利用孢粉记录定量重建大尺度古植被格局

 古植被定量重建是过去全球变化研究的重点之一, 生物群区化(Biomisation)方法以特征植物功能型来定义生物群区, 通过一种标准化数量方法计算孢粉谱的相似得分, 以此把孢粉谱转变为生物群区类型, 是进行古植被定量重建的一种有效方法。该文在前人综述文章的基础上, 简述了生物群区化方法定量重建古植被格局的发展历史、具体步骤及存在问题, 重点描述了以此方法为基础重建的全新世中期(MH)和末次盛冰期(LGM)的全球古植被分布格局, 以及中国的古植被定量重建工作和古植被格局变化。目前的研究表明, 全新世中期北极森林界线在某些地区有轻微的北移迹象, 北部的温带森林带通常向北远距离迁移, 欧洲的温带落叶林也大范围向地中海地区(向南)和向北扩展, 在北美内陆, 草原侵入到森林生物群区, 但中亚地区却没有此现象, 中国大陆的森林生物群区扩张, 典型撒哈尔植被(如干草原、干旱疏林灌丛和热带干旱森林)进入撒哈拉地区, 而非洲热带雨林却呈减少趋势; 末次盛冰期苔原和草原扩张, 在欧亚大陆北部逐渐混合, 北半球的森林生物群区向南迁移, 北方常绿森林(泰加林)和温带落叶林呈碎片状, 而欧洲和东亚的草原却大范围扩张, 非洲的热带湿润森林(比如热带雨林和热带季雨林)有所减少, 在北美洲的西南地区, 荒漠和草原被开阔针叶疏林所取代。     

最近12000年来青藏高原植被的时空分布

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 .0 - 9.0kaBP)高原东南部 (10 4° - 98°E)为落叶阔叶林 /针阔叶混交林 ;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 ;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和硬叶阔叶林 (10 4° - 98°E)→针阔混交林 (98° - 94°E)→灌丛草甸 (94° -92°E)→草原 (92°- 80°E) ;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。     

黄土高原西部4万多年以来植被与环境变化的孢粉记录

采集甘肃静宁、定西、秦安等地晚更新世晚期以来几个黄土剖面的孢粉样品,分别以晚更新世每个样品分辨率200—300年,全新世20—200年,揭示了黄土高原西部4万多年以来古植被曾经历过草原、森林草原(或疏林草原)、针叶林以及荒漠草原或荒漠几种植被的多次快速变化。在44.2—11kaBP期间,静宁地区植被主要表现为森林和草原成分的相互消长,其中44—29kaBP期间(MIS3)气候以湿润为主,发育针叶林,温度低于现在;23kaBP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。全新世大部分时间内是以草原或森林草原(或疏林草原)植被为主。在全新世中期,约7.6—5.8kaBP有近1700年时间发育有森林植被,在这个时期当地自然植被覆盖度较高,而草原或疏林草原发育时期植被往往较稀疏,反映气候相对干冷。根据出现的不同类型植物的孢粉浓度及其生态环境特性,研究区早、中全新世,约8.8—5.8kaBP沉积环境较湿润;自3.8kaBP以后气候环境总的变化趋势是逐渐变干,植被开始向草原荒漠化演变。然而,研究区整个全新世气候环境存在多次干湿交替现象,据孢粉记录,其中可能存在11次气候干寒事件。     

太湖东部平原平望孔全新世环境演变地层记录

通过对太湖东部平原平望钻孔的年代、有孔虫和孢粉分析,探讨了该区域全新世植被变化与环境特征。结果显示全新世(11.5 kaBP)以来,太湖东部平原未受到广泛海侵的影响,主要是以淡水湖泊-沼泽沉积为主。该区域在4 kaBP以后,才有大面积的水稻种植。11.0—9.1 kaBP,以常绿-落叶阔叶林为主,花粉浓度较小,木本植物和水生湿生植物花粉含量增加,整体环境温凉偏干,但湿度逐渐增大,指示东亚季风逐渐加强。9.1—5.8 kaBP,花粉浓度最大,木本植物花粉含量略有减小,草本植物含量明显增加,主要是水生、湿生花粉的含量增加明显,平均达到32%,藻类含量为整个钻孔最大,其中在8—7 kaBP前后常绿类花粉含量较大,水生湿生花粉、淡水藻类的含量达到整个剖面最大,推测此时区域湿度最大,东亚夏季风最为强盛。5.8—1.3 kaBP常绿阔叶林百分比含量增加,落叶阔叶花粉含量减少,陆生草本植物的含量增加,水生湿生草本的含量减小,主要以常绿-落叶阔叶林为主,环境较前一带略干,东亚夏季风减弱。     

中国中全新世植被带迁移的气候动力学机制探讨

地球轨道参数驱动的太阳辐射变化造成了中全新世北半球大陆夏季的普遍增温,但中低纬度的冬季温度低于现代。古气候模型和古植被模型在这个动力驱动基础上,对东亚季风区的票据均反映了北半球中低纬度的冬季温度低于现代,由此主要受冬季温度控制的中纬度森林植被向南迁移。然而,根据花粉资料重建的中全民植被表明,中国东部森林植被带向北迁移,其中常绿阔叶林北移３００ｋｍ,落叶阔叶林北移５００～６００ｋｍ。根据古植被类比研     

中国中亚热带东部常绿阔叶林主要类型的群落多样性特征

 本文通过10个地区61个样地资料分析,研究了中亚热带东部常绿阔叶林群落多样性特征及其随纬度、海拔梯度的变化。结果表明,中亚热带东部常绿阔叶林群落丰富度为49±17种(样地面积400m2),各层次的多样性表现为灌木层(包括幼树与幼苗)>乔木层>草本层。常绿阔叶林各类型间的差异远比落叶阔叶林与多样性较低的常绿阔叶林之间的差异大。各层次中变化幅度从大到小的顺序为：草本层>乔木层>灌木层。在所研究地区常绿阔叶林的群落多样性没有表现出明显的随纬度梯度和海拔梯度的变化规律。     

中国西南地区热带季节雨林及山地常绿阔叶林热值及能量分配格局

能量分配格局是研究生态系统能量流动的基础,但是由于热带森林结构的高度复杂性和物种多样性,对它的热值和能量分配格局的全面研究还很少。该文研究的热带季节雨林位于西双版纳,是分布于热带亚洲北缘的一种森林类型;山地常绿阔叶林位于云南省中部的哀牢山,属于我国西部亚热带地区的山地常绿阔叶林。该研究的目的是探讨这两种重要森林类型的热值和能量分配格局,验证Golley(1961,1969)提出的世界范围内植被的热值由低纬度向高纬度、由低海拔向高海拔升高的规律。热值的测定采用SDCM-Ⅲa氧弹测量仪。两个森林样地面积都是1 hm²,能量分配格局及年固定量根据生物量和生物量增量计算。研究结果表明,热带季节雨林样地的热值低于山地常绿阔叶林,乔木层的热值>灌木层>草本层,所有器官中叶片的热值较高。由于以前种植砂仁(Amomum villosum)的影响,热带季节雨林样地的能量现存量小于山地常绿阔叶林,但是因为地处高温高湿、光照充足的地区,热带季节雨林的能量年固定量高于山地常绿阔叶林。对于热带季节雨林样地来说,97%的能量储存在乔木层中;山地常绿阔叶林样地的乔木层储存了88%的能量,可见乔木层是维持森林能量结构的关键层。研究结果为Golley的结论提供了更加丰富的实验证据。     

九宫山自然保护区植被及其特征的初步研究

九宫山自然保护区位于中国中亚热带向北热带过渡区,植被构成以森林植被为主。通过调查和分析,将九宫山自然保护区植被划分为5个植被型组,11个植被型,32个群系。九宫山自然保护区的种子植物区系分布中温带性质和热带性质的属分别为384和302属;植被类型中主要森林植的构成为：暖温性、温性和寒温性针叶林群系数目依次是1、1、0,常绿阔叶林、落叶常绿阔叶混交林和落叶阔叶林群系数目分别为3、7、7;森林植被中落叶常绿阔叶混交林的分布面积最大。与井冈山自然保护区、庐山、后河自然保护区、清凉峰自然保护区、神农架自然保护区以及董寨鸟类自然保护区等地植被相关特征的比较分析表明,该区植被种子植物的主要组成种类以及森林植被类型和分布等具有明显的地带性过渡特性。     

四万年来南海北部周边地区植被演替序列—孢粉生物群区化方法恢复古植被的尝试

就南海北部海域17940孔的孢粉资料,利用孢粉生物群区化方法和因子分析方法,对南海北部周边地区4万年以来的植被演替序列进行研究。结果表明：对于深海沉积物,在排除远距离搬运的花粉尤其是松属（Pinus L.)花粉的噪音后,可以利用孢粉生物群区化方法恢复周边大陆古植被演替序列。因子分析表明,湿度和温度的变化是影响南海北部周边大陆植被演化的主要因子。在40500－11100aBP南海北部沿海大陆地区的古植被,主要为常绿阔叶林（WAMF）,山地针叶林（MRGF）分布于低山、丘陵、而广泛出露的大陆架上则发育了以蒿属(Artemisia L.)为主的草原（STEP）景观：末次冰期时环境变化的突出特征山地针叶林（MRGF）、常绿阔叶林（WAMF）与草原（STEP）之间的频繁交替,反映了气候冷湿和温干的千年级尺度的迅速变化,可以与Heinrich事件以及Dansggard-Oscherge事件进行对比。其中在7.0m处（12700aBP)所恢复的山地针叶林（MRGF）景观反映了一次气候变冷变湿的事件,可能与新仙女木事件相对应。全新世早期和末期较多出现热带雨林（TRFO0以及热带季雨林（TSFO）景观,而全新世中期以常绿阔叶林（WAMF）为主,缺乏热带雨林（TRFO）以及热带季雨林（TSFO）景观,可能表明在全新世中期尽管温度升高,但湿度有可能降低。     

闽西常绿阔叶林植物区系分析

采用群落生态学的方法对闽西常绿阔叶林植被展开调查。结果表明:闽西常绿阔叶林植物种类丰富,维管植物计有116科235属398种(包括亚种和变种) ;在科、属和种的分布区类型统计与分析中,热带分布55科、温带分布21科,热带分布142属、温带分布68属,热带分布231种、温带分布148种,其中中国特有分布类型有1科、7属51种,热带、亚热带分布区类型与温带分布区类型的比例分别为100∶38 .18、100∶47 .89和100∶64 .07 ,说明闽西常绿阔叶林植物区系具有明显的热带、亚热带地理性质;构成闽西绿阔叶林群落乔木与灌木层的数量优势表征科为樟科、壳斗科、木兰科、山茶科、茜草科、大戟科、桑科、冬青科等多为热带或亚热带科,均为华夏植物区系的典型成分,且含有许多古老、原始的类群;通过比较不同纬度分布的常绿阔叶林植物区系,闽西常绿阔叶林植物区系具有显著的中亚热带植物区系向南亚热带植物区系过渡的特点。     

西双版纳地区主要森林植被乔木多样性的时间变化

为了评估云南省西双版纳森林植被乔木多样性的时间变化,该研究通过样方调查收集了该地区4种主要森林植被(热带雨林、热带季节性湿润林、热带山地常绿阔叶林和暖热性针叶林)乔木多样性数据,结合遥感影像提取了该地区4种森林植被在1992年、2000年、2009年和2016年4个时期的分布,用Simpson、Shannon-Wiener和Scaling物种多样性指数对比4种森林植被乔木均匀度差异,并利用Scaling生态多样性指数和灰色关联评价模型,评估该地区在4个时期的森林乔木多样性的时间变化。结果表明:(1)森林面积比例变化有先减少后增加的趋势,表现为由1992年的65.5%减少至2000年的53.42%,减少到2009年的52.49%,再增至2016年的54.73%,但热带雨林呈现持续减少的趋势。(2) 4种森林植被对乔木多样性的贡献有明显差异,均匀度排序是热带雨林>热带山地(低山)常绿阔叶林>暖热性针叶林>热带季节性湿润林,丰富度排序是热带雨林>热带山地(低山)常绿阔叶林>热带季节性湿润林>暖热性针叶林,对乔木多样性贡献的排序是热带雨林>热带山地(低山)常绿阔叶林>热带季节性湿润林>暖热性针叶林。(3)热带雨林和热带季节性湿润林乔木多样性呈现持续减少趋势,4个时期西双版纳森林植被乔木多样性排序为1992年>2009年> 2016年> 2000年。以上结果表明经济活动是影响西双版纳生物多样性的重要原因,保护热带雨林对维持该地区生物多样性具有重要意义。     

孢粉-植被-气候关系研究进展

随着全球变化研究的不断深入 ,第四纪孢粉学研究已取得了长足的进步 ,特别是近些年来 ,孢粉 植被 气候关系研究已成为世界孢粉学界的热点之一。空气孢粉学的研究在大气环境污染监测、花粉过敏症、农业收成预报和第四纪植被与环境重建等方面得到了广泛应用 ,并不断发展 ;近年来 ,为开展全球范围的古环境研究 ,各大洲相继建立了孢粉数据库 ,大量开展表土孢粉研究。中国第四纪孢粉数据库的建立 ,汇集了我国近半个世纪积累的孢粉资料 ,并利用中国第四纪孢粉数据 ,系统开展了中国现代表土孢粉、6kaBP(中全新世 )及 1 8kaBP(末次盛冰期 )的生物群区模拟及重建 ,建立了花粉 气候转换函数和响应面模型 ,并取得了良好的结果 ;冲积物孢粉学和环境考古孢粉学研究 ,也取得了一定成果 ,但研究还有待于深入 ;特征指示种花粉雨研究 ,对古生态环境重建也具有重要的意义。     

中国热带生物地理北界的建议

以前多个关于中国热带北界的建议由于依据的指标和学科不同,存在很大的差异。我们基于202个中国地理区的植物区系和气象资料,对中国种子植物属的地理成分分布格局及其与气候、经纬度分布的关系进行研究,同时依据覆盖中国北纬30°以南地区的135个地方植物区系资料,对种子植物属的地理成分分布格局进行了研究。结果显示,在中国植物区系中,依据种子植物区系科和属的地理成分(即分布区类型),发现热带分布属中80%以上的区域基本上在中国南部和东南部北纬22°30'以南。在这条界线以南地区,位于基带(低海拔或水平地带性区域)的原始植被为热带森林(热带雨林、季雨林),并且具有在中国分布的典型热带植物科,但在中国西南部,热带森林沿云南西部可达到北纬24°30',在西藏南部的深切河谷可达到北纬29°。这条界线与中国的热带雨林、季雨林区划的北界相符合,亦与植物区系分区上的泛北极植物区系与古热带植物区系的地理分界线相吻合。结合中国植被和植物区系区划,我们建议将北纬22°30'作为中国南部和东南部的生物地理热带北界。这条热带北界比气候上的热带北界(21°30'N,年积温8000℃以上)更北,这暗示中国热带地区在历史上可能曾达到更北的范围,支持在古生态学研究上提出的全新世中期中国东部地区热带和亚热带常绿阔叶林曾北移的结论。     

森林土壤有机碳深度分布模型的构建与应用

了解森林土壤有机碳(SOC)的深度分布模式对正确估算森林碳储量,充分发挥森林碳汇功能,减缓全球气候变化有着重要意义。选取寒温带针叶林、温带落叶林、亚热带针阔混交林、热带常绿阔叶林等4类森林生物群系,建立SOC深度分布数据库,构建SOC质量密度的深度分布模型;使用Nash-Sutcliffe效率系数(E)、误差百分比(PE)、决定系数(R~2)等统计参量评定模型的模拟效果;利用构建的深度分布模型外推更深层SOC密度。研究结果表明:(1)本文所构建的森林SOC深度分布模型模拟值与观测值较为吻合,Nash-Sutcliffe效率E、误差百分比PE和决定系数R~2平均为0.74、6.95%、0.88(P0.05),模型模拟能力较高(E0.6),模拟误差值低于可接受的临界值(PE±15%),说明构建的模型可以对该地区森林SOC密度值进行估算;(2)寒温带针叶林0—20 cm层SOC质量密度较高,热带常绿阔叶林较低;20 cm以下则是寒温带针叶林较低,热带常绿阔叶林较高,热带常绿阔叶林具有更深层的SOC分布;用0—100 cm深度的SOC来表征区域SOC储量时结果偏低。若考虑0—200 cm深度,0—100 cm深度SOC值平均偏低约21.8%,在热带地区这种偏低趋势可能更加突出,误差可能更大。(3)模型对表层SOC密度有偏低预测趋势,对深层SOC密度预测值可能偏高;作为一个森林SOC深度分布模拟工具,模型可以在有限区域条件下估算不同深度SOC密度值。     

气候变化对亚热带常绿阔叶林优势类群樟属植物的影响及保护评估

常绿阔叶林的优势类群由于其个体数量多、盖度大、生物量高、生存能力强, 对维持相应生态系统的稳定起着主导作用。樟属(Cinnamomum)植物为亚热带常绿阔叶林的优势类群, 通过对其过去、当前和未来潜在分布区的研究可以了解该类群的变迁历史, 为理解亚热带常绿阔叶林动态变化提供帮助, 有助于亚热带常绿阔叶林保育策略的制定。本研究利用最大熵(MaxEnt)模型模拟了我国樟属47种植物在5个时期(末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期、当前和未来)的潜在分布区及物种丰富度热点区域。此外, 根据樟属植物的物种丰富度热点区域与自然保护区相叠加, 对当前自然保护区的保护状态进行了评估, 尤其是为保护亚热带常绿阔叶林而设立的自然保护区。结果表明: 樟属物种的潜在分布区在5个时期变化均不大, 仅在亚热带-温带交界处的各大山脉和平原之间出现局部收缩和扩张; 值得注意的是, 物种丰富度热点区域在5个时期变化明显, 末次盛冰期面积最大, 相较于末次间冰期、全新世中期和当前分别多96%、88%和37%; 未来(~2080年)两种不同温室气体排放典型浓度途径(representative concentration pathways, RCP) (RCP2.6和RCP8.5)下, 樟属物种丰富度热点区域面积将分别比当前收缩8.4%和10.0%, 并且随着温室气体排放的增加, 物种热点区域收缩趋势会更加明显。此外, 本研究发现樟属物种丰富度热点区域主要位于我国四川东南部、贵州南部、广西和广东, 然而仅7.5%位于现有自然保护区内, 未来自然保护区、国家公园等自然保护地的扩建、选址和规划应优先考虑四川东南部和华南地区。     

粤西南亚热带森林演替过程中的生物量与净第一性生产力动态

以粤西黑石顶自然保护区为对象,探讨了南亚热带森林群落演替系列上3个主要演替阶段的代表类型：针叶林(马尾松群落)、针阔混交林(马尾松+吊皮椎+木荷+枫香群落)、南亚热带常绿阔叶林(粘木+小叶胭脂+光叶红豆+黄果厚壳桂群落)的生物量和净第一性生产力及其分配规律。结果表明,针叶林生物量为246．697t·hm^-2,净第一性生产力为14．715t·hm^-2·yr^-1;针阔混交林生物量为287．367t·hm^-2,净第一性生产力为17．179t·hm^-2·yr^-1;常绿阔叶林生物量为357．976t·hm^-2,净第一性生产力为18．730t·hm^-2·yr^-1,可见黑石顶自然保护区南亚热带3种森林群落的发展阶段已比较接近,即针叶林、针阔混交林较为成熟,常绿阔叶林相对年轻,在不受或低度外界干扰的情况下,随着森林群落的正向演替,其生物量和净第一性生产力均呈增加趋势。     

中国鸟类的新纪录——Ⅱ.云南西双版纳地区(非雀形目鸟类)

云南西双版纳为傣族自治区,约位於北纬21°—23°和东经99°—102°处,伸入於老挝、缅甸之间,舆此二国接壤(见插图1)。此区地势起伏不平,最北部有高山深谷,山与谷差超过千米以上;而南部山与谷差较小,一般为100—200米,也就是说,地势是较北部为平坦的。年平均温度在18℃以上,为热带亚热带季风区气候,年雨量几近超过1.000毫米。广泛地区中都可见到有大面积的常绿阔叶林,在个别的地区因遭受到人为的破坏,次     

上海青浦8.5kaB.P.以来植被演变与气候波动

钻孔取自上海青浦县赵巷镇,柱长19.8m,5个14C年龄(AMS测定)年代跨度从13460±60aB.P.到2660±60aB.P,但缺失全新世早期沉积。对15m以上(8.5aB.P.)部分系统采集了35孢粉样品,样品分辩率在150a左右(少数样品除外);通过有序分割并综合图谱特征划分出7个孢粉带和2个亚带,据此恢复和重建了本区8.5kaB.P以来植被变化和气候波动历史。具体结果为与现今气候相比,8.5aB.P.～8.2kaB.P.为冷干期,但气候呈上升趋势,地带性植被为含常绿阔叶树种的落叶阔叶林;8.2kaB.P.～8.0kaB.P.为暖湿期、常绿阔叶林,气候处于峰值,温度高于现今2℃左右,降雨量高于现今400mm左右;8.0kaB.P.～7.6kaB.P.为冷干期、落叶阔叶和针阔混交林,气候处于谷值,温度低于现今2℃左右,降雨量少于现今400mm左右;7.6kaB.P.～6.2kaB.P.为暖湿期、常绿阔叶林或常绿、落叶阔叶混交林;6.2kaB.P.～4.0kaB.P.为温干期、含常绿阔叶树种的落叶林或针阔混交林;4.0kaB.P.～3.0kaB.P.为温凉略湿期、含常绿阔叶的落叶阔叶林;3.0kaB.P.～1.5kaB.P.为暖湿期、常绿阔叶林,但2.6kaB.P.以来又有变冷趋势。 文中还对常绿阔叶木本孢粉与总木本孢粉的比值(E/W)的生态意义进行了讨论。     

广州三种森林粗死木质残体（CWD）的储量与分解特征

粗死木质残体(Coarse Woody Debris, CWD)对森林生态系统的稳定性具有不可忽视的贡献.对广州3种森林CWD的储量与分解特征进行了调查分析,结果表明:(1)CWD储量及其与相应森林总生物量比值均表现为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林;枯立木与倒木为CWD的主要成分,其中,针叶CWD主要物种为马尾松(Pinus massonianai),阔叶CWD物种主要为荷木(Schima superba)与黄杞(Engelhardtia chrysolepis)等.(2)CWD径级主要集中在<10cm的范围内,存在状态主要为中级腐烂状态,干扰与竞争是3种森林CWD产生的主要因素.(3)针叶林、针阔混交林与常绿阔叶林CWD的分解常数k分别为0 0244、0.0407和0.0487,即分解速率为常绿阔叶林>混交林>针叶林;随着CWD的分解,N、P与木质素的含量逐渐升高,C、C/N与木质素/N呈降低趋势.     

广东季雨林的几个问题

 季雨林是分布在具有明显干湿季节变化热带地区,在干季或多或少,甚至全部落叶的森林植被;是介于热带雨林向热带稀疏林过渡的居间类型,而不是由热带雨林向亚热带常绿阔叶林过渡的植被类型。应归属于经向地带性植被,而非纬度地带性植被。并且,在广东南部沿海地区的气候条件下,也不会有季雨林发育。广东南部沿海地区的榕树+香蒲桃+野苹婆(Ficus microcarpa+Syzygium odoratum+Sterculia lanceolata)群落等类型不是季雨林,而是热带季节雨林,属广义的热带雨林范畴。