以孢粉学方法为例浅论黄土沉积物中微体炭屑的统计问题

作为火的代用指标-炭屑在过去生态环境变化及人类活动研究中具有重要意义,基于孢粉学方法开展的微体炭屑-火的研究得到了研究者的广泛关注,但关于炭屑统计的标准目前尚未统一。通过选取黄土高原灵台剖面顶部13 m共16个样品,采用孢粉流程法提取炭屑(外加石松孢子以计算炭屑浓度),对样品进行随机分组统计。具体方法如下:统计时以50粒外加石松孢子为单组,每个样品累计统计20组,且每组中按形态(长宽比)分为长条形炭屑与近圆形炭屑,按大小划分为10~30μm,30~50μm,50~100μm和>100μm共4种粒级。结果表明20个单组中炭屑含量相近但有一定波动性(标准偏差0.06%~8.70%);当石松孢子累计统计500粒(10组)以上时,炭屑浓度、各粒径炭屑所占百分比均趋于稳定(相关系数r=0.99);当石松孢子累计统计300粒(6组)以上时,炭屑的长/圆比值趋于稳定(标准偏差0.01~0.24,r=0.87)。基于以上结果,建议在黄土高原微体炭屑研究中统计500±50粒的石松孢子,以确保数据稳定。以此为基础,初步发现灵台地区自165 ka以来,火事件较为频繁,草本较木本植被更占优势,此结果与该地区黄土-古土壤中元素碳含量等数据有较好对应关系,表明该地区的古火发生与环境变化具有较强联系。

我国中西部表层沉积物中微炭屑记录的火活动信息

微炭屑作为植物体不完全燃烧的产物,是良好的火活动代用指标。目前,国内外更多地关注微炭屑对不同时间尺度上火的重建,对现代微炭屑的分布特征及其与火的关系缺少系统分析。本研究采集了35个跨越我国中西部约2950 km的表层沉积样品,利用孢粉流程法获取微炭屑,结合采样点周边50 km、100 km及200 km范围内卫星火点数量以及植被、降水、湿度及温度等指标,分析不同空间范围微炭屑的粒径、形态及浓度特征,探讨其与火活动频率的关系。结果表明:陆表(表土、湖泊与其他水体表层沉积物)微炭屑浓度可有效地反映区域火活动特征,其浓度高值往往与区域内火点高值相对应;现代火活动频繁区域主要分布在植被、降水与温度条件偏好的半湿润-半干旱区(也是人类农业活动密集区);据二者对比结果推测,微炭屑的来源范围可能主要为50~100 km以内;同时,长条形与近圆形微炭屑的比值与50 km范围内草地火活动有较好的对应关系(r=0.61,p<0.05),对燃烧的草本与木本植物比例具有较好的指示意义。考虑到区域环境条件差异,未来拟将更大空间范围内微炭屑记录与火点数量和燃烧面积相结合,进一步揭示微炭屑与现代火活动的关系,为地层古火重建提供现代过程基础。

青藏高原东北缘祁连山区现代孢粉空间分布与搬运过程

孢粉在揭示过去不同时间尺度气候和生态变化方面发挥了重要作用,然而目前对干旱区盆-山复杂地形下现代孢粉分布特征、搬运和沉积过程还缺乏系统的认识,在一定程度上影响了孢粉在干旱区的适用性以及重建结果的准确性。本研究以垂直地带性明显的青藏高原东北缘祁连山区为对象,基于现代空气孢粉收集器的分析结果,同时结合河流水体和表土孢粉数据,讨论了风力和河流对不同类型孢粉的搬运作用,进而确定了盆地沉积物孢粉的来源及对区域植被和气候的指示意义。研究结果表明:1)区域现代空气孢粉收集器样品孢粉组合以近源和区域植被类型为主,未发现外源长距离搬运对观测结果的明显影响;2)河流对山地木本类型孢粉有较强的搬运能力,但随着河流搬运距离的增加,木本类型孢粉的比例减少,所携带的山地植被信息被削弱;河流孢粉组合特征与取样点周围植被状况密切相关,且在不同的时段孢粉组合特征有明显的差异;3)在利用盆地沉积物孢粉序列重建过去植被和气候时,要充分考虑径流量及河道变迁引起孢粉沉积过程的改变,区分山地和盆地的不同信息,构建适用于干旱区复杂地形的孢粉-植被-气候关系,提高重建的准确性。

非洲南部赞比西河流域距今30~5 ka的孢粉组合及古气候变化

非洲东南部晚更新世植被重建及对比研究有助于理解区域气候变化过程和驱动机制。本研究依托国际大洋发现计划IODP361航次科学任务所获取的U1477B海洋钻孔,对其上部4~37 m的沉积岩芯的79个样品进行了孢粉分析,重建了30~5 ka B.P.的区域植被和气候变化历史。研究结果显示,钻孔岩芯整体以草本植物禾本科(Poaceae)和莎草科(Cyperaceae)花粉为主,平均约占75.5%;木本植物花粉较少,以罗汉松科(Podocarpaceae)、豆科(Fabaceae)、使君子科(Combretaceae)和红树科(Rhizophoraceae)等为主;孢粉组合记录了钻孔孢粉源区赞比西河流域的植被特征。在时间演化序列上,钻孔沉积物孢粉组合变化反映出明显的冰期-间冰期(全新世)的植被变化特征:末次冰期(30~17 ka B.P.)以禾本科、莎草科等草本花粉为主,平均约占82.2%,以草原/草甸植被占优势,推测在流域低海拔平原开阔草原广泛发育;罗汉松科为代表的山地森林在冰期也相对发育,指示了相对凉爽潮湿的气候环境;冰消期(17.0~10.5 ka B.P.)禾本科花粉保持稳定平均约占38.3%,而莎草科花粉含量在前期略有增加后呈持续下降的趋势,反映了低海拔流域逐渐干旱的气候条件,非洲山地森林植被罗汉松科花粉达到最高值,反映了高海拔山地森林植被出现扩张;全新世早-中期(10.5~5.0 ka B.P.)罗汉松科花粉占比减少,而干旱林地典型植被豆科、使君子科等花粉增加,指示全新世早-中期气候相对温暖干燥;而红树科花粉占比迅速增加,指示海平面迅速上升扩大了适宜红树林生长的沿海空间。末次冰期到全新世中期流域内植被组成变化指示末次冰期相对潮湿寒冷、冰消期降水减少、全新世早-中期温暖干燥的气候条件,降水变化与同纬度(18°S)日照强度变化有较好的一致性。因此,钻孔孢粉记录的植被演化及降水过程可能受控于当地夏季日照强度并且对北半球高纬度冷事件有一定的响应。

柴达木盆地北缘湖泊表层沉积物炭屑特征及其环境意义

沉积物中的炭屑在探讨火(灾)的基本特征及其与植被和人类活动关系方面具有重要意义。采用孢粉学提取方法,对柴达木盆地北缘的湖泊表层沉积物进行了微体炭屑的分析工作,用以探讨其空间分布及其与区域植被和现代人类活动之间的关系。结果表明:不同粒径的炭屑浓度均呈现出自西向东升高的趋势,与区域植被覆盖度自西向东增加的趋势一致。其中,小粒径的炭屑以近圆形占多数,表明区域性火事件中燃烧的木本植被占主导地位;粒径较大的长条形炭屑在盆地东部区域占优势,表明地方性火事件向东增加,草本植物燃烧逐渐增多,与自西向东草本植物的增多相吻合,且燃烧由区域向近源转换。此外,该地区人口数量也有自西向东增加的趋势,推测人类生产生活用火对炭屑浓度有很大的贡献量,与大颗粒炭屑浓度向东升高有较好的对应关系。表层沉积物炭屑的空间变化特征不仅很好地反映了相应地区的火的信息,还对区域植被和人类活动等要素具有较好的指示意义。

青藏高原北部柴达木盆地中新世菌孢子变化及其意义初探

孢粉学-气候环境变化研究往往只注重高等植物孢子花粉（孢粉）的组合变化，对孢粉提取物中通常存在的一类低等植物孢子菌孢子的报道却很少，其类型和含量变化特征以及可能蕴含的古气候环境信息有待发掘。位于青藏高原北部的柴达木盆地西部（柴西）中新世KC-1孔是探讨晚新生代亚洲内陆气候环境变化的重要钻孔，本文首次建立了该钻孔中菌孢子的变化序列并尝试探讨其气候环境指示意义。结果表明：菌孢子类型较为单调，以单体型（single—celled）为主，其他类型比如双体型（double—celled）和多体型（multi—celled）含量很少；菌孢子浓度变化在18—5Ma之间整体呈现增加趋势。推测这种增加的趋势可能与持续变干的气候有关，即在变于背景下，湖体盐度的增高增强了还原环境，从而有利于菌孢子的保存。其中，菌孢子浓度在14Ma和10Ma呈现两阶段增加的特征，前者与全球中中新世气候最佳期的结束对应；后者则与该地区进一步的变干以及青藏高原强烈的构造运动导致沉积环境更加有利于菌孢子的富集有关。综上，菌孢子的含量变化可能同样有利于解译过去气候环境变化，是孢粉学研究中不宜忽略的部分。