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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 15 期摇 摇 2012 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
放牧对青藏高原东部两种典型高寒草地类型凋落物分解的影响 张艳博,罗摇 鹏,孙摇 庚,等 (4605)…………
北京地区外来入侵植物分布特征及其影响因素 王苏铭,张摇 楠,于琳倩,等 (4618)……………………………
温带混交林碳水通量模拟及其对冠层分层方式的响应———耦合的气孔导度鄄光合作用鄄能量平衡模型
施婷婷,高玉芳,袁凤辉,等 (4630)
………
……………………………………………………………………………
洞庭湖景观格局变化及其对水文调蓄功能的影响 刘摇 娜,王克林,段亚锋 (4641)……………………………
大辽河口水环境污染生态风险评估 于摇 格,陈摇 静,张学庆,等 (4651)…………………………………………
标准化方法筛选参照点构建大型底栖动物生物完整性指数 渠晓东,刘志刚,张摇 远 (4661)…………………
不同年龄段大连群体菲律宾蛤仔 EST鄄SSR多样性 虞志飞,闫喜武,张跃环,等 (4673)………………………
基于地统计分析西印度洋黄鳍金枪鱼围网渔获量的空间异质性 杨晓明,戴小杰,朱国平 (4682)……………
广东罗坑自然保护区鳄蜥生境选择的季节性差异 武正军,戴冬亮,宁加佳,等 (4691)…………………………
甘肃兴隆山森林演替过程中的土壤理化性质 魏摇 强,凌摇 雷,柴春山,等 (4700)………………………………
短轮伐期毛白杨不同密度林分土壤有机碳和全氮动态 赵雪梅,孙向阳,康向阳,等 (4714)……………………
放牧对呼伦贝尔草地植物和土壤生态化学计量学特征的影响 丁小慧,宫摇 立,王东波,等 (4722)……………
UV鄄B辐射增强对抗除草剂转基因水稻 CH4 排放的影响 娄运生, 周文鳞 (4731)……………………………
基于核磁共振波谱的盐芥盐胁迫代谢组学分析 王新宇,王丽华,于摇 萍,等 (4737)……………………………
广西甘蔗根际高效联合固氮菌的筛选及鉴定 胡春锦,林摇 丽,史国英,等 (4745)………………………………
不同稻蟹生产模式对土壤活性有机碳和酶活性的影响 安摇 辉,刘鸣达,王耀晶,等 (4753)……………………
大兴安岭火烧迹地恢复初期土壤微生物群落特征 白爱芹,傅伯杰,曲来叶,等 (4762)…………………………
川西北冷杉林恢复过程中土壤动物群落动态 崔丽巍,刘世荣,刘兴良,等 (4772)………………………………
内生真菌角担子菌 B6 对连作西瓜土壤尖孢镰刀菌的影响 肖摇 逸,戴传超,王兴祥,等 (4784)………………
西江颗粒直链藻种群生态特征 王摇 超,赖子尼,李跃飞,等 (4793)………………………………………………
大型人工湿地生态可持续性评价 张依然,王仁卿,张摇 建,等 (4803)……………………………………………
孢粉、炭屑揭示的黔西高原 MIS3b期间古植被、古气候演变 赵增友,袁道先,石胜强,等 (4811)……………
树干径流对梭梭“肥岛冶和“盐岛冶效应的作用机制 李从娟,雷加强,徐新文,等 (4819)………………………
豆科作物鄄小麦轮作方式下旱地小麦花后干物质及养分累积、转移与产量的关系
杨摇 宁,赵护兵,王朝辉,等 (4827)
………………………………
……………………………………………………………………………
一次陆源降雨污水引起血红哈卡藻赤潮的成因 刘义豪,宋秀凯,靳摇 洋,等 (4836)……………………………
盐城国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力 王艳芳,沈永明 (4844)………………………………………
城市屋顶绿化资源潜力评估及绿化策略分析———以深圳市福田中心区为例
邵天然,李超骕,曾摇 辉 (4852)
……………………………………
…………………………………………………………………………………
黄河三角洲区域生态经济系统动态耦合过程及趋势 王介勇,吴建寨 (4861)……………………………………
重庆市生态功能区蝴蝶多样性参数 李爱民,邓合黎,马摇 琦 (4869)……………………………………………
专论与综述
干旱半干旱区不同环境因素对土壤呼吸影响研究进展 王新源,李玉霖,赵学勇,等 (4890)……………………
土壤呼吸的温度敏感性———全球变暖正负反馈的不确定因素 栾军伟,刘世荣 (4902)…………………………
森林土壤甲烷吸收的主控因子及其对增氮的响应研究进展 程淑兰,方华军,于贵瑞,等 (4914)………………
湖泊氮素氧化及脱氮过程研究进展 范俊楠,赵建伟,朱端卫 (4924)……………………………………………
研究简报
刈割对人工湿地风车草生长及污水净化效果的影响 吕改云,何怀东,杨丹菁,等 (4932)………………………
学术信息与动态
全球气候变化与粮食安全———2012 年 Planet Under Pressure国际会议述评 安艺明,赵文武 (4940)…………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*338*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄08
封面图说: 水杉是中国特有种,国家一级保护植物,有植物王国“活化石冶之称,是 1946 年由中国的植物学家在湖北的利川磨刀
溪发现的。 水杉曾广泛分布于北半球,第四纪冰期以后,水杉属的其他种类全部灭绝,水杉确在中国川、鄂、湘边境
地带得以幸存,成为旷世奇珍。 水杉耐水,适应力强,生长极为迅速,其树干通直挺拔,高大秀颀,树冠呈圆锥形,姿
态优美,枝叶繁茂,入秋后叶色金黄。 自发现后被人们在中国南方广泛种植,成为著名的绿化观赏植物,现在中国水
杉的子孙已遍及中国和世界 50 多个国家和地区。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 15 期
2012 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 15
Aug. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室开放课题基金项目(KDL2008鄄 15);国家自然基金(41072141);西南大学科技创
新项目(ky2011004);西南大学青年基金项目(swu208001)
收稿日期:2011鄄07鄄23; 摇 摇 修订日期:2012鄄05鄄17
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: tsuzzy0905@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201107231086
赵增友,袁道先,石胜强, 罗伦德.孢粉、炭屑揭示的黔西高原 MIS3b期间古植被、古气候演变.生态学报,2012,32(15):4811鄄4818.
Zhao Z Y, Yuan D X, Shi S Q, Luo L D. MIS3b vegetation and climate changes based on pollen and charcoal on Qianxi Plateau. Acta Ecologica Sinica,
2012,32(15):4811鄄4818.
孢粉、炭屑揭示的黔西高原 MIS3b期间
古植被、古气候演变
赵增友1,*,袁道先1,2,石胜强1, 罗伦德1
(1. 西南大学地理科学学院,重庆摇 400715; 2. 中国地质科学院岩溶地质研究所, 桂林摇 541004)
摘要:将孢粉与炭屑结合应用于贵州盘县坪地晚更新世剖面,对比高分辨率的 NGRIP啄18O、石笋记录分析,用以揭示黔西高原
MIS3b期古植被、古气候演变。 结果显示:45. 16—44. 44 ka BP 期间,孢粉缺失,炭屑少,说明此时植被稀少,气候寒冷,可能指
示 H5 事件。 44. 44—44. 04 ka BP 期间,以禾本科、百合科为主的草本及喜冷湿的蕨类占优势,乔、灌木稀少。 炭屑浓度低,但末
期出现峰值,说明气候开始由冷湿向温干过渡。 44. 04—42. 5 ka BP 期间,禾本科草类继续增加,成为草原植物的主要成分;乔
木种类增加,但含量不高。 炭屑浓度高,峰值频繁出现,指示气侯温干。 42. 5—41. 29 ka BP 期间,草原萎缩,森林面积扩展。 针
叶、常绿及落叶阔叶林迅速扩展。 炭屑浓度总体偏低稳定,指示该时期气候温凉湿润。 总之,MIS3b整体较冷,干湿交替出现。
关键词:黔西高原; 孢粉;炭屑;古气候; 古植被
MIS3b vegetation and climate changes based on pollen and charcoal on
Qianxi Plateau
ZHAO Zengyou1,*, YUAN Daoxian1,2, SHI Shengqiang1, LUO Lunde1
1 College of Geographic Science, Southwest University, Chongqing 400715, China
2 Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin 541004, China
Abstract: Climate and vegetation changes during marine isotope stage 3b ( MIS3b) are a major focus of Quaternary
research. The vegetation on the western Guizhou plateau, part of the Yungui Plateau in China, is highly sensitive to climate
changes and thus represents a potential environmental archive.
We obtained a 13鄄m鄄long sediment sequence from Pan County of Guizhou Province and analyzed the range
corresponding to 45—41 ka(10—12. 85 m). Pollen date, charcoal concentration, and four accelerator mass spectroscopy
(AMS) 14C dates ( only three are available) were obtained. We used the three AMS14C dates ( without calibration) to
establish an age model and compared pollen and charcoal data with oxygen isotope records from ice cores from North
Greenland and the Tibetan plateau and with a stalagmite from Hulu Cave, China. The results indicated that pollen zone A
(12. 85—12. 50 m, 45. 16—44. 44 ka) had sparse vegetation and a cold climate, as reflected by the low pollen and
charcoal concentration. This period may correspond to the H5 event. Pollen zone B (12. 50—12. 2 m, 44. 44—44. 04 ka)
was characterized by pollen of Gramineae, Cupressaceae, Liliaceae, and Davalliaceae and acted as a transient period.
Herbs and ferns were dominant in this zone, indicating that the temperature was warmer than in zone A, but still cold. The
charcoal concentration in zone B was low, but a peak implied fire activity ( fire suggests dry conditions) . Pollen of these
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taxa, especially Gramineae, herbs, and ferns, increased significantly in abundance in zone C (12. 20—11. 15 m, 44. 04—
42. 5 ka) . Pollen of trees and shrubs, including Pinus, Quercus, Abies, Ulmus, Salix, Corylus, and Betula, were
increasing in abundance, but their percentages were still low. Frequent peaks of micro鄄charcoal concentration indicated
regional fire activity. Hence, the climate was warmer and drier in zone C than in zone B. The composition of the ecosystem
changed substantially in pollen zone D (11. 15—10. 45 m, 42. 5—41. 29 ka) . Trees and shrubs continued to increase in
abundance compared to zone C and became major components of the ecosystem; in particular, pine proliferated rapidly and
became the dominant tree type. Coniferous, evergreen, and deciduous broad鄄leaved forests expanded quickly as grasslands
diminished in area. The low and stable charcoal concentration indicated cool and wet conditions during this period. To
summarize, this area during MIS3b was generally cold and alternated frequently between wet and dry conditions.
Comparing our data to other climate vectors, we found that climate changes on the western Guizhou plateau during
MIS3b corresponded extremely well to indices from loess and lake sediments and to 啄18O in ice cores from the Tibetan
plateau and North Greenland. Thus, Guizhou sediment sequences can reflect regional and even global climate changes. We
inferred that the low temperatures and high precipitation during MIS3b were caused by the solar precession cycle, which
decreased solar radiation and allowed the polar ice sheet to expand southward, helping cool the global climate. As the globe
cooled, the southwest Asia monsoon strengthened, bringing heavy precipitation and creating large lakes in southwest China.
With limited records, the historical patterns of the southwest Asia monsoon as well as global circulation remain unclear, so
further research is needed.
Key Words: Qianxi Plateau; spore鄄pollen; charcoal; paleovegetation; paleoclimate
云贵高原处于中国地形走势的第二级阶梯上,受西南季风和东南季风的共同影响。 同时背靠青藏高原,
受青藏高原抬升的影响,使得云贵高原成为西南季风向东亚输送水汽的通道。 特殊地理位置使得云贵高原对
季风环流的波动十分敏感,因此搞清西南季风在云贵高原 MIS3b 期的演化对于研究整个东亚季风环流具有
重要意义。 截止目前,很多学者做了大量的工作,如 Yuan等[1]对云贵高原东南缘董哥洞石笋记录进行研究,
揭示了过去 16 万年来亚洲季风和低纬度地区降雨变化的特征。 另外陈佩英[2鄄4]、童国榜[5]等人,通过孢粉对
贵州晚更新世以来的古植被、古气候的变化做了大量研究,揭示了晚更新世到全新世以来的古植被、古气候变
化过程及中国第四纪孢粉植物群区变化。 但是相对于青藏高原冰川、湖泊,北方地区的黄土、孢粉、南海深海
氧同位素的研究,云贵高原尤其是黔西高原的研究还有不足之处:样品分辨率低,无法与石笋、冰芯进行对比;
区域气候变化的机制不明确。 本研究试图通过孢粉、炭屑指标,结合 AMS14C 定年技术以及与石笋及
NGRIP啄18O对比,揭示 45. 16—41. 29 ka BP 期间该区域古植被、古气候变化过程。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区概况
本研究区位于黔西高原西南部的黔滇边界,在行政区划上属于贵州水城盘县坪地乡,如图 1 所示。 海拔
1800—2600 m,西高东低,最高峰为坪地牛棚子梁,海拔 2768 m。 二叠系、三叠系及石炭系地层出露,第四纪
沉积物发育在二叠系下统茅口组上。 本区属于偏干型北亚热带季风气候,年均温 15. 2益,年降水量 1400
mm,是贵州热量和降水较少的地区。 独特的气候条件下发育了特定的植被;常绿落叶阔叶混交林是本区植被
特点,主要组成植物有:松(Pinus)、栎(Quercus)、柳(Salix)、胡桃(Juglan)、榆(Ulmus)、朴(Celtis)等。 由于河
流的切割作用强烈,植被破坏严重,只少量残存在山坡、山麓地带或沟边。
1. 2摇 取样与年代测定
2009 年 7 月至 8 月,先后在重庆、四川、云南、贵州,共获得了 5 个沉积剖面。 其中贵州盘县剖面位于贵州
盘县坪地附近(104毅36. 215忆E,26毅6. 895忆N),海拔 2070 m,北盘江支流深切 V 型谷的谷坡,经人工开挖而成。
剖面深 12. 85 m,其中 0—10 m为 3 层河流相沙砾沉积,砾石有磨圆;10—12. 85 m为 3 层湖相淤泥质沉积,夹
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图 1摇 取样点位置图
Fig. 1摇 Location of the profile
少量砾石。 本研究仅对花粉、炭屑含量丰富、沉积序列连续的下部(10—12. 85 m)进行了研究。 按 5 cm 的间
隔取样,共得到 53 个样品。
图 2摇 盘县剖面 AMS14C年代序列
摇 Fig. 2 摇 Age model of AMS14C in Panxian profile, Guizhou
Province摇
由于样品为淤泥质,含有大量的植物碎屑。 测年样
品送到北京大学做 AMS14C 分析,测年数据如表 1。 4
个样品中 3 个年龄数据的误差范围在 240—740a 之间。
根据这 3 个样品重建该剖面的年代序列,如图 2 所示。
P鄄14 可能由于处于潜水面一下,受地下水影响严重,与
现代炭发生交换,导致年代偏年轻。
1. 3摇 孢粉与炭屑分析
研究区属于岩溶区,根据沉积物所含 CaCO3 含量
很低的特点,直接用 HF和碱的处理。 实验室共分析 53
块样品。 每个样品取 30 g,进行酸碱处理。 由于样品中
所含孢粉丰富,每个样品统计 3 片以上,大部分样品计
数在 200 粒以上,少数由于花粉稀少而少于 200 粒。 剖
面底部(12. 15 m以下)孢粉极少,分析得到 12. 15 m以
上 41 个数据。 选取 30—200 滋m 粒径的炭屑颗粒进行
统计,然后计算炭屑浓度。
2摇 孢粉鉴定与古气候重建
2. 1摇 孢粉鉴定结果
在 Zeiss光学显微镜 400 倍下进行孢粉、炭屑的鉴定和统计。 共鉴定出 122 科属,共 12567 粒,统计结果
如图 3 所示。 主要的植物种属有乔木类的松属(Pinus)、冷杉属(Abies)、柏科(Cupressaceae)、栎属(Quercus)、
常绿栎类、楝属(Melia)、榆属(Ulmus);灌木类型榛属(Corylus)、柳属(Salix)、桦木属(Betula)。 草本植物花粉
主要以禾本科(Poaceae)、百合科(Liliaceae)、菊科(Compositae)、蒿属(Atemisia)、毛莨科(Ranunculaceae)、莎
3184摇 15 期 摇 摇 摇 赵增友摇 等:孢粉、炭屑揭示的黔西高原 MIS3b期间古植被、古气候演变 摇
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草科(Cyperaceae)。 根据孢粉组合的变化将剖面划分为 4 个孢粉组合带,如图 3 所示。
表 1摇 贵州盘县坪地剖面的 AMS14C和14C测年数据
Table 1摇 AMS14C data of the profile in Pingdi Panxian county,Guizhou
样品编号 Samples 深度 Depth / m AMS14C年代(a BP) AMS14C
P鄄53 10. 35 41290依740
P鄄46 10. 70 41940依240
P鄄28 11. 45 43340依290
P鄄14 12. 20 25200依140
图 3摇 盘县坪地剖面孢粉图式
Fig. 3摇 The diagram of spore鄄pollen in Pingdi Panxian county Guizhou Province
孢粉带 1 (12. 85—12. 50 m,45. 16—44. 44 ka BP)摇 孢粉缺失带。 此带共包括 11 个样品,沉积物含有较
多钙质、硅质碎屑,夹有风化钙质砾石,颜色较浅。 孢粉极少,每个样品统计 6—8片,计数<10 粒。 炭屑浓度
低,但在顶部出现 1 次峰值。
孢粉带 2 (12. 50—12. 2 m,44. 44—44. 04 ka BP)禾本科鄄柏科鄄百合科鄄骨碎补科孢粉带。 本带为一过渡
带,共包括 6 个样品。 沉积物由钙质、硅质逐渐变为淤泥质,颜色逐渐加深,显示生物活动加强。 主要植物孢
粉类型为蕨类植物和草本植物,两者(NAP)合占 73. 66% 。 乔木跟灌木较少,植物种类单一。 其中乔木类型
主要有柏科(0—34. 78% )平均为 13. 06% ,松属(0—8. 62% )平均为 4. 73% 。 灌木主要为柳属、忍冬属
(Lonicera),其中柳属平均占 4. 22% ,忍冬属平均占 1. 50% 。 草本植物主要有禾本科、百合科、毛莨科及少量
莎草科,其中禾本科所占比例最高 (0—60. 74% ),平均为 20. 17% ;其次为百合科 (0—34. 96% )平均占
7郾 06% 。 蕨类植物在孢粉组合中占有绝对优势,主要有骨碎补科(Davalliaceae)、铁角蕨科(Aspleniaceae)、水
龙骨科(Polypodiaceae)、石松科(Lycopodiaceae)。 其中骨碎补占 4. 35%—16. 28% ,平均为 8. 44% ;铁角蕨科
4184 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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平均占 6. 10% ,水龙骨科、石松科平均为 5. 16% 。
本带中部以上炭屑浓度开始升高,并出现 1 次峰值,这种高炭屑的趋势过渡到下一带。
孢粉带 3 (12. 20—11. 15 m,44. 04—42. 5 ka BP)摇 禾本科鄄百合科鄄松属鄄柏科孢粉组合带。 本带沉积物
主要为黑色淤泥,显示生物作用进一步加强。 以禾本科为主的草类和以铁角蕨科为代表的蕨类植物孢粉含量
进一步增加,分别占 35. 58%和 45. 71% ,乔、灌木含量降低到 18. 70% 。 草本植物中,禾本科花粉上升到
35郾 0% (73. 55%—9. 30% )。 其次为百合科,含量平均为 12. 81% 。 此外,紫菀属(Aster)占 2. 02% ,菊科占
2郾 84% 。 莎草科、毛莨科、十字花科(Cruciferae)也有一定含量。 乔木中,松粉含量有所升高,达到 18. 58%—
1. 30% ,平均为 7. 12% ;柏科花粉含量急剧下降,平均占 3. 49% ;落叶栎占 2. 61% 。 冷杉、榆属、常绿栎类、桦
属含量较少,但较前一带有所增加。 灌木植物花粉类型少、含量低,如柳属花粉含量降至 2. 72% ,榛属约占
1郾 46% 。 蕨类植物孢粉中除铁角蕨科含量增加,达到 15. 60% ;其余变化不大。
本带炭屑含量迅速增加,不仅表现为背景值的升高,峰值出现频繁,而且变化不稳定。
孢粉带 4 (11. 15—10. 45 m,42. 5—41. 29 ka BP)摇 松属鄄禾本科鄄常绿栎类鄄百合科孢粉带。 本带包括 13
个样品,沉积物为青灰色淤泥。 本带主要孢粉植物类型转变为乔、灌木,二者含量由 18. 70%迅速增加到
43郾 64% 。 而以禾本科为主的草类植物花粉含量迅速下降至 22. 86% ,蕨类孢子含量下降到 41. 03% 。 乔木植
物花粉类型主要有松属、常绿栎类、落叶栎类、柏科、冷杉属,其中松粉含量(25. 37%—8. 60% )迅速增加,在
前一阶段的基础上增长了 10% ,达到了 17. 92% 。 常绿栎首次超过落叶栎(平均为 4. 14% ),平均含量也达到
了 7. 63% 。 柏科花粉有所升高,平均为 5. 05% ,冷杉属花粉植物增加到 3. 11% 。 此外,组合中榆属、榉属、云
杉属(Picea)、楝属、桤木属(Alnus)、胡桃属(Juglans)也有一定含量。 灌木中榛属、桦属花粉含量增加,而柳属
花粉减少。 榛属花粉含量达到 13. 64%—0. 34% ,平均为 6. 0% ;桦属含量达到 9. 26%—0. 72% 平均为
4郾 59% ;柳属花粉含量降至 2. 26% 。 草本植物含量整体下降,其中禾本科(23. 59%—3. 75% )花粉迅速减少,
由孢粉带 3 的 35. 0%下降到 11. 88% ;百合科下降到 7. 39% 。 紫菀属、菊科花粉含量降低,喜湿的莎草科、毛
莨科含量上升。 蕨类植物含量降低,主要以铁角蕨科为主,其含量增加到 17. 41% ,而骨碎补科、水龙骨科降
低至 4%左右,石松科逐渐从组合中消失。
本带炭屑浓度降低,背景值降低,峰值减少,变化较稳定。
2. 2摇 古环境重建
根据上述孢粉带的孢粉组合特征以及炭屑浓度的变化,结合 AMS14C 年代序列,从下往上对该剖面进行
古植被、古气候重建。
第一阶段摇 45. 16—44. 44 ka BP 期间,植被景观为冻原,孢粉极少,炭屑浓度低,说明这一时期为冰期气
候,区域内植被消失。 根据区域的地质及冰川资料、NGRIP啄18O[10]及众多研究[9鄄16],可以推断该时期可能为末
次冰期前一冰期,即 H5 事件。
第二阶段摇 44. 44—44. 04 ka BP 期间,植被逐渐恢复为草甸草原,主要的植物类型为草本和蕨类植物。
乔木较少,主要为耐寒的柏科,松属。 少量灌木为柳属、忍冬科植物。 草本植物主要有禾本科、百合科、毛莨科
及少量莎草科,其中禾本科及百合科所占比例较大。 蕨类植物主要为耐冷湿的骨碎补科、铁角蕨科、水龙骨
科、石松科,它们在组合中占绝对优势。 这说明该时期气候较前一阶段有所转暖,较多的喜冷植物指示该时段
气候仍然较冷,但降水有所增加。
第三阶段摇 44. 04—42. 5 ka BP 期间,草原面积扩展。 禾本科草类增加,成为草原植物的主要成份;百合
科草类也较多。 山麓地带耐旱的菊科、紫菀属增多,水边生长着少量的莎草科。 蕨类植物仍然占据绝对优势。
乔木种类增加,但含量不高。 柏科较前一阶段迅速减少,松属含量增加指示区域内山地松林面积的扩展。 落
叶阔叶树种如落叶栎类、榆属、常绿栎类、桦属、榛属出现并增多。 灌木中柳属减少,忍冬科植物消失,榛属开
始增加。 这说明该时期气候持续转暖,较高的禾本科花粉含量及炭屑峰值说明气候温干,经常发生天然火。
第四阶段摇 42. 5—41. 29 ka BP 期间,草原萎缩,森林面积扩展。 以禾本科为主的草原植物迅速减少,喜
5184摇 15 期 摇 摇 摇 赵增友摇 等:孢粉、炭屑揭示的黔西高原 MIS3b期间古植被、古气候演变 摇
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湿的莎草科、毛莨科含量上升。 尽管蕨类植物的百分含量有所下降,但仍占优势。 乔木种类、数量迅速增加。
松属逐渐占据了花粉植物的优势,冷杉属(Abies)增加。 喜暖的常绿阔叶、落叶阔叶迅速增加,且常绿栎类首
次超过了落叶栎。 榆属、楝属、桦属、桤木属、胡桃属( Juglans)也有一定含量。 灌木中榛属增多,柳属减少。
结合炭屑浓度低且稳定,说明该时期气候温凉湿润,天然火扰动较少,森林植被大面积扩展。
3摇 讨论
3. 1摇 炭屑、孢粉对比分析
炭屑作为一种生态学指标,与孢粉的提取、数据的获得、沉积原理有很多相似之处。 炭屑与孢粉结合为古
环境研究有效手段。 本文将孢粉和炭屑结合,更能准确的反映古植被、古气候变化。
图 4摇 炭屑浓度、孢粉、NGRIP 啄18O、石笋记录对比图
Fig. 4摇 Diagram of charcoal鄄concentration、spore鄄pollen、NGRIP啄18O and stalagmite 啄18O comparison
炭屑浓度曲线主要用来反映天然火发生的频率及强度,借以指示气候的干湿变化或人类活动的强弱。 将
图 4 中的炭屑浓度、花粉与 NGRIP啄18O、石笋记录对比发现:炭屑浓度与花粉数据、NGRIP啄18O 呈现很好的一
致性,而与葫芦洞石笋记录对应较差。 炭屑浓度与以禾本科为代表的草本植物呈正比,与以松属为代表的森
林植被呈反比。 同时炭屑浓度曲线与 NGRIP啄18O的冷干、温湿期对应较为理想,如图 4 所示。 45. 16—44. 44
ka BP 期间,NGRIP啄18O值偏轻,指示干冷的气候。 孢粉图式显示为孢粉缺失带,植被稀少,造成炭屑浓度低。
在 44. 44—44. 04 ka BP 期间,NGRIP啄18O值指示寒冷气候,炭屑浓度值本应降低,但实际值仍较高,此时花粉
数据显示植被为草甸草原。 可能是由于该带处于过渡带,气候开始向暖干过渡,草甸成分的植物组成在闪电
的作用下容易被点燃,引发火灾。 44. 04—42. 5 ka BP 期间,NGRIP啄18O记录指示气候转暖。 但孢粉记录显示
本地松属等森林植被少,草类植物占据绝对优势。 此时炭屑浓度高并频繁出现峰值,说明炭屑指示温暖干燥
的气候。 Tsuda和 Yamamoto等[6]认为火是植被重要的干扰因素,在火的干扰下,往往形成草原群落。 这与本
时段黔西高原频繁火灾影响下形成的草原景观一致。 42. 5—41. 29 ka BP 期间,NGRIP啄18O值先偏轻后偏重,
指示气候由凉湿转向温湿,气候整体凉湿。 森林植被增加并占据优势,草本植物减少。 炭屑浓度值降低到背
景值左右,峰值少。
本文试图对炭屑浓度、孢粉、NGRIP啄18O 进行相关性分析。 分析结果显示,炭屑浓度与花粉、NGRIP啄18O
相关性普遍较低,甚至无相关性。 但结合图 4 及上述气候、生态分析,炭屑浓度的变化与上述指标有很好的一
致性,说明炭屑与孢粉以及其他气候指标无法直接进行相关性分析。 这可能是由于天然火的发生与植被、气
候之间存在复杂关系有关。 尽管炭屑与孢粉数据无法进行相关分析,但通过以上分析发现:炭屑可以作为生
态指标反映气候干湿变化,尤其是对于生态环境复杂的亚热带、热带地区,孢粉与炭屑的结合使用能够更准确
6184 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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反映古植被、古环境演变。
3. 2摇 中国 MIS3b气候环境
近年来,MIS3 期古环境研究引起了广大学者的极大兴趣,发表了很多有价值的研究成果[9鄄16],这对认识
当时中国的气候环境概况有重要的意义。 MIS3 期分为早、中、晚 3 期,气候分别经历了暖湿鄄冷干鄄暖湿 3 阶
段。 本剖面年代跨 MIS3 中期,气候寒冷,此时极地冰盖向大陆扩展,中低纬度山岳冰川大为发展。 施雅风认
为 MIS3b 期在古里雅冰芯中表现为 54—44 ka BP,比现在温度低 5 益 [9]。 同时 NGRIP [10] 冰芯,南极
Vostok[11]冰芯指示 MIS3b期为冷期,如图 4 所示。 李世杰等[12]对青藏高原甜水湖沉积物所做的碳酸盐含量、
粒度、啄18O、啄13C指标显示,在 47—44 ka BP 期间气候寒冷,为 H5 事件。 这与该剖面底部 45郾 16—44. 44 ka BP
的孢粉缺失所指示的环境一致。 H5 期间植被完全缺失,可能指示该时期的黔西高原为冻原,说明北大西洋冰
筏事件即 H5 的加强,影响到东亚中、低纬度地区。
44. 44—44. 04 ka BP 期间气候稍转暖,降水增加。 孢粉组合中多为耐冷湿的蕨类植物及草本植物。 木本
植物主要为耐冷柏科,少量柳属、忍冬属灌木,植物类型为草甸草原。 在此之后一直到 42. 5 ka BP,尽管
NGRIP啄18O显示该时段气候寒冷,但是结合孢粉分析,禾本科为主的草本植物仍占绝对优势,但乔、灌木种类
数量都显著增加。 结合频繁的炭屑峰值变化,据此推测黔西高原此时由冷湿转向温干。 造成这种短时期干旱
的原因可能与太阳辐射减弱、西南季风减退有关。
42郾 5 ka BP 以后,气候整体温凉湿润,孢粉组合显示植被以针叶、阔叶混交林为主,蕨类植物丰富。 此时
及直到 30 ka青藏高原及附近地区经历大湖期[13],出现了大大小小的湖泊。 腾格里沙漠地区的古湖泊在 42
ka BP 左右开始形成,其后逐渐增大[14]。 唐领余等[15]通过对青藏高原 40 ka 左右的孢粉研究发现,针叶、落
叶阔叶混交林向北扩展。 施雅风则认为此时期青藏高原气候温暖湿润,促进了森林植被的扩展。 但 Hodaka
Kawahata等[16]对东海北部岩芯MD982195 的孢粉研究发现,42—40 ka BP 气候温凉湿润。 同时,陈佩英等[17]
认为贵州草海地区植被类型以针叶、落叶阔叶混交林为主,这与本研究区该时段孢粉组合十分相似。
上述分析显示,黔西高原地区 MIS3b 的古植被、古气候变化过程与青藏高原、博斯腾湖、长江中下游及
NGRIP 冰芯一致,而与南京葫芦洞石笋记录不一致。 这可能是反映了西南季风与东南季风进退的不同步性
或气候系统的不同。
整体上看,MIS3b期黔西高原地区气候总体冷暖干湿变化频繁,整体上气温可能较现在低,降水比现在
多[13]。 造成这种现象的原因既有轨道因素的影响,也有环流条件的制约。 由于太阳岁差周期的影响,MIS3
中期太阳辐射量降低,尤其是 65毅N地区能量亏损严重,致使极地大陆冰川向南扩展。 加之大西洋冰筏事件
的影响,极地大陆气团势力强劲。 同时,由于海陆热力性质的差异,西南季风乃至整个夏季风增强。 在黄土高
原地区表现为:寒冷干燥,发育了巨厚的黄土。 而在中国南方地区表现为:降水丰沛。
4摇 结论
本研究将孢粉与炭屑结合起来,揭示了 MIS3 中期的古植被、古气候演变。 结果显示在 45. 16 ka BP 左
右,黔西高原经历 H5 事件,寒冷干燥。 44. 44 ka BP 以后 H5 结束到 44. 04 ka BP,气候稍转暖,湿度大,植被为
草甸草原。 其后到 42. 5 ka BP,气候温干,植被主要为开放的草原类型。 天然火发生频繁,强度大。 42. 5 ka
BP 到 41. 29 ka BP 气候温凉湿润,植被为针叶、阔叶混交林,天然火减少。
通过与其他气候载体对比研究发现,除葫芦洞石笋外,黔西高原 MIS3b 期的气候变化与青藏高原冰芯、
黄土、孢粉、炭屑、格陵兰冰芯有很好的一致性,能够反映区域乃至全球的气候变化的规律。 造成黔西高原
MIS3b气候变化与葫芦洞石笋记录不一致的原因可能是由于两种夏季风进退不同步性或气候系统的不同,有
待进一步证实。
尽管现在关于 MIS3b期气候冷湿的原因还没定论,但笔者对比青藏高原及黄土高原的研究,推测黔西高
原 MIS3 中期的气候特征形成原因,可能是由于太阳岁差周期的影响,使极地大陆冰川向南扩展同时由于大
西洋冰筏事件的影响,极地大陆气团势力强劲,使得 MIS3b期较 a、c期气温低。 在海陆热力性质的影响下,西
7184摇 15 期 摇 摇 摇 赵增友摇 等:孢粉、炭屑揭示的黔西高原 MIS3b期间古植被、古气候演变 摇
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南季风甚至整个季风环流加强,带来了丰富的降水,很多地区发育了大面积湖泊。 但限于黔西高原地区高分
辨率的第四纪记录较少,对黔西地区乃至整个西南地区西南季风及整个环流格局的演化仍不清楚,迫切需要
更进一步的研究。
炭屑与孢粉、NGRIP 冰芯记录对比分析发现,炭屑浓度的变化与孢粉、NGRIP 冰芯记录呈很好的一致性。
在没有人类干扰的条件下,炭屑的变化反映了气候干湿的变化。
致谢:实验过程得到韩晓丽、黄玉宝、张德怀等同学、唐领余、杨勋林老师的帮助,特此致谢。
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8184 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 15 August,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Effects of grazing on litter decomposition in two alpine meadow on the eastern Qinghai鄄Tibet Plateau
ZHANG Yanbo, LUO Peng, SUN Geng, et al (4605)
…………………………………
………………………………………………………………………………
Distribution pattern and their influcing factors of invasive alien plants in Beijing
WANG Suming,ZHANG Nan,YU Linqian, et al (4618)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Simulation of CO2 and H2O fluxes over temperate mixed forest and sensitivity analysis of layered methods: stomatal conductance鄄
photosynthesis鄄energy balance coupled model SHI Tingting, GAO Yufang, YUAN Fenghui, et al (4630)………………………
Analysis on the responses of flood storage capacity of Dongting Lake to the changes of landscape patterns in Dongting Lake area
LIU Na, WANG KeLin, DUAN Yafeng (4641)
……
……………………………………………………………………………………
Integrated water risk assessment in Daliao River estuary area YU Ge, CHEN Jing, ZHANG Xueqing, et al (4651)…………………
Discussion on the standardized method of reference sites selection for establishing the Benthic鄄Index of Biotic Integrity
QU Xiaodong, LIU Zhigang, ZHANG Yuan (4661)
………………
…………………………………………………………………………………
Genetic diversity analysis of different age of a Dalian population of the Manila clam Ruditapes philippinarum by EST鄄SSR
YU Zhifei, YAN Xiwu, ZHANG Yuehuan, et al (4673)
……………
……………………………………………………………………………
Geostatistical analysis of spatial heterogeneity of yellowfin tuna (Thunnus albacares) purse seine catch in the western Indian Ocean
YANG Xiaoming, DAI Xiaojie, ZHU Guoping (4682)
…
………………………………………………………………………………
Seasonal differences in habitat selection of the Crocodile lizard (Shinisaurus crocodilurus) in Luokeng Nature Reserve, Guangdong
WU Zhengjun, DAI Dongliang, NIN Jiajia, et al (4691)
…
…………………………………………………………………………
Soil physical and chemical properties in forest succession process in Xinglong Mountain of Gansu
WEI Qiang,LING Lei,CHAI Chunshan, et al (4700)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of soil organic carbon and total nitrogen contents in short鄄rotation triploid Populus tomentosa plantations
ZHAO Xuemei, SUN Xiangyang, KANG Xiangyang, et al (4714)
……………………
…………………………………………………………………
Grazing effects on eco鄄stoichiometry of plant and soil in Hulunbeir, Inner Mogolia
DING Xiaohui,GONG Li,WANG Dongbo,et al (4722)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of elevated ultraviolet鄄B (UV鄄B) radiation on CH4 emission in herbicide resistant transgenic rice from a paddy soil
LOU Yunsheng, ZHOU Wenlin (4731)
…………
………………………………………………………………………………………………
NMR spectroscopy based metabolomic analysis of Thellungiella salsuginea under salt stress
WANG Xinyu, WANG Lihua, YU Ping, et al (4737)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Screening and identification of associative nitrogen fixation bacteria in rhizosphere of sugarcane in Guangxi
HU Chunjin, LIN Li, SHI Guoying, et al (4745)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of different rice鄄crab production modes on soil labile organic carbon and enzyme activities
AN Hui, LIU Mingda, WANG Yaojing, et al (4753)
……………………………………
………………………………………………………………………………
The characteristics of soil microbial communities at burned forest sites for the Great Xingan Mountains
BAI Aiqin, FU Bojie, QU Laiye, et al (4762)
………………………………
……………………………………………………………………………………
Changes of soil faunal communities during the restoration progress of Abies faxoniana Forests in Northwestern Sichuan
CUI Liwei, LIU Shirong, LIU Xingliang, et al (4772)
………………
……………………………………………………………………………
The effects of the endophytic fungus Ceratobasidum stevensii B6 on Fusarium oxysporum in a continuously cropped watermelon field
XIAO Yi, DAI Chuanchao, WANG Xingxiang, et al (4784)
…
………………………………………………………………………
Population ecology of Aulacoseira granulata in Xijiang River WANG Chao, LAI Zini, LI Yuefei, et al (4793)………………………
Evaluation of ecosystem sustainability for large鄄scale constructed wetlands
ZHANG Yiran, WANG Renqing, ZHANG Jian, et al (4803)
………………………………………………………………
………………………………………………………………………
MIS3b vegetation and climate changes based on pollen and charcoal on Qianxi Plateau
ZHAO Zengyou, YUAN Daoxian, SHI Shengqiang, et al (4811)
………………………………………………
…………………………………………………………………
The effects of stemflow on the formation of “Fertile Island冶 and “Salt Island冶 for Haloxylon ammodendron Bge
LI Congjuan, LEI Jiaqiang, XU Xinwen, et al (4819)
………………………
……………………………………………………………………………
Accumulation and translocation of dry matter and nutrients of wheat rotated with legumes and its relation to grain yield in a dryland
area YANG Ning, ZHAO Hubing, WANG Zhaohui, et al (4827)…………………………………………………………………
Occurrence characteristics of akashiwo sanguinea bloom caused by land source rainwater
LIU Yihao, SONG Xiukai, JIN Yang, et al (4836)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Analysis on landscape pattern change and its driving forces of Yancheng National Natural Reserve
WANG Yanfang, SHEN Yongming (4844)
……………………………………
…………………………………………………………………………………………
Resource potential assessment of urban roof greening and development strategies: a case study in Futian central district, Shenzhen,
China SHAO Tianran, LI Chaosu, ZENG Hui (4852)……………………………………………………………………………
Analysis of the dynamic coupling processes and trend of regional eco鄄economic system development in the Yellow River Delta
WANG Jieyong, WU Jianzhai (4861)
………
………………………………………………………………………………………………
The diversity parameters of butterfly for ecological function divisions in Chongqing LI Aimin, DENG Heli, MA Qi (4869)…………
Review and Monograph
Responses of soil respiration to different environment factors in semi鄄arid and arid areas
WANG Xinyuan, LI Yulin, ZHAO Xueyong, et al (4890)
………………………………………………
…………………………………………………………………………
Temperature sensitivity of soil respiration: uncertainties of global warming positive or negative feedback
LUAN Junwei, LIU Shirong (4902)
………………………………
…………………………………………………………………………………………………
The primary factors controlling methane uptake from forest soils and their responses to increased atmospheric nitrogen deposition:
a review CHENG Shulan, FANG Huajun, YU Guirui, et al (4914)………………………………………………………………
The research progresses on biological oxidation and removal of nitrogen in lakes
FAN Junnan, ZHAO Jianwei, ZHU Duanwei (4924)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Scientific Note
Cutting effects on growth and wastewater purification of Cyperus alternifolius in constructed wetland
L譈 Gaiyun,HE Huaidong,YANG Danjing,et al (4932)
…………………………………
……………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
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始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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