基于孢粉的新疆全新世植被重建

本文选择我国干旱的新疆地区为研究区域,运用全球植物功能型分类系统(PFTS)、生物群区化定量技术(Biomisation)和600个地层孢粉样品,重建全新世14个时段的生物群区。以20世纪80年代以来采集的地层孢粉原始记录进行收集、归并和统计分析(主要包括孢粉类群、样品百分比数据、测年记录和与地理坐标有关的信息等),同时利用Digitizer图像数字化软件恢复少数已发表的孢粉学文献的孢粉图式,获得建立孢粉数据库需要的相关数据信息,最终建立起新疆全新世孢粉数据库,共获取29个地层孢粉样点的600个样品,设计了54种新疆植物功能型和13种新疆生物群区类型。共重建出7种生物群区类型: 荒漠草原(DEST)、灌木荒漠(DSDE)、平原草甸(PLME)、草原(STEP)、针阔混合林(NBMX)、山地草甸(MOME)和常绿针叶林(EVNF)。从重建结果看,整个全新世,新疆平原地区一直处于温带干旱、半干旱气候条件控制之下,植被以荒漠、荒漠草原和草原为主,在相对湿润时期,如1000aB.P. ,1500aB.P. ,2500aB.P. ,5000aB.P. ,6000aB.P.和10000aB.P.等时段,植被多以荒漠草原或草原类型出现; 在更加干旱时期,如500aB.P.,2000aB.P.,3000aB.P. ,4000aB.P. ,7000aB.P. ,8000aB.P. ,9000aB.P.和11000aB.P.等时段,植被多以荒漠类型出现。新疆的山地植被随气候波动及冰期、间冰期的交替,森林界线上下移动。在冷期(1000aB.P. ,1500aB.P. ,2500aB.P. ,5000aB.P. ,6000aB.P.和10000aB.P.),由于山地冰川扩大,气温降低,森林线下移,而海拔太低处又缺乏森林生长的足够湿度,因此森林带变窄,原来森林带的一部分被寒冷类型的草原代替; 在暖期(500aB.P. ,2000aB.P. ,3000aB.P. ,4000aB.P. ,7000aB.P. ,8000aB.P. ,9000aB.P.和11000aB.P.),气温升高,森林线上移,森林扩展。植被对应于气候变化最敏感的是在平原区,尤其是以荒漠、荒漠草原以及草原的演替更为明显。在平原区荒漠广泛发育的干旱期,如500aB.P.,2000aB.P.,3000aB.P. ,4000aB.P. ,7000aB.P.,8000aB.P.,9000aB.P.和11000aB.P.等时段基本上气候相对温暖; 在平原区荒漠草原和草原广泛发育的相对湿润期,如1000aB.P. ,1500aB.P. ,2500aB.P. ,5000aB.P.,6000aB.P.和10000aB.P.等时段,则基本上处于相对较冷的气候条件下。     

青藏高原全新世植被的时空分布

根据青藏高原 30个点湖泊的孢粉记录综合研究显示 :在进入全新世之前 (12kaBP以前 )除最东南部外 ,高原从东到西均发育为荒漠草原植被 .全新世早期 (12～ 9.0kaBP)高原东南部 (10 4°～ 98°E)为落叶阔叶林 /针阔叶混交林 ,季风已进入本区 ,气温比前期上升 2～ 4°C ,降水波动于 35 0～ 5 5 0mm之间 .中部 (98°～ 92°E)为草甸或灌丛草甸 ,再向西至 80°E左右为草原植被 ,气候寒冷干燥 ,平均气温比现在低 4.5～ 5 .5℃ .最西部 10 .5～ 9.9kaBP出现相当于欧洲新仙女木气候倒转事件 .全新世中期 (9.0～ 3.2kaBP)高原由东向西古植被依次发育为针阔混交林或硬叶阔叶林 (10 4°～ 98°E)→针阔混交林 (98°～ 80°E)→灌丛草甸→草原 (92°～ 80°E) .中期气候比早晚期温暖湿润 ,东南部 1月份气温高于现在 3℃ ,年降水量比现今多 2 5 0mm以上 .中西部气候温暖湿润 ,出现高湖面期 ,年均温高出现在 5℃以上 ;全新世晚期 (3.2kaBP以后 )由东向西古植被依次为硬叶阔叶林→针阔混交林→草甸→草原→荒漠 ,气温降水呈非线性下降 ,越向西下降幅度越大 .东南部 1月份气温比中期下降 4～ 4.5℃ ,年降水少 35 0mm ,东北部最冷月气温比中期下降 8℃左右 .中西部严重干旱 ,湖面降低 ,湖水变咸     

内蒙古正蓝旗地区全新世古环境变迁的孢粉记录

通过对正蓝旗闪电河剖面孢粉资料的分析,重建了内蒙古中部地区全新世以来古植被及古气候的演变过程。全新世早期气候温凉略干,为草原型植被或稀疏草原型植被;中期气候相对暖湿,为森林型植被;后期气候温凉偏干或凉爽偏干,为稀疏草原型植被或草原型植被。     

上海东部地区全新世孢粉组合及古植被和古气候

通过对上海东部地区南汇鹤鸣Hm孔、东海Dh1井、高桥G2孔3口钻井全新世地层的孢粉研究,划分出5个孢粉组合带和3个亚带,恢复了本地区古植被演替和古气候波动的5个阶段：第1阶段为针阔叶混交林-草地,反映气候温凉略湿（前北方期）;第2阶段为含常绿阔叶树的针阔叶混交林,反映气候温和略干（北方期）;第3阶段为以常绿栎类、栲属、杨梅等为主的常绿阔叶林,反映气候热暖潮湿（大西洋期）;第4阶段是以栎、松、禾本科为主的针阔叶混交林,反映气候温暖略干（亚北方期）;第5阶段是以落叶栎类、常绿栎类、松为主的落叶阔叶、常绿阔叶、针叶混交林-草地,反映气候温暖湿润（亚大西洋期）。这为本地区的地层年代划分和对比提供了可靠的证据,为全新世古植被、古气候及古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。     

豫北平原全新世孢粉记录气候变化与古文化演替

在¹⁴C测年和岩石学的基础上,对豫北平原全新世钻孔沉积物孢粉分析,发现了蒿属、藜科、禾本科、菊科、莎草科、香蒲属6大科属草本,桦属、栎属、榆属3大科属阔叶类,以及裸子植物和蕨类各2种。孢粉含量具有6阶段的组合特征,分别对应6个时期的古气候与古环境演化：10 200~8 200 cal BP,气候冷湿,8 200 cal BP处指示了一次较大的降温事件;8 200~4 000 cal BP,温湿条件有波动,整体上显示了全新世中期整体暖湿气候的特征;4 000~3 300 cal BP,湿度较4 000 cal BP时降低,气候由冷湿向冷干转变;3 300~2 400 cal BP,整体呈寒冷干旱的气候特征;2 400~1 350 cal BP,温度小幅回升,降水增加,气候变暖变湿;1 350 cal BP迄今,温度小幅回落,气候较为干凉。总体上呈“凉湿-暖湿-凉干”的变化特征,各对应时期的裴李岗文化、仰韶文化和龙山文化分别呈现出“欠兴旺-兴旺-衰落”的景象。全新世气候的变化对古文化的兴衰演替有着决定性的影响。温度和湿度升高时期,受水热配置影响,喜湿热动植物增多,植被茂盛,原始农牧业生产力上升,物质相对丰富,人口增加,文化遗址单个规模、密度增大,显示出古文化兴旺的景象;反之,原始农牧业生产力下降,物质相对匮乏,文化遗址单个规模、密度相对变小,显示出古文化衰落的景象。本文研究结果初步表明中原地区中、晚全新世古气候变化与古文化兴衰之间有着很好的耦合关系。     

贵州省梵净山九龙池剖面全新世孢粉组合与古环境

梵净山九龙池剖面乃高山顶上的一个洼池剖面,深1m,未达到基岩。采样九块,孢粉分析获得孢粉2942粒,有57个科属。以木本花粉为主,草本花粉及蕨类孢子较少。自下而上划分为4个孢粉组合带。反映出古植被变化是以常绿阔叶树为主的常绿、落叶阔叶混交林—以落叶阔叶树为主的常绿、落叶阔叶混交林—落叶阔叶林—以松、栎为主的针阔叶混交林及喜冷湿的莎草较多。古气候变化由温暖湿热—温暖—温暖偏凉—温暖偏凉湿。其地质时代经~(14)C测定为5000年来的中全新世大西洋期—中全新世亚北方期。     

贵州西部晚全新世植被演替、气候变化与火灾历史

贵州西部位于北亚热带云贵高原山地湿润-半湿润气候区,西南季风是该区域水汽来源的主要气候系统。贵州六盘水娘娘山有连片分布的垫状泥炭沼泽沉积,较完整记录了过去的植被和气候历史,是研究气候-植被-火灾-人类活动变化的理想场所。本研究以六盘水娘娘山1999 m海拔的一处泥炭湿地钻孔上部52 cm岩芯为研究材料,通过AMS ¹⁴C测年获得年代框架,采用孢粉和炭屑分析,重建了该地区晚全新世气候变化和人类活动叠加影响下的植被演替及火灾活动历史。结果表明：3500~3100 cal.a B.P. 期间,当地亚热带常绿阔叶林繁盛,火灾活动为气候控制为主的森林火灾,但火灾活动并未改变阔叶林的总体面貌;3100~600 cal.a B.P. 期间,气候呈变干趋势,阔叶类木本植物显著减少,当地植被从亚热带常绿阔叶林转变为疏林草地和针叶类疏林,极可能是趋于冷干的气候环境的结果;大约600 cal.a B.P. 之后,当地植被演变为开阔林,同时,出现大颗粒炭屑(>125 μm)以及伴人花粉的明显增加,表明人类农业活动高强度的刀耕火种已经扩张到较高海拔山区。区域对比显示,西南地区在3500 cal.a B.P. 以来,主要以区域性火灾为主,而3100 cal.a B.P. 以后的火灾活动受到气候变干和人类活动的双重影响,特别是600 cal.a B.P. 以来,人类活动(刀耕火种)成为局地火灾和植被更替的主要因素。

     

全新世以来岱海盆地植被演替和气候变化的孢粉学证据

岱海盆地99A孔11.01 m以上地层较高分辨率的孢粉分析揭示了该区12 000 cal a BP以来的植被演替和气候变化. 早全新世时期, 岱海盆地受冬季风影响强烈, 气候波动以冷湿、暖干为主, 12 000～11 000 cal a BP为以白桦林为主的森林草原植被, 气候寒凉湿润; 11 000～7 900 cal a BP白桦林退缩, 气候温干; 中全新世时, 主要受控于夏季风影响下, 气候波动以冷干、暖湿为主, 7 900～4 450 cal a BP是岱海盆地森林植被发育最好的时期, 气候温暖湿润, 4 450～2 900 cal a BP森林开始退缩, 气候温干; 2 900～0 cal a BP在气候变凉干和人类活动的影响下, 森林植被几近消失.     

肇庆高要泥炭沉积揭示的全新世植被演变及人类活动历史

位于珠江三角洲西北边缘地区的肇庆高要钻孔岩芯长610cm, 其泥炭沉积物记录了全新世的沉积过程、植被演变和人类活动历史。根据木屑及泥炭沉积物的AMS-14C 测年, 钻孔底部年龄按沉积速率外推大约为6100cal.a B.P.。在孔深536~175cm段发现以水松(Glyptostrobus pensilis)为主的原位腐木根茎和泥炭沉积。孢粉研究表明近6000年来钻孔所在区域植被类型发生了明显变化, 经历了常绿阔叶林→水松森林沼泽→常绿阔叶林→草地沼泽→次生林及草地农田5个阶段。当地的水松沼泽群落在4900~2900cal.a B.P. 期间十分繁盛, 该阶段后期随着沼泽湿地面积的缩小呈现缓慢衰退的趋势; 在2900cal.a B.P. 左右水松林面积大幅缩小, 水松森林沼泽快速转变成浅水及旱地莎草科、禾本科为主的草地沼泽; 约1700cal.a B.P. 后研究区域残余的天然水松基本消失。炭屑分析表明, 火灾事件始于距今3500cal.a B.P., 与该地区新石器时代末期相对应, 揭示了该区域早期农业的初始时代。乔木植物的比例在2660cal.a B.P. 骤减, 禾本科、里白/芒箕、松属等先锋属种大量生长, 这个过程伴随着炭屑浓度的大幅增加, 指示人类刀耕火种活动逐渐增强。研究表明, 晚全新世三角洲进积、海岸带推移、潜水位下降和人类活动等综合因素导致了研究区域水松林的消亡, 近2600年三角洲早期农业的发展大大加剧了当地水松群落的衰退速度。     

黄土高原南部白水河流域全新世中期植被特征及气候意义

基于黄土高原南部白水河流域下河、南山头、西山、马坡等4处遗址共计2270块木炭记录,结合高精度的AMS ¹⁴C测年,恢复了研究区5.53~4.12 cal.ka B.P.时期木本植被特征和古气候变迁。共存生态因子分析结果和植被组合特征表明该时期的气候整体较今更加暖湿,但在百年尺度上仍存在气候变迁：5.05 cal.ka B.P.以后植被组合中亚热带种属数量及占比的增加表明气候较前一阶段更加暖湿;4.35~4.12 cal.ka B.P.时期的植被组合中耐旱种属比例增多,表明研究区的气候至少在4.35 cal.ka B.P.之前已经转干。研究区气候的变化对文化的发展产生了重要影响,适宜的气候可以促进文化的繁荣与发展;当气候恶化时,农业的发展可在一定程度上延缓文化的衰落,但持续上百年的气候恶化最终会导致文化的衰退甚至消亡。

     

苏拉威西海周边地区全新世植被演化及气候变化

全新世时期的环境和气候变化是全球气候模拟、预测中不可或缺的资料.对苏拉威西海西北部MD98-2178孔(3.6200°N,118.7000°E,水深1 984 m)全新世的样品进行孢粉分析和浮游有孔虫氧稳定同位素测试,重建全新世苏拉威西海周边地区植被演化和气候变化图景.根据孢粉记录得到:在全新世早期至7 ka BP时,各孢粉组合浓度剧烈下降,指示海平面处于上升阶段;在7~4 ka BP时,各孢粉组合浓度都处于低谷,体现为高海平面期;在4 ka BP之后,孢粉记录则显示海平面有小幅的下降.在全新世中期,即5~4 ka BP,热带高山雨林花粉含量明显上升,表明是温度低值期.蕨类孢子记录显示降雨量在全新世早期是持续增加的,但在全新世中期之后,降雨量有所减少,这与陆地孢粉记录和印尼石笋记录的结果相似,体现全新世该地区降雨量受海陆格局和太阳活动共同影响.      

新疆阿尔泰山大罗坝盆地全新世植被与环境

阿尔泰山中部大罗坝盆地3.2m厚沉积中的孢粉化石可以划分出2个孢粉组合和8个亚组合。晚更新世晚期—早全新世属荒漠草原—草原植被,中晚全新世属森林草原植被。7000a.BP以来,盆地中针叶林一直发育较好。森林发育的最好阶段是中全新世早期,此后曾有两次衰落时期,但森林并未退出本区。从全新世阿尔泰山喀纳斯湖地区与大罗坝盆地的孢粉对比发现,森林的分布从西向东有减少趋势,温度逐渐降低,推测阿尔泰山东部的青河县气候比较干旱。     

全新世中期中国气候格局定量重建

古气候要素的定量化,是认识气候变化规律的关键节点之一。以往对于我国的古气候要素定量化重建,主要基于孢粉-气候的统计学方法。由于该方法难以有效区分温度、降水和大气CO₂浓度等环境因子对植物生长的影响,因而导致重建结果可能存在不确定性。本次研究,我们基于植物生理过程、新一代古气候定量重建的植被反演方法,考虑环境因子对植被生长的影响,利用新完善的中国第四纪孢粉数据库中的孢粉数据,定量化重建了我国全新世中期（6±0.5ka ¹⁴C）的古气候要素空间格局。结果表明,全新世中期我国年均温度比现在略高约0.7℃,东部区域增温明显,尤其是东北地区,而西北地区可能略有降温;最冷月温度增温较大,达约1℃,而最热月温度增温较小,为约0.5℃。全国年降水量整体比现在多约230mm,主要是夏季降水增多所导致,其中东部地区增加显著。上述结果揭示,全新世中期全球增温将有利于我国降水增加,并导致季节性温度变化明显。本次重建结果增强了与古气候模拟结果的可对比性。

     

南羌塘全新世花粉组合与古环境

本文以南羌塘高原六个剖面的孢粉组合分析及＾１４Ｃ年龄为依据，初步划分一南羌塘全恨气候期，讨论了本区全新世时期植盼布及植物群的演变、气候的变化，自然环境的区域差异及其与高原隆升的关系。     

杭州湾钱塘江两岸全新世以来的古植被及古气候研究

根据杭州市三个钻孔的孢粉资料对杭州市地区全新世以来的植被和古气候演变进行讨论。这三个钻孔分别位于钱塘江两岸的三盈村(HZ1)、新街三星(HZ2)和下沙镇市场(HZ3),笔者对其进行了孢粉样分析和地层年代学研究。研究结果表明,该区自晚更新世晚期以来的植被演化可以划分为4个阶段:第一阶段为针叶林,气候温凉较湿,海平面低于现今海平面;第二阶段为针叶林或针阔叶混交林,气候温和较湿,海平面接近现今海平面;第三阶段为针阔叶混交林,枫香、榆花粉明显增多,气候温暖较湿,出现高海面;第四阶段为针叶林,气候暖和较湿,海平面接近现今位置。其中第一阶段为末次冰期,第二、三、四阶段为全新世。根据第三阶段的孢粉组合特征、岩性特征以及微体化石可知,全新世中期的气候比较适宜,气候温暖湿润。     

全新世呼伦湖区植被和气候变化的孢粉记录

文章详细分析了内蒙古呼伦湖HL06岩芯沉积的孢粉组合,基于AMS 14C年代标尺,恢复了全新世湖区植被演变过程;并根据我国北方和蒙古表土孢粉数据和气象资料,建立了孢粉-气候参数转换函数,定量重建了呼伦湖区降水和气温的变化历史.结果表明,11000～8000aB.P.,湖区植被以蒿、藜占优,为干草原景观,气候暖干;8000～6400aB.P.,湖区禾本植物扩张,山地桦林发育,降水显著增加,气温逐渐降低;6400～4400aB.P.,湖区早生草本植物增加,降水减少,气温继续下降;4400～3350aB.P.,耐旱藜科植物大量生长,湖区荒漠化,气候极端干旱;3350～2050aB.P.,湖区草原植被有所恢复,降水略有增加,气温有所回升;2050～1000aB.P.,湖区蒿属植物减少,山地松林发育,气温降至全新世最低;最近1000年,藜科、禾本科等伴人植物大量出现,反映出人类活动对湖区自然环境的影响.全新世呼伦湖区气温变化在轨道尺度上受控于北半球太阳辐射量的变化,而在亚轨道尺度上可能与东亚夏季风强度有关.距今8000年前湖区降水较弱可能因为早全新世北半球高纬残存冰盖抑制了东亚季风雨带的北上,季风降水的千年-百年尺度波动与热带西太平洋海气相互作用密切相关.     

长江三角洲东缘地区全新世孢粉与古环境研究

通过对长江三角洲东缘地区南汇鹤鸣孔、东海1井、高桥G2孔3口钻井全新世地层的孢粉研究,划分出了5个孢粉组合带和3个亚带,恢复了本地区植被演替、气候波动的5个阶段：第1阶段为针阔叶混交林一草地,反映气候温凉略湿（前北方期）;第2阶段为含常绿阔叶树的针阔叶混交林,反映气候温和略干（北方期）;第3阶段为以常绿栎类、栲属、杨梅等为主的常绿阔叶林,反映气候热暖潮湿（大西洋期）;第4阶段是以栎、松、禾本科为主的针阔叶混交林,反映气候温暖略干（亚北方期）;第5阶段是以落叶栎类、常绿栎类、松为主的落叶阔叶、常绿阔叶、针叶混交林一草地,反映气候温暖湿润（亚大西洋期）。这种气候波动与世界性气候变化相一致,为本地区的地层年代划分和对比提供了可靠的证据,为全新世古植被、古气候、古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。     

全新世中期7 ka前后降温事件对中国北方植被生态的影响

大量研究表明,随着气候变暖,全球生态环境发生了巨大变化。然而,在相对温暖的气候条件下,假若发生重大降温事件,生态环境尤其是植被生态会如何响应,值得深入探讨。利用近年来发表的全新世高分辨率古气候记录以及孢粉记录的植被变化,对全新世中期7 ka（1 ka=1000 cal.a B.P.）前后的降温事件及其对植被生态的影响进行了综合分析。结果表明,7 ka前后降温事件在北半球很大范围都有记录,在季风边缘区伴随着气候的干旱,而在西风主导的区域总体表现为气候湿润。中国北方季风区山地以及高纬度地区表现为建群种的变化,如阔叶树种的减少以及针叶树种的增加;在季风边缘区总体表现为干旱气候下植被盖度的降低;而在西北内陆山地高山区域表现为林线的降低或树种的变化,低山地区森林下限表现为森林成分的增加以及耐旱树种的减少;在山前草原和盆地荒漠草原区域,植被的响应表现为植被盖度的增加和喜湿成分的增加。降温直接影响湿度较大的高山地区的森林成分和林线高度,而在低山干旱半干旱地区,降温则通过抑制蒸发、增加有效湿度影响植被盖度和组成。由于不同钻孔年代的不确定性、不同植被类型对气候变化的敏感性不同等,不同区域发生植被转型的时间不尽一致。全新世中期7 ka降温事件的触发机制有待深入研究,可能与大型火山喷发以及太阳活动变化有关,夏季太阳辐射的持续降低以及地球系统内部反馈也是共同的原因。

     

末次盛冰期以来陕北黄土高原的植被和气候变化

本文对黄土高原靖边和富县末次盛冰期以来的黄土沉积做了系统的孢粉分析.结果显示,末次盛冰期以来两地一直发育以蒿为主的草原植被,但植被组成在时间和空间上都有明显的差异.全新世早-中期植物种类比末次盛冰期丰富,沙漠植被减少,落叶阔叶树增加,表明气候变得温暖湿润.末次盛冰期靖边地区是以蒿、藜和其他菊科(非蒿属)为主的荒漠植被,...