摘要古植被的定量重建是认识气候变化规律、反演古生物地球化学循环、探究大气圈—生物圈—人类活动相互关系的重要手段之一。青藏高原气候复杂,植被类型多样,是亚欧大陆植被地带的枢纽。但同时高原植被结构单一、土壤抗侵蚀能力弱,西南季风、东亚季风和西风带的动态影响使得青藏高原对季风演化和气候变化特别敏感,因此是研究历史时期气候变化、植被变迁以及多圈层耦合机制的重要区域。由于采样条件等因素的限制,在之前的研究中存在着样点数量较少、样点分布不均等问题。本研究旨在基于花粉数据定量重建两万年来青藏高原及周边地区古植被地理分布格局,以探究青藏高原古植被分布变迁过程,分析在气候快速转型背景下,青藏高原不同地区植被如何变化,更好地认识气候变化规律,探究大气圈、生物圈和人类活动的相互关系。<br> 花粉是重建古植被的理想材料,具有产量大、易于传播、易于保存等优点。本研究整合了全国1960-2020年间发表的原始花粉数据、文献中花粉图谱的数值化数据以及少部分未发表数据,共计4,987个样点的现代花粉记录和162个样点的地层花粉记录,通过对花粉数据和年代进行标准化的方法,建立了花粉数据库。<br> 生物群区化法是大尺度古植被定量重建最为稳定且常用的方法,具有较好的表现。生物群区化法通过将花粉类群归并到相应的植物功能型(PlantFunctionalTypes,PFTs),再用关键植物功能型的组合定义生物群区,从而建立花粉类群到生物群区的对应关系,实现古植被的定量重建。本研究在全球和中国植物功能型分类方案的基础上,对植物功能型的划分做了部分调整,并参照植物志中更新的植物学和生态学信息,将花粉类群归并到相应的植物功能型中。在生物群区划分方面,为更清晰地体现各生物群区的宏观变化特征,本研究在论述中将相同生物气候带的生物群区合并为大生物群区。<br> 本研究基于花粉数据,验证了改进后生物群区化方案在全国的适用性,并用生物群区化法定量重建了过去两万年青藏高原及周边地区的古植被地理分布格局,主要结论有:<br> (1)基于表土花粉的重建结果表明,重建的现代生物群区与潜在植被群区之间具有较好的一致性,61.8%的样点被正确分配,这表明改进的生物群区化方案适用于中国地区,对高原植被的重建结果是可靠的。<br> (2)基于青藏高原及周边地区花粉的古植被定量重建结果表明,2万年来,青藏高原生物群区的分布在空间和时间上各不相同,有时变化很大。<br> 末次盛冰期(20ka-19ka):受寒冷干燥气候的影响,本时间段内高原生物群区以冷温带森林、温带草原和温带荒漠为主。冷温带森林主要集中于高原东部及东南部边缘地区,温带草原占据青藏高原自东向西的广大区域,温带荒漠面积较今扩大,分布于高原北部、东部以及中部地区,寒温带森林短暂出现于高原东部地区,苔原在20ka出现在高原东南部边缘,整个末次盛冰期高原地区未出现温带落叶阔叶林、暖温带森林及热带雨林;<br> 末次冰期(18.5ka-12ka):温带草原占据着高原大部分地区,荒漠始终占据高原东部及北部地区,寒温带森林在14ka之后稳定占据高原东部.冷温带森林逐渐由高原边缘地区向高原中部地区深入,暖温带森林略向北移,占据高原东南部及南部边缘地区。苔原仅零星分布于高原东部及北部地区。在末次冰期期间未出现温带落叶阔叶林及热带雨林;<br> 全新世早期(11.5ka-9ka):温带草原仍占据着青藏高原的大部分地区,同时向高原北部和西部迁移。荒漠占据高原北部地区,于9.5ka面积扩张至最大。苔原向南向西迁移,面积于9ka达到最大值。寒温带森林仍占据高原东部地区,在10.5ka-9.5ka向东迁移。冷温带森林向西部扩张,暖温带森林依然占据高原东南部及南部边缘地区。全新世早期未重建出温带落叶阔叶林生物群区;<br> 全新世中期(8.5ka-5.5ka):森林生物群区扩展至最大范围,温带草原在高原南部面积缩小,整体向西转移。苔原经历了收缩一扩张一收缩的发展历程,后期仅零星分布于高原东南部地区。温带荒漠在高原北部边缘地区扩张。寒温带森林仅在8ka和6ka在高原东部重建,与全新世早期相比略向西移。冷温带森林生物群区占据了更多青藏高原和中国西部高山的边缘地区,在6ka之后面积逐渐缩小。暖温带森林在高原东南部边缘地区扩张,在7.5ka轻微北移;<br> 全新世晚期(5ka-0.5ka):全新世晚期的生物群区分布与现代生物群区格局相似,森林生物群区向南部迁移。寒温带森林仅在0.5ka重建于高原东北部地区,略往南部和东部迁移。冷温带森林在高原北部边缘和东部地区收缩,3ka之后主要集中于高原东部和东南部边缘。暖温带森林向东部迁移。3ka之后,森林生物群区在青藏高原面显著收缩。温带草原仍在青藏高原占主导地位,荒漠在5ka-2ka扩张,1.5ka之后收缩,主要分布于高原北部及东北部地区。苔原在5.5ka-2ka面积扩张,广布于青藏高原面,1.5ka之后面积收缩,集中分布于高原东部地区。<br> (3)本研究选取了末次冰期向全新世早期转型的阶段,以探究高原植被对气候变化的响应。结果表明,11.5ka-9ka期间,青藏高原森林覆盖度增加,温带草原面积缩小,向北迁移;苔原面积扩张,主要集中于高原东部及南部地区;荒漠分布于高原北部地区,10ka之后面积扩张,向南迁移。<br> 本研究表明改进的生物群区化方案在中国地区具有较好的适用性,可定量重建历史时期高原植被带的变迁。在今后可以通过增加花粉数据库数据,改进植物功能型与生物群区方案,进一步提高模拟的准确性。
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