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《中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所)》 2018年
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北疆表土花粉组合及其与植被和气候的关系

吴慧贤  
【摘要】:全球气候环境变化是当今科学界关注的焦点之一,了解过去气候变化历史,对预测未来气候变化趋势至关重要。作为恢复古气候与古环境的理想代用指标之一—孢粉,即孢子和花粉(孢子植物和种子植物的繁殖细胞),为推动过去气候/水文变化研究做出了重要贡献。中国北疆位于亚洲内陆干旱区,对全球气候变化响应敏感;研究北疆地区现代孢粉有助于理解该区植被与气候、水文的关系,对如何应对未来环境变化也具有重要的指导意义。由于不同种类孢粉的产量、传播能力和沉积环境的多样性,使得利用孢粉组合在恢复古环境、古气候上存在较大的复杂性。建立孢粉与植被之间的定量关系是孢粉学长期以来的重要任务;而对现代孢粉组合及其与植被、气候的关系研究是理解孢粉指标蕴含的气候/环境意义的重要手段之一。现代孢粉研究多以表土样品为主要研究材料,而本文拟以表土和牛粪样品为载体,通过北疆地区现代样品孢粉分析,对比两类样品中孢粉组合的异同及其与气候要素间的关系。2016年9月,课题组在北疆地区进行了较详细的野外调查,共采集23个采样点的22个表土样品和21个牛粪样品及临近点植物样本作为参考。通过对比分析北疆荒漠草原区和典型草原区表土和牛粪样品中的孢粉组合,发现这两类样品的孢粉组合大体相近,二者都能反映主要的孢粉类型。两类样品乔木花粉百分比大都低于10%,灌木花粉平均为5.6%左右,草本花粉大都高于70%,并以藜科(Chenopodiaceae)、蒿属(Artemisia)为最主要的花粉类型,且不同植被群落生态特征表明,干旱环境中藜科花粉占优势,半干旱环境中,蒿属花粉更占优势。牛粪中花粉种类少于表土,且乔木花粉百分比(2.04%)亦低于表土(3.78%)。由于牛粪为现代样品,而表土形成的时间存在一定的不确定性,因而我们认为牛粪的孢粉组成可能更好地指示现代植被组成。因此,在北疆荒漠草原/典型草原地区牛粪样品和表土样品均可作为现代孢粉研究材料。研究进一步揭示,不同植被群落类型所含花粉组合差异显著,从荒漠草原到典型草原,表土中灌木和草本含量下降,乔木花粉百分比增多;而牛粪中则相反,乔木花粉百分比下降,灌木和草本的比例上升,这可能与牛以草本植物为主要食物有关。表土和牛粪样品中主要种属(蔷薇科、禾本科、伞形科、豆科等)与环境因子的主成分分析显示,孢粉组合与多年平均6-8月降水量和年均降水量的相关性最显著,其次为最冷月平均温度和最热月平均温度,而与年均温相关性较低。随着降水量的增加,麻黄属呈现降低趋势,该属花粉代表了较干燥的环境。本研究分析了蒿藜的百分比及其与气候参数的相关性,得出蒿藜之和与6-8月平均降水量的相关系数为-0.434,表明越干旱的区域,蒿藜花粉占总花粉的比例越高,这也进一步表明研究区植被的空间分布与降雨量有密切联系。表土及牛粪孢粉样品的主成分分析(PCA)得出,不同植被类型孢粉样品明显位于不同的湿度范围,采于荒漠草原区的样品位于湿度低的区域,采于典型草原区的样品位于湿度高的区域。上述研究结果表明降水可能是影响北疆地区现代植被空间分布的最主要因素。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q914

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