利用炭屑显微结构复原青铜的时代的植被

根据扫描电子显微镜显微结构，对赤峰地区两处青铜时代遗址中的炭屑进行鉴定，经鉴定，两处炭屑标本均属蒙古栎（Quercus mongolica)，该种具有较强的气候指示意义，参照孢粉组合中出现的植物种（属）及其现代种（属）的生态气候指标和群落学特征，复厚了赤峰黄土丘陵区青铜时代的植被，当时气候较为暖湿，地带性植被为蒙古栎林和油松林。     

南海北部地区百万年以来的天然火与气候:ODP1144孔深海沉积中的炭屑记录

通过南海北部陆坡ODP1144孔沉积柱状样的炭屑数量统计, 结合花粉资料讨论了南海北部大陆及大陆架上1 Ma以来天然火的历史及其与气候的关系. 研究表明, 炭屑的数量及大小与搬运距离有关; 搬运距离越短, 炭屑数量越多, 而粗粒炭屑与细粒炭屑的相对比值也越大. 冰期时(氧同位素偶数期)炭屑沉积率均很高, 粗粒炭屑与细粒炭屑比值较大; 间冰期时(氧同位素奇数期)炭屑沉积率相对较低, 粗粒炭屑与细粒炭屑比值较小. 这表明冰期时炭屑主要来源于出露的大陆架, 炭屑源区与沉积地点距离缩短; 间冰期时大陆架被淹没, 炭屑只能来源于南海北部周边大陆, 炭屑搬运距离增长. 整个钻孔剖面碳屑沉积速率变化规律表明在0.9, 0.47和0.13 Ma前后, 天然火发生强度都有明显增强, 表明这些时段气候发生明显变化, 可能与青藏高原的阶段性隆起有关. 频谱分析表明, 1 Ma以来碳屑沉积速率变化明存在99.1, 41 ka的轨道周期以及10 ka(12~8 ka)的半岁差周期. 半岁差周期的存在也反应了热带低纬过程对气候变化的影响.     

新疆草滩湖村湿地4550年以来的孢粉记录和环境演变

通过对新疆石河子市草滩湖村湿地剖面进行的年代测定、孢粉、植硅体鉴定和炭屑统计, 以及磁化率、烧失量和粒度等多项环境指标的综合分析指出在4550~2500 cal. a BP期间, 该区气候较为干燥, 不利于泥炭堆积, 而嗣后气候变得湿润, 石河子湿地发育、淡水水生植物丰富, 有助于泥炭累积, 但其间也出现了明显的干湿变化. 尤其在2500~1810 cal. a BP期间(550 BC~140 AD), 气候较今湿润, 湿地中曾有大量的芦苇、香蒲和黑三棱等挺水植物和淡水绿藻生长, 形成芦苇湿地景观, 而在周边区域上生长的是藜科、蒿属、菊科和唐松草属等为主要组成的荒漠草原植被; 然而,在1810~1160 cal. a BP期间(140~790 AD), 沼泽湿地水体变浅, 尽管其他水生植物种类含量大幅度减少, 但仍有芦苇生长, 周围区域则是以藜科和蒿属为主的荒漠植被景观; 在1160~650 cal. a BP期间(790~1300 AD), 该区中旱生草本植物旺盛, 种类丰富, 并进入水生植物繁盛的荒漠草原时期; 值得注意的是, 由桦木属和云杉属组成的乔木植物花粉含量显著增高到27.2%, 其中桦木属增至23.2%, 从而推测此时的桦木有可能生长在沼泽湿地的高岗地; 或者可能是云杉林线下移, 导致由洪流或者是经风带来的云杉属和桦木属花粉含量均增高; 但650 cal. a BP以来(1300 AD至今), 此时湿地周边地区仍是以藜科和蒿属为优势的荒漠景观, 类似于现代气候类型, 尽管仍有一些沼生水生植被生长, 但其含量已大幅度减少.     

全球变化与气候-植被分类研究和展望

对全球变化与陆地生态系统关系研究的核心问题－－气候－植被关系的研究进展进行综述和讨论,指出气候－植被分类研究３个阶段的特点：（１）以现实自然植被类型与气候相关性为特征的气候－植被分类研究;（２）以对植物生理活动具有明显限制作用的气候因子为指标气候－植被分类研究;（３）综合反映植被的结构和功能变化的气候－植被分类研究。在此基础上,提出了全球变化背景下中国气候－植被分类研究的方向,并强调了气候－植被分     

天山北坡晚全新世云杉林线变化和古环境特征

林线位置的变化, 是地质历史时期和现代诸多环境因素综合作用的结果, 可用来指示全新世气候的波动. 雪岭云杉(Picea schrenkiana)作为新疆天山北坡山地针叶林的建群种, 其分布范围和种群大小对气候变化反应敏感. 本文选取新疆吉木萨尔县泉子街乡桦树窝子村典型自然剖面和邻近的小西沟考古遗址剖面进行较高时间分辨率的孢粉分析和对比, 结合地层¹⁴C 年代分析和文化层炭屑扫描电镜显微结构鉴定, 表明两个剖面在2000~1300 aBP同一时段的地层中均出现云杉花粉百分含量的峰值, 云杉花粉分别达到20%和35%以上, 并与小西沟文化层中雪岭云杉炭屑的年代相吻合, 揭示出在2000~1300 aBP时段, 天山北坡雪岭云杉林的林线相对现今下移约330 m左右.     

陇东地区新石器时代的早期农业及环境效应

通过陇东地区新石器时代2处文化层剖面及5处文化点的花粉、炭屑、种子的综合研究,重建了陇东地区新石器时代农业发展过程及其环境效应.研究显示,陇东地区早期农业经历了由单一黍作农业向黍、粟混作,并结合水稻、大豆等多样化农业发展过程.旱作农作物黍在仰韶文化早,中期占有绝对的优势,而粟在仰韶文化晚期开始明显增加,在齐家文化时期达到最大值.陇东地区仰韶文化晚期大豆开始栽培,稻作农业在陇东地区出现不晚于4800cal a BP,并延续到约4000cal a BP的齐家文化.新石器时代陇东黄土高原塬面以灌丛草原植被为主,沟谷地带存在云杉-铁杉-栎为主的针阔叶混交林,新石器时代农业活动减少自然植被盖度,促使灌丛草原趋向于单一的蒿属草原.农业活动减弱或消退后,以沙棘、蔷薇科、麻黄、豆科、蒿属、藜科为主的灌丛草原植被得以恢复.     

陇东地区新石器时代的早期农业及环境效应

通过陇东地区新石器时代2 处文化层剖面及5 处文化点的花粉、炭屑、种子的综合研究,重建了陇东地区新石器时代农业发展过程及其环境效应. 研究显示, 陇东地区早期农业经历了由单一黍作农业向黍、粟混作, 并结合水稻、大豆等多样化农业发展过程. 旱作农作物黍在仰韶文化早, 中期占有绝对的优势, 而粟在仰韶文化晚期开始明显增加, 在齐家文化时期达到最大值. 陇东地区仰韶文化晚期大豆开始栽培, 稻作农业在陇东地区出现不晚于4800 cal a BP, 并延续到约4000 cal a BP 的齐家文化. 新石器时代陇东黄土高原塬面以灌丛草原植被为主, 沟谷地带存在云杉-铁杉-栎为主的针阔叶混交林, 新石器时代农业活动减少自然植被盖度, 促使灌丛草原趋向于单一的蒿属草原. 农业活动减弱或消退后, 以沙棘、蔷薇科、麻黄、豆科、蒿属、藜科为主的灌丛草原植被得以恢复.     

恢复自然植被对东亚夏季气候和环境影响的一个虚拟试验

利用一个区域环境系统集成模式（RIEMS）来模拟恢复东亚地区自然植被后对区域气候和环境可能影响的程度,结果表明,大范围恢复自然植被对东亚夏季气候的影响是明显的,它不仅可以改变近地面气候状况,而且可以影响季风环流强度的变化,虽然这是一种虚拟的极端理想的状况,但这个试验表明,根据当地的气候,水文和土壤等自然条件来实行退耕还林（草）,恢复自然植被有可能产生显著的气候和环境效应。     

正构烷烃分子化石与孢粉记录的指示意义对比: 以华南地区为例

以我国华南地区高分辨率湖相-泥炭交互沉积序列为例, 开展正构烷烃分子化石与孢粉记录的对比研究, 探讨和分析了它们之间的异同性及其可能原因. 结果表明, 分子化石与孢粉不能完全对应起来, 其难以像孢粉一样能鉴别出具有不同生态意义的生物科属, 主要记录原地植被的变化过程, 而孢粉反映的是区域性植被的平均信号. 分子化石在植被种属的明确解释上可能要部分依赖于孢粉, 反过来分子化石也有助于提高孢粉分析中科属种的鉴定能力. 分子化石对细节变化的敏感度要优越于孢粉, 其正构烷烃C₃₁/(C₂₇+C₂₉+C₃₁)等指标显著地捕捉到了H1, B/A, YD事件, 以及约9850~9585和8590~7920 cal a BP两次早全新世的干凉事件, 这些事件可与周边地区环境变化格局对应, 响应了区域环境变化和全球气候突变事件. 通过这一实例的对比研究, 说明分子化石与孢粉的相互结合, 可弥补二者之间的不足, 有效验证和提高恢复气候、植被演化的分辨率和准确性.     

一个土壤-植被-大气双向耦合模式的发展及应用

发展了一个土壤-植被-大气双向耦合模式,并将其应用于东亚气候-植被敏感区的变化研究.这一模式克服了传统模式由于单向耦合带来的模式不确定性和系统误差,能够更好地刻画气候与生态系统的双向反馈过程及其变化.本模式对东亚气候-植被在两倍CO2条件下的变化研究表明,华北和西北地区内陆的气候将变得温暖干燥,江淮和长江中、下游以南地区将更为温暖湿润.植被对气候变化的响应在北方地区最为剧烈,其对气候的反馈也最为明显,表明该地区是气候-植被变化的敏感区域.温室效应造成的气候变化使华北地区自然植被生态系统退化,其对气候的同步反馈进一步加剧了温室气体的增暖效应.自北向南植被-气候变化的敏感性逐渐降低,反映在植被和气候的相互反馈和影响随纬度降低而逐渐减弱.     

模拟蒙古栎林生态系统碳收支对非对称性升温的响应

夜间最低气温与白天最高气温的非对称性升高现象普遍存在于北半球.应用BIOME-BGC模型模拟了北京东灵山地带性植被蒙古栎林生态系统碳收支在多种气候变化情景下的变化趋势,通过协方差分析探讨非对称性升温对暖温带落叶阔叶林生态系统固碳的潜在效应.结果表明,当大气CO2浓度不变时,对称性升温对GPP和NPP影响不大,但促进了Rh;蒙古栎林生态系统为一个较强的碳源,而非对称性升温则显著地提高了GPP,NPP和Rh,只是Rh的变化幅度较小,碳源功能随着升温不对称性的不断加强而减弱.当大气CO2浓度和气温同时升高时,两者的正交互作用显著地提高了GPP,NPP和Rh,但Rh的变化幅度较小,蒙古栎林生态系统转变为一个较强的碳汇,且随着升温幅度及其不对称性的不断加强,各通量变化幅度增大,碳汇功能不断加强.总之,非对称性升温较对称性升温更有利于蒙古栎林生态系统的碳吸收.鉴于此,推测基于平均气温变化的估算都可能在一定程度上高估了暖温带落叶阔叶林生态系统对气候变暖的正反馈.但该模型模拟的结果还没有得到相应观测和实验的证实.强调今后只有采用协同方法,充分考虑最低气温、最高气温和平均气温各自的生态效应及其与其他生态因子的交互作用,才能更加真实地评价非对称性升温现实世界中森林生态系统的碳源/汇功能.     

气候变暖背景下青藏高原植被覆盖特征的时空变化及其成因分析

正交分解反演于NOAA-AVHRR数据的叶面积指数、空间特征场分布和时间系数变化显示, 自20世纪80年代初至2000年, 在全球变暖气候大背景下, 青藏高原地区植被覆盖率总体上呈增加趋势. 降水量与主特征场时间系数相关性分析表明, 降水量是决定高原地区植被整体覆盖年际变化和波动的主要气候驱动因素. 植被覆盖总体增加的同时, 高原地区植被覆盖率也存在显著的南北反相位区域变化特征, 气候变暖是造成植被覆盖南北反相位变化的主要原因. 气温持续增高导致活动积温增加, 有利于高原南缘湿润地区植被的生长, 相反却使高原北部地区干旱加剧, 不利于植被覆盖状况的改善.     

近550年来青藏高原中部植被演化与气候变化研究

利用普若岗日冰芯中的花粉和氧同位素记录, 高分辨率恢复了青藏高原中部过去500多年来的植被演变和气候变化历史. 通过分析冰芯中花粉记录与现代气象观测数据的相关关系, 指出草原和草甸成分的植物花粉的百分比之和可作为夏季温度变化的良好代用指标, 而花粉中莎草科/(禾本科+蒿属)[Cy/(G+A)]和草甸植物花粉/草原植物花粉(M/S)比值可作为湿度变化的代用指标. 在此基础上结合冰芯δ¹⁸O值及冰川积累量, 探讨了过去500多年来研究区植被对气候变化的响应过程. 指出1450~1640 AD主要发育荒漠植被, 气候表现为寒冷特征. 1640~1915 AD总体上以暖干气候为主, 荒漠面积减小, 草原植被范围扩张. 1915~1980 AD气候稍变冷变湿, 草原植被范围缩小, 而荒漠植被扩大. 1980~2002 AD气候暖干, 荒漠植被范围急剧减小, 主要发育草甸草原植被. 提供了藏北地区第一个长达500多年的高分辨率的冰芯花粉记录.     

大荔黄土-古土壤序列δ13CSC值及其古环境意义

对最近250 ka大荔地区两个剖面全岩碳酸盐的碳同位素组成进行了分析, 初步探讨了影响黄土-古土壤序列δ13CSC值的因素及其古环境意义. 大荔黄土-古土壤序列δ13CSC值与磁化率的变化基本同步,δ13CSC曲线的负峰分别对应着不同的古土壤发育期. 研究认为, 植物成因CO2的介入会导致δ13CSC值降低, 降低的幅度主要与古植被发育程度和古湿度有关, 植被中C4植物的相对含量可能仅影响其次一级的变化. 低δ13CSC值大体上指示了植被相对丰富、气候湿润的环境状况. 倒数第2次间冰期以来, 大荔地区植被发育最差、最干旱的时期是L2的黄土堆积期; 而植被最为丰富、气候最湿润的则是末次间冰期. 发生在MIS(深海氧同位素)第3阶段晚期即 40～30 kaBP的青藏高原"高温大降水事件"的水文效应已波及气候相对湿润的关中地区, 对当地植被和湿度均产生了明显影响.     

末次冰期以来南海北部孢粉记录的植被演化及千年尺度气候事件

对南海北部大洋钻探ODP1144站(20°3.18′N, 117°25.14′E, 水深 2037 m)上部(0~31 m, 27~0 kaBP)共 180个孢粉样品进行了分析研究, 时间分辨率为150年/样. 孢粉谱的主要特征是全新世时松属花粉占优势, 末次冰期时草本植物花粉占优势, 但仍然有一定数量的热带亚热带植物花粉; 18kaBP前后热带亚热带植物花粉沉积率开始升高, 草本植物沉积率以及百分含量都开始迅速降低, 意味着此时气候开始变暖变湿润, 导致大陆甚至出露的大陆架上开始生长更多的热带亚热带植被以及温带植被, 而原来大陆架上广为发育的草地范围相应缩小, 表明冰期时南海北部出露的大陆架上除了占优势的草地, 仍然可能生长热带亚热带以及温带落叶植被. 这也进一步深化了我们之前对冰期时南海北部出露的大陆架上生长的植被的认识. 详细的对比表明, 孢粉组合的变化要早于氧同位素记录指示的海平面的变化, 表明中低纬度地区气候变暖早于高纬度极地冰盖的后退. 还讨论了孢粉组合反映的植被变化所记录的千年尺度的气候事件.     

新疆地区全新世植被演替与气候环境演变

综述了近20年来新疆地区全新世高分辨率的孢粉记录,通过时间序列和空间格局的对比,初步认识了新疆地区全新世气候环境的变化特征与荒漠植被格局的演变规律.早全新世气候温暖干旱,北疆地区出现荒漠植被,南疆地区发育荒漠草原和荒漠植被,但荒漠植被在不同区域出现和持续的时间有差异.中全新世气候环境逐渐改善,北疆地区植被由荒漠类型向荒漠草原和草原转变,南疆地区仍以荒漠、荒漠草原为主.晚全新世气候环境趋向干旱化方向发展,北疆地区以荒漠草原和草甸草原占优势,但是旱生成分明显增加,南疆地区覆盖荒漠植被.新疆不同区域全新世植被演替具有一定的可比性,也存在差异性,而研究地点的地理位置、地形地貌、海拔、天山山脉的阻挡和西风环流的演化等因素可能是导致这种差异的原因.     

新生代全球变冷背景下北部青藏高原变冷和干旱化事件:西宁盆地早第三纪沉积物中正构烷烃和孢粉的记录

位于青藏高原西北部的西宁盆地沉积了年代序列跨度非常长的连续的新生代地层. 这些地层序列记录了有关青藏高原隆升历史及其相关气候变化的丰富信息. 本研究获得了西宁盆地谢家剖面较高分辨率的正构烷烃生物标志化合物和孢粉记录. 整合正构烷烃和古孢粉记录揭示: 在50.2~28.2 Ma 之间, 西宁盆地经历了长期的降温过程, 明显的生态事件发生在 37.5~32.7 Ma 之间. 自此盆地中的植被呈现显著的垂直地带性变化: 较低海拔处生长旱生灌草类植物, 中海拔地带生长亚热带阔叶树, 高海拔带生长针叶林. 这些植被和气候的变化有可能是对始新世早期气候最适宜期之后长期的全球降温事件和早新生代北部青藏高原周围山地隆升事件的共同响应.     

蒙古国中部Ugii Nuur湖8660 a BP以来高分辨率孢粉记录及气候变化

以9个AMS¹⁴C 年代为框架, 以现代花粉研究为基础, UG04孔高分辨率孢粉记录重建了蒙古国中部8660 a BP以来的植被和气候变化: 7800 a BP以前研究区植被以草原为主, 气候温和略湿润, 其中8350~8250 a BP气候凉湿; 7800~6860 a BP旱生植物增加, 气候转向暖干; 6860~3170 a BP半荒漠草原扩张, 气候持续暖干; 3170~2340 a BP旱生植被退缩, 远山森林草原发育, 气候转凉变湿, 末期湿度条件达最佳; 2340~1600 a BP气候较凉湿; 1600 a BP以来气候波动较大. 与区域古气候记录对比表明, 蒙古国中部到中国西北干旱区可能存在持续干旱的中全新世气候. 重建结果与GCM气候模式模拟结果有较好的呼应. 此外, UG04孔孢粉记录揭示了若干气候变冷事件, 部分可与北大西洋地区对应, 但表现为冷湿.     

花粉揭示的青藏高原西南部塔若错全新世以来植被与气候变化

利用活塞采样器在位于青藏高原西南部塔若错60 m水深处获得3.1 m沉积岩芯.通过AMS14C测年、花粉、粒度和无机碳分析,恢复了青藏高原西南部全新世以来的植被和气候变化.结果显示,全新世初期(10200~8900 cal a BP),植被由高寒草原向高寒草甸转换,气候由冷干向暖湿发展;全新世早期(8900~7400 cal a BP),植被由高寒草甸到高寒草原的转换,气候相对干旱,但偏暖;全新世中期(7400~3300 cal a BP),植被从高寒草原向高寒草甸或草甸化草原转换,气候以冷湿为主;全新世晚期(3300 cal a BP至今),植被逐渐被高寒草原取代,气候变得寒冷干旱.塔若错全新世早期和中晚期的特征气候事件表明,该地区明显受到西风区环境变化的影响,而在全新世中期更多受印度季风环流控制.尤其是中晚全新世塔若错的湖泊沉积环境记录对于进一步阐述西风/季风在该地区的影响程度具有非常重要的意义.     

石羊河流域早全新世湖泊孢粉记录及其环境意义

三角城剖面全新世地层中85个样（分辨率为40－50年）孢粉分析显示：孢粉组合中针叶树含量高达50％以上,以云杉属、圆柏属为主,两者之和达40％－60％左右,且含量互为消长。同流域其他湖相地层也有类似现象。通过对云杉属、圆柏属生态习性、传播性能、与其他组分的数量关系及表土花粉分析,认为孢粉组合中的云杉属、圆柏属等主要成分并不指示当地的植被状况,而指示流域上游祁连山山上的植被状况;云杉属和圆柏属含量与区域有效湿度关系密切,云杉属丰值指示湿润,圆柏属丰值指示干旱。并用该模式重建了石羊河流域全新世早期的环境演化过程。