,风速和风向对青海湖花粉的散布与沉积影响巨大。青海湖花粉沉积具有均一分布特点,但湖泊的汇聚作用以及河流和湖流作用等也造成了花粉沉积的局部差异性。     

北大兴安岭地区全新世植被演替及气候响应

通过对大兴安岭北部地区霍拉盆地泥炭剖面和表土样品的花粉分析,重建9100cal a BP以来植被演化历史及其对气候变化的响应过程.结果显示研究区植被经历了从早-中全新世暖温、寒温混合型植被向晚全新世寒温型植被的演变过程.全新世温暖期(9100~6000cal a BP),北大兴安岭寒温带针叶林区气候较现在更为温暖湿润,发育鹅耳枥属、榛属、松属和云杉属为主的暖温型针阔叶混交林,与寒温型落叶松和桦共同组成了特有的混交林地,其植被多样性增加.约6000~5000和3500~2500cal a BP的两次显著的降温事件,导致鹅耳枥属、榛属等喜暖植物类型减少,落叶松属和桦属为主的耐寒植被扩张.2500cal a BP之后,形成落叶松和桦为主的寒温型针阔叶混交林植被景观.全新世温暖期温度增加可能导致东亚夏季风对中国北大兴安岭地区的影响增强,有利于暖温型森林植被发育并增加植物载荷.     

末次冰盛期以来东亚季风变化历史——中国北方的地质记录

全球变暖对中国北方气候的影响已经引发了学术界的广泛关注,地质增温期东亚季风变迁历史可为理解未来气候变化提供重要参考.文章主要基于中国北方夏季风边缘带的湖泊、黄土等记录的古植被信息,探讨了末次冰盛期至全新世全球增温过程中东亚季风的变化历史.地质记录显示,末次冰盛期东亚冬季风增强,夏季风减弱,中国北方气候干冷,大部分地区呈现荒漠草原或干草原景观,贺兰山以东沙地的东南边界和现代沙地边界接近或略向东南方向小幅扩张.在由冷转暖的末次冰消期,东亚冬季风逐渐减弱,夏季风逐渐增强,但在快速变冷的Heinrich 1(H1)和Younger Dryas(YD)事件期间,中国北方气候变干.全新世冬季风减弱,夏季风显著增强,季风雨带向西北推进至少300km,中国中东部干旱区范围大幅度缩小,北方喜暖喜湿植物显著增加.从夏季风边缘带的记录看,中全新世夏季风最为强盛.显然,古增温有利于东亚夏季风的增强,从而极大改善中国北方的生态环境.如果全球变暖持续下去,中国北方将变得湿润.与轨道尺度记录相比,高分辨率的古植被记录较为缺乏,全新世气候突变事件以及百年-十年尺度气候旋回尚需深入研究,应作为今后研究的重点.     

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.     

东亚夏季风的气候北界指标及其年际变化研究

长时间尺度东亚夏季风北界的时空变化及其物理机制的研究对理解过去、预测未来气候变化有重要意义,但目前主要基于气象定义的各东亚夏季风北界指标与地理环境缺少对应,也很难应用于古气候研究.本文参照全球季风的概念定义,使用CMAP和GPCP等月分辨率降水资料,结果发现夏季(5~9月)2mm day~(-1)的等降水线(即300mm降水量)变化范围与中国现代土地覆被类型、气候转换带以及潜在自然植被类型的空间分布存在很好的对应关系,也与风场突变位置一致,具有明确的气候-生态-地理界线意义,可作为东亚夏季风的北界指标(称为气候北界指标).该指标刻画的中国气候态(1981~2010年)东亚夏季风北界整体呈东北-西南走向,在中国北方地区从西到东大致沿中国祁连山东段-贺兰山南麓-大青山-大兴安岭西侧一线.东亚夏季风气候北界在1980~2015年间的年际空间波动范围覆盖了甘肃中部、宁夏北部、内蒙古中东部以及东北地区,北可深入到中蒙边界,南可退缩到山东-河南中部一线,围绕气候态北界在200~700km范围内波动,空间波动幅度从西到东逐渐增大,但不同区域随时间的南北波动趋势大体一致.     

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.     

表土植硅体研究进展

植硅体作为微体古生物学新的分支门类,具有颗粒小、产量高、分布广、抗风化、分类意义明确和原生化学元素封闭(包裹)能力强等特点,逐渐成为地质学、考古学和植物分类学等学科研究的有效手段.分析现代表土植硅体组合、植硅体包裹体成分与植被类型、气候环境的关系,是进行古生态反演、古气候定量化重建以及地球化学循环研究的基础.近30年来,不同国家的学者对各国表土植硅体分布做了大量基础工作,重点在以下四方面.(1)形态学研究:现代表土中已鉴定出的植硅体形态约260类,其中禾本科植硅体约110类,蕨类、木本和其他被子植物植硅体约50类,其余约100类植硅体的亲缘植物仍在研究中.(2)表土植硅体与植被的关系:初步分析了全球典型地区森林、草原等不同植被类型下表土植硅体组合的特征,为利用植硅体分析恢复不同时、空尺度的古生态、古植被变化奠定了基础.(3)表土植硅体与气候的关系:利用数理统计分析方法,建立植硅体组合与年均温度、年均降水量和海拔等气候环境因子的定量-半定量关系,并进行古气候参数定量重建.(4)表土植硅体元素分析:在土壤植硅体封存碳(Phyt OC)潜力估算及其生物地球化学循环研究中取得重要进展.表土植硅体的研究在为解决地球科学、考古学等许多领域的具体问题提供了新的途径和越来越多成功的案例,本文对相关内容进行了重点介绍,并针对表土植硅体研究过程中存在的问题和研究的潜力进行了分析.     

区域气候模式对末次盛冰期东亚季风气候的模拟研究

末次盛冰期(LGM)是距今最近的一个与现代环境反差最大的气候时期. 利用包含较为详细陆面过程的区域气候模式, 通过分别加入现代植被和根据花粉化石资料转化的东亚地区LGM古植被, 模拟了LGM东亚季风气候并研究了植被变化对LGM东亚季风的影响. 由区域气候模拟得到的较为精细的气候演变图像表明: LGM东亚大陆全年降温是导致东亚冬季风强盛、夏季风萎缩的重要原因; 夏季西太平洋副热带高压的西伸、加强, 是造成中国东部LGM夏季降水减少的重要原因. LGM青藏高原及中亚地区的降水及有效降水均有所增加, 高原有效降水的增加主要由降水增加所造成, 地表蒸散对其贡献较小. LGM青藏高原的积雪也有所增加, 有利于高原地区的冰川、冻土发育, 使得该时期的多年冻土区可向南扩展到30°N以南. 在LGM模拟中加入恢复的古植被会放大由外强迫造成的气候影响, 对于模拟的降温、降水变化、地表热平衡量的变化、积雪及其他气候参量的变化都有进一步的强化作用, 使模拟结果与有关地质资料更为接近.     

中国花粉R值特征

建立现代孢粉-植被定量关系是第四纪孢粉学研究的热点和难点. R值计算简单、表征直接,是校正现代孢粉和植被非线性关系的一种传统指标.本文基于中国1987～2021年发表的花粉R值数据,经筛选、校正和标准化等处理,建立了中国花粉R值数据集,包含了898个现代花粉采样点和2115条花粉R值数据,涵盖了152个花粉类群,分属于65科、113属.集成分析中国花粉R值特征,结果表明:(1)在宏观空间尺度上证实了基于样点尺度的传统认知,中国花粉R值整体变异性大,约2/3呈低代表性,如杉科(Taxodiaceae)、榛属(Corylus)、白刺属(Nitraria)、柽柳属(Tamarix)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科(Poaceae)、豆科(Fabaceae), 1/3呈超代表性,如松属(Pinus)、云杉属(Picea)、桦木属(Betula)、麻黄属(Ephedra)、藜科(Chenopodiaceae)、蒿属(Artemisia),且低代表性较强,超代表性较弱;而栗属(Castanea)、栎属(Quercus)、蓼科(Polygonaceae)、菊科(Asteraceae)花粉代表...     

南海北部ODP1146站粒度揭示的近20 Ma以来东亚季风演化

运用粒级-标准偏差和粒度端元模拟算法两种方法, 对南海北部ODP1146站陆源沉积物粒度数据进行了分析和对比, 探讨了东亚季风近20 Ma以来的演化历史. 选用粒级-标准偏差法提取出的两个敏感粒度组分含量的比值即10~19 μm/1.3~2.4 μm用来指示东亚冬季风相对夏季风强度的变化. 粒度端元模拟法得出的粗端元组分EM1(风尘)堆积速率用来指示东亚冬季风强度及相应的风尘源区——亚洲内陆干旱地区的干旱程度的变化, 而EM1/(EM2+EM3)比值可以指示冬季风相对夏季风强度的变化. 组合指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在8 Ma BP左右显著加强, 而3 Ma BP左右冬夏季风可能同时增强, 结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比. 青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这两次加强.     

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.     

花粉植被化模拟的中国中全新世植被分布

花粉植被化模拟通过现代花粉与植被的类比 ,进行古植被模拟和制图 ,是国际全球变化中古植被和古气候研究的重要途径 .对表土花粉的初步测试表明它能够模拟出中国现代主要植被类型 .对 6ka花粉资料运行的结果显示了中国东部的森林植被向北推移约 30 0～ 5 0 0km .西北部荒漠植被和草原植被面积大大缩小 ,青藏高原苔原植被显著地退缩 .该研究对全球 6ka植被制图有重要输入 .     

南海北部ODP1144站更新世(1.05~0.36 Ma)孢粉记录

根据对南海ODP1144站下段孢粉分析, 将其自下而上分为两个孢粉组合带和11个组合亚带. 根据松粉、蕨类孢子及草本植物花粉含量的相互消长关系, 将PB带进一步划分为11个孢粉组合亚带(PB21~11), 分别与深海氧同位素分期相一致(对应MISs 21~11期). 间冰期孢粉组合以松粉和蕨类孢子含量增加、草本植物花粉含量降低为特征; 冰期则相反. 间冰期孢粉组合面貌反映其气候与现代相似. 各冰期出露的大陆架上生长了以禾本科、莎草科及蒿属为主的草本植物. 组合亚带PB12(对应MIS12期)中Artemisia花粉含量的增加及高的松粉沉积率值表明此次冰期气候相对干冷, 冬季风较强.