新疆天山中段北坡地区现代孢粉学研究

新疆中部地区位于西北内陆干旱一半干旱区，是欧亚大陆的地理中心，是中纬度内陆干旱区代表性区域，也是全球变化敏感区域之一，基本特点是气候干旱、水资源匮乏、植被稀少、荒漠广布，生态系统脆弱。在研究区域内，天山山脉海拔高度差异5 000 m左右，随海拔梯度下降依次出现高山冰雪带、高山亚高山草甸带、森林带、草原带、荒漠带、沙漠带等明显完整的植被垂直带，是开展现代孢粉学和植被变化研究的理想地点。本报告在立足于该区前人工作的基础上，从表土花粉、空气花粉和现代植被之间的关系入手开展现代孢粉学研究，探讨了花粉与植被的关系。 在研究区内，选择新疆阜康市和吉木萨尔县为研究地点，设计了一条从天山博格达峰附近雪线开始直至古尔班通古特沙漠长约100 km、宽约20 km的样带。沿样带，从高山座垫植被和草甸带开始，经过中海拔地带的云杉林，置到低海拔的荒漠，在山地海拔每下降20～100 m采集一个表土花粉样品，平原每间隔10～20 km采集一个表土花粉样品，同时做现代植被调查，共采集80个表土花粉样品和调查了86个现代植被样方;在天山乌鲁木齐河河源区的大西沟，从一号冰川前缘开始，沿山谷向下直到谷口，按海拔100 m间隔采集了14个表土样品，对表土花粉与植被之间的关系进行了探讨。为了弄清空气花粉传播、散布与气象因子和植被的关系，沿样带从高山到沙漠分别在天池气象站、中国科学院阜康荒漠生态系统定位研究站和北沙窝草炭试验地设置了三个风标式空气花粉收集器，从2001年7月至2002年7月连续收集空气花粉雨，收集了跨2个年度1周年的1 14个空气花粉样品，依据分析结果研究了空气花粉的传播和散布规律以及与表土花粉和植被之间的关系，这在新疆地区乃至全国尚属首次。 根据表土花粉分析结果和现代植被样方资料的分析以及天山中段主要植物种类沿海拔高度的分布特征，天山中段北坡垂直植被带谱为：高山座垫植被(>3 400 m)、高山亚高山草甸(3 400-2 700 m)、山地云杉林(2 700-1 720 m)、森林草原过渡带(1 720-1 300 m)、蒿类荒漠(1 300-700 m)和典型荒漠(<700 m)。表土花粉谱基本上反映了相同海拔高度的现代植被带，特别是在云杉林带，表土中雪岭云杉(Picea schrenkiana)花粉占优势;在蒿类荒漠植被带表土中蒿属（Artemisia）植物花粉非常丰富;在典型荒漠植被带的表土中藜科(Chenopodiaceae)植物花粉占绝对优势，因此可依据这些建群种植物花粉含量峰值的位置划分植物群落。 空气花粉样品分析结果表明：空气中花粉主要是现生植物当年生长产出的花粉，盛花期的花粉数量能较好地反映当地的植被状况。空气中的乔木植物花粉主要有云杉(Picea)，其次是柳属（Salix）;灌木草本植物花粉主要是藜科和蒿属，其次是菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、柽柳科(Tamaricaceae)和麻黄属(Ephedra);空气中的花粉数量与植物的花期相对应，云杉等乔木植物盛花期在夏季5月末至7月初，灌木草本植物盛花期在夏秋季节。气温、降水、风速和风向等气象条件对空气中花粉数量有很大影响，其中风速和风向影响最大。从空气花粉和表土花粉的分析结果与现生植被对比，新疆中部地区的山谷上升气流是导致花粉“爬坡”现象的主要动力，在一定条件下，上升气流搬运花粉的数量和能力是十分可观的。 空气中的花粉是现生植物当年生长产出的花粉，表土中的花粉是多年花粉落地沉积的积累，植物盖度大，该植物的花粉在空气中和表土中数量相对就大。在新疆中部地区，空气花粉能反映当地和附近周边方圆约50 km的植被状况，其花粉组合特征与表土花粉和当地现生植被分布的对比研究，可以较好地寻找花粉与植被的关系。本研究报告的研究成果不仅为新疆地区的孢粉学研究增添新的内容，而且将有助于合理解释新疆地层中、尤其是第四纪以来的地层孢粉，较客观地恢复过去的植被景观，同时可为本地区的大气环境检测提供有重要价值的参考资料。

Net primary productivity and spatial distribution of vegetation in an alpine wetland, Qinghai-Tibetan Plateau

To initially describe vegetation structure and spatial variation in plant biomass in a typical alpine wetland of the Qinghai-Tibetan Plateau, net primary productivity and vegetation in relationship to environmental factors were investigated. In 2002, the wetland remained flooded to an average water depth of 25 cm during the growing season, from July to mid-September. We mapped the floodline and vegetation distribution using GPS (global positioning system). Coverage of vegetation in the wetland was 100%, and the vegetation was zonally distributed along a water depth gradient, with three emergent plant zones (Hippuris vulgaris-dominated zone, Scirpus distigmaticus-dominated zone, and Carex allivescers-dominated zone) and one submerged plant zone (Potamogeton pectinatus-dominated zone). Both aboveground and belowground biomass varied temporally within and among the vegetation zones. Further, net primary productivity (NPP) as estimated by peak biomass also differed among the vegetation zones; aboveground NPP was highest in the Carex-dominated zone with shallowest water and lowest in the Potamogeton zone with deepest water. The area occupied by each zone was 73.5% for P. pectinatus, 2.6% for H. vulgaris, 20.5% for S. distigmaticus, and 3.4% for C. allivescers. Morphological features in relationship to gas-transport efficiency of the aerial part differed among the emergent plants. Of the three emergent plants, H. vulgaris, which dominated in the deeper water, showed greater morphological adaptability to deep water than the other two emergent plants.

滇西北地区晚更新世以来植被演替与气候变化研究

随着全球环境的变化，人们迫切的希望了解整个地球环境的变化过程、规律和未来发展的趋势。对地质历史时期发生过的环境事件的了解，能为我们研究现在的和预测未来的环境变化提供有价值的资料。 孢粉分析作为一种古环境的代用指标，在恢复古植被与古气候方面起着不可替代的作用。而精确的孢粉分析建立在对现代花粉与当地植被的关系正确的认识基础上，由此才可以更准确地提取地层中的花粉所蕴含的植被和环境信息。 云南省地理位置较特殊，地貌复杂，气候类型多样，与之对应的植物种类多样性丰富，植被类型多样。本项研究选择云南省南部和西部地区作为研究地点，采集表土、地表苔藓、蜘蛛网、树皮和树上地衣苔藓五种天然孢粉捕捉器来研究现代花粉与当地植被的关系，为认识现代花粉雨提供新的研究思路。同时，我们在滇西北选择拉市海、文海、哈里谷和属都湖这四个高原湖泊来研究晚更新世以来滇西北地区植被演替和气候变化，为云南历史时期气候变化提供新的研究资料，同时也为全面认识晚更新世以来的气候变化提供新的证据。研究结果如下： 1. 现代花粉雨与当地植被关系的研究 对云南省西北部、中部和南部采集的19个蜘蛛网样品分析得出：云南省西北部样品中共鉴定20个孢粉类型，分属于16个科;云南省中部样品中共鉴定28个类型，分属于23个科;在云南省南部勐腊县采集的样品中共鉴定28个类型，分属于25个科;在望天树北京植物园中采集的样品共鉴定38个类型，分属于34个科;在西双版纳北京植物园中采集的样品中共有11个类型，分属于10个科。结果表明：蜘蛛网样品中分析出的孢粉类型反映了云南省从南到北不同的植被类型，说明蜘蛛网可以作为一种天然孢粉捕捉器来进行现代花粉雨的研究。 同时，在云南西北部文笔水库采集的五种天然孢粉捕捉器（表土、地表苔藓、树皮、蜘蛛网、树上地衣和苔藓）进行了对比研究。结果表明：表土所得的孢粉中木本植物花粉的百分含量为90.5-96%，远大于地表苔藓（53.1-81.7%）、蜘蛛网（61.7%）、树皮（53.8%）和树上地衣、苔藓（50-53.6%）所获得的木本植物花粉的百分含量。与当地植被进行对比结果表明：这五种天然孢粉捕捉器中，表土、地表苔藓和蜘蛛网比树皮和树上地衣、苔藓能更好的反映当地的植被。 2. 滇西北地区晚更新世以来植被演替与气候变化 在过去2, 5000年左右的地质历史时期，滇西北地区植被和气候变化大致经历了以下三个发展阶段。 （1） 2, 5381 B.P—1, 9335 B.P.：属都湖地区（海拔：3620m）主要是以蓼科植物为主的草甸植被，气候寒冷湿润。 （2） 1, 9335 B.P.—1, 2426 B.P.：属都湖地区是以藜科或蒿属为主的草甸植被，气候从湿润过渡到干旱;而在海拔稍低的文海地区（海拔3080m），主要是阔叶栎林或针阔混交林，气候温凉略湿到寒冷干旱。 （3） 1, 2426 B.P.—至今：属都湖地区是以蓼科为主的草甸植被，气候仍寒冷湿润;海拔稍低的哈里谷（海拔3277m）是以松和冷杉为主的针叶林，气候冷干;文海地区的植被逐渐演替为以松和冷杉为主的针阔叶混交林，但栎属花粉的含量远高于哈里谷地区，说明当时文海的气温虽然低，却比哈里谷稍高;而海拔更低的拉市海（海拔2440m）则是以松为主的针叶林，气候比其他几个地区温暖。 在全新世气候最适宜期（约8000 B.P.以来），哈里谷是以栎和松为主的针阔混交林;文海是以松为主的针阔混交林;而拉市海是以松和蕨类植物为主。说明随着海拔的升高（从拉市海到属都湖），温度逐渐下降，植被类型也由暖性针叶林过渡到针阔混交林再到草甸。 从6000 B.P.至今，文海和哈里谷植被在这一阶段都是以松和冷杉为主的暗针叶林，少量混生一些阔叶类植物，气候变得冷湿;属都湖则仍是以蓼科为主的草甸，气候变得更加寒冷。 研究证明：滇西北地区总的气候变化趋势与全球变化规律基本一致，在1,1805—9990 B.P.期间发生新仙女木事件，在8000B.P.以来，气候变得温暖湿润，为全新世气候最适宜期。此后，气候逐渐变得接近现代。

黑龙江嘉荫地区古新世孢粉植物群及古植被、古气候研究

植物是环境变化的重要指示物之一。晚白垩至早第三纪时期，全球生态系统发生了剧烈变化，研究这一时期植物对了解地质历史时期环境变化趋势, 认识和保护当今环境有重要意义。我国黑龙江省嘉荫县有这一时期的地层发育，其中乌云煤矿和白山头是主要的露头剖面。前人曾从地质时代、孢粉及植物化石角度对这两个剖面进行过研究，但是仍有部分问题尚存争议。在本项工作中，我们对两个剖面的孢粉样品进行了系统采样，部分孢粉类型同时在光镜和电镜下进行了拍照。我们还对存在争议的这两个剖面的地质时代进行了讨论。同时，首次用共存分析法对这两个剖面的在沉积时期的气候进行了整体及分段的定量重建。另外，我们结合中其它地点的气候重建工作对不同时期的纬度温度梯度进行了研究。 乌云煤矿和白山头两个乌云组剖面的古新世孢粉植物群的研究结果表明：乌云煤矿孢粉植物群主要是与榛属（Corylus），桤木属（Alnus），桦木属（Betula），榆属（Ulmus）及松属（Pinus）有亲缘关系的植物；白山头剖面的孢粉植物类型与乌云煤矿基本一致，但是其中针叶类植物的花粉所占比重较大。 根据乌云煤矿与白山头剖面的孢粉类型在地层中的分布，以及与其它古新世地层的对比，我们认为乌云煤矿与白山头含孢粉段的地质时代为古新世。 用共存分析法得到乌云组古新世气候参数有两组。孢粉类型的共存结果为：年均温14.8-14.9℃，年降水量816-1389mm；植物化石类型的共存结果为：年均温16.3-16.8℃, 年降水：1124-1623mm。对乌云煤矿与白山头两个剖面孢粉带中的孢粉类型的气候参数分别进行共存，结果表明，除乌云煤矿孢粉第三带到第四带外，乌云地区的年均温在整个沉积时期均呈上升趋势；年均降水量的变化趋势与年均温基本一致。 根据从古新世到现代不同地点气候定量重建的年均温参数，我们计算得到了不同时期纬度温度梯度变化的值：<0.1℃/古纬度（古新世）、 0.1℃/古纬度（始新世）、0.45℃/纬度（中新世）、0.55℃/纬度（上新世）。结合当今全球的平均温度梯度值（0.7℃/纬度），我们得出纬度温度梯度的值从古新世以来呈不断上升的趋势。这一结果显示65Ma 以来赤道与极地间的温度差异逐渐增大，同时也提示了全球温度可能呈下降趋势。

中国东北样带孢粉-植被的定量关系及古生物群区的反演

基于中国东北样带（NECT）30个植被样方调查和表土孢粉资料，从个体、群落水平研究了孢粉－植被关系，结果表明，孢粉类型与植被关系密切，在 ＝ 0．05的显著性水平上，相关系数大于0．5;表土孢粉组合与植物群落间有较大的相似性，相似系数大于50％。采用定量描述花粉与植物关系的参数：联合指数（association）A、超代表性指数（over-representation）O、低代表性指数（under-representation）U、相关系数（correlation coefficient）C和代表性系数（representation coefficient）R等值，应用TWINSPAN分类、PCA排序和回归分析，把表土花粉类型划分为4类：具代表性类群组Group1，它们能正确反映植被;超代表性类群组Group2，它们常具有高花粉值与植被不成比例;低代表性类群组Group3，它们的花粉很难分离提取;以及低代表性类群的Group4，其花粉在土壤地层中较常见;指出一些常见花粉类型：松（Pinus）、桦（Betula）、栎（Quercus）、椴（Tilia）、槭（Acer）、榆（Ulmus）、蒿（Artemisia）、藜（Chenopodiaceae）、禾本科（Gramineae）和莎草科（Cyperaceae）的回归参数在东部森林区和西部草原区是有变化的，因此回归参数在应用于古植被恢复中要注意适用范围。 以Biomization模型为基础，根据植物的生理生态特性，定义了NECT孢粉类型的植物功能型（PETs）各种生物群区（Biome）的PFTs组合，构建了经表土孢粉检验的适用于NECT的以孢粉数据为驱动的模型框架，该模型模拟的生物群区与其化指标（气候、植物生理、土壤等）模拟划分的BIOME（Holdrige, BIOME3）是可比的，与植被类型有较好的对应性。 根据29剖面（986个样品）的孢粉数据，重建了NECT 6 kaB.P以来的生物群区。从时空二方面阐述了NECT6kaB.P以来生物群区的分布特点： （1）6ka B. P是一暖湿期，气温比现在高1～4℃，降水比现在多50％。落叶阔叶林分最广，面积最大。森林草原、落叶阔叶林、针阔混交林向西延伸最远。 （2）5ka B. P 是一降温期，气温比现在低2℃，降水多30％。有苔原、寒温带针叶林分布。 （3）4ka B. P是一暖湿期，气温比现在高1～2℃，降水比现在多50％。针阔光林和森林草原有最大分布面积。 （4）3Ka－2kaBP的气温与现代相似，降水比现在多20％左右。与4Ka B. P相比，森林和森林草原过渡带都向东移动。 （5）1Ka B. P的气温与现代相似，降水比现在多10％左右。草原向东大幅度扩张，森林分布面积减小。 （6）东部森林，中部森林草原，西部草原的分布格局的3Ka B. P基本确定，此后随着气候的不断变干冷，草原向东扩张。 （7）森林向扩张最大距离的时期发生在6Ka B. P，此时也是森林草原向西扩张最远时期。落叶阔叶林、针阔混交林、森林草原向西移动最大距离的时间是6Ka B. P，草原向西移动最远距离的时期发生在3Ka B. P。

Molecular evolution study in China: progress and future promise

China has a large land area with highly diverse topography, climate and vegetation, and animal resources and is ranked eighth in the world and first in the Northern Hemisphere on richness of biodiversity. Even though little work on molecular evolution had