陇中黄土高原祖厉河流域25ka以来的植被与环境变化研究

摘要

近25ka以来跨越了末次冰盛期、末次冰消期及冰后期，是过去全球变化研究的一个重要时段。处于中纬度半干旱地区的陇中黄土高原，生态环境极为脆弱，是季风气候和全球变化的敏感区之一。本文以陇中黄土高原祖厉河流域中上游地区会宁硝沟剖面的711个样品的孢粉分析为基础，结合粒度及总有机碳(TOC)指标，在19个14C年龄支持下高分辨率地恢复了该区近25 ka以来的古植被及古气候演化过程，为区域环境变化研究提供了一个高分辨率的生物气候演化序列，并通过与区域及全球记录的详细对比浅析了研究区近25 ka以来的古植被及古气候演化机制。 据野外地质调查分析和孢粉浓度与TOC的关系，初步认为孢粉谱中针叶树花粉含量及浓度变化实际上反映的是流域森林植被的变化，当其百分含量很高而浓度却极低时，并不代表当地有大面积针叶林/松林发育，相反往往反映当地植被覆盖度极低、冬季风相对强盛的冷干气候期。而后据百分比花粉谱中针叶树、阔叶树与灌木和草本植物各种类之间的相对含量关系及浓度花粉谱的变化特征，结合聚类分析谱系，将会宁硝沟剖面的孢粉谱自下而上划分为6个大带20个亚带。据此重建的古植被及古气候演化过程显示，研究区25 ka以来的环境变化明显可划分为末次冰期盛冰阶、末次冰消期、早中全新世、晚全新世四个时段，并揭示出多次冷干气候事件(H2、H1、YD及全新世系列冷干事件等)。 1)约24.5～13.814C kaBP，研究区处于末次冰期盛冰阶，气候以冷干与冷湿交替出现为特征，冷干期植被为荒漠或荒漠草原，冷湿期局部山地丘陵发育云冷杉属和松属为主的针叶林；其中20.0～17.114C ka BP及15.1～13.814C kaBP的极端冷干期分别对应于北大西洋冰筏事件H2及H1。 2)末次冰消期气候逐渐回暖但波动很大：约13.8～13.314C ka BP，植被为干草原，气候较冷干，与Oldest Dryas期对应；13.3～12.414C ka BP，植被为针叶疏林草原，气候转温湿，相当于Bolling暖期；12.4～11.514C ka BP，植被为荒漠草原，气候变冷干，与Older Dryas期对应：11.5～10.714C ka BP，植被为针叶树为主的森林草原，气候较温湿，对应于Allerod暖期；10.7～9.8814C ka BP，植被为干草原，气候再次变冷干，相当于Younger Dryas事件。 3)早中全新世(9.88～4.3714C ka BP)，植被为针阔叶混交林为主的森林草原，气候总体暖湿适宜但波动频繁，其中8.06～7.1214C ka BP期间，研究区呈现针阔叶混交林景观，整个流域植被覆盖度最高，似为全新世气候最宜期。 4)晚全新世以来(4.37～0.0014C kaBP)，气候在总体干旱的趋势下存在次一级的干湿波动：约4.37～3.2714C kaBP，植被为半干旱草原，气候明显变冷干；约3.27～1.4514CkaBP，植被覆盖度有所提高，为针叶疏林草原，气候总体温凉偏湿；1.4514C kaBP以来气候再次急剧变干，特别是约0.4814C kaBP以来，极低的花粉浓度显示植被覆盖度更低，呈现荒漠化草原景观，但这一时期的植被变化可能已受到人类活动的严重影响。 研究区近25 ka以来的孢粉等高分辨率多指标记录揭示的多次冷干气候事件(H2、H1、YD及全新世系列冷干事件等)与北大西洋深海沉积、高纬格陵兰冰芯、南京葫芦洞石笋及贵州董歌洞石笋等记录具有良好可比性.说明中低纬地区与高纬地区气候变化的遥相关性，其气候冷暖干湿变化总体趋势与北半球夏季太阳辐射曲线基本一致，反映了万年尺度上东亚季风的源驱动力为太阳辐射。特别是孢粉、粒度及TOC多指标对比分析揭示，全新世期间研究区共出现12次显著冷干气候事件，其中有8次(E1-E8分别发生于I1.1～11.00 cal kyBP、10.7～10.6 cal kyBP、10.0～9.84 cal kyBP、9.65～9.58 cal kyBP、9.49～9.39 cal kyBP、9.20～8.94 cal kyBP、8.01～7.47 cal kyBP及6.42～5.81 cal kyBP)发生在气候总体暖湿适宜的早中全新世，这些事件大多与区域及全球性记录具有良好可比性，说明全新世气候的极端不稳定性及千.百年尺度的韵律变化在中纬度的陇中黄土高原地区同样存在，反映出研究区植被环境对全球气候变化的敏感性及区域古环境演化的复杂性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第一节末次冰期气候不稳定性研究进展

一、末次冰期气候不稳定性事件研究

二、末次冰期千年尺度气候变化机制研究

第二节全新世气候环境变化研究进展

一、全新世气候不稳定性及主要突发事件研究

二、中全新世气候变化研究

三、过去2ka气候变化研究

四、全新世气候波动的周期性及可能机制研究

第三节黄土高原末次冰期以来环境变化研究现状

一、黄土高原末次冰期气候突变事件研究

二、黄土高原全新世植被与环境变化研究

第四节孢粉学在第四纪环境变化方面的研究进展

一、表土孢粉谱研究倍受重视

二、不同沉积相的孢粉谱研究不断深入

三、研究方法趋于多样化和定量化

四、生物群区化研究得到系统开展

五、高分辨率时间序列研究取得重要进展

第五节选题依据及研究意义

第二章研究区自然概况、剖面地层及年代

第一节研究区自然概况

一、研究区地理位置

二、研究区地质地貌特征

三、研究区气候、土壤及植被分布概况

四、研究区植被

第二节研究剖面地层及年代

一、剖面位置及地层岩性

二、14C测年数据及年代-深度模式

第三章研究剖面的孢粉记录

第一节孢粉样品的采集、实验及鉴定

一、孢粉样品的采集

二、孢粉的实验室提取方法

三、孢粉的鉴定统计

第二节孢粉数据处理及绘图

一、孢粉数据处理

二、孢粉图谱绘制

第三节会宁硝沟剖面的孢粉记录

第四章研究区25 KA以来的古植被及古环境演化

第一节会宁硝沟剖面孢粉记录的环境意义及环境指标

一、会宁硝沟剖面的沉积环境及孢粉谱环境指示意义

二、会宁硝沟剖面孢粉浓度的环境指示意义

三、粒度、总有机碳(TOC)的环境指示意义

四、会宁硝沟剖面的古环境重建指标

第二节研究区25 KA以来的古植被及古气候演化历史

第三节25 KA以来区域环境变化特征对比讨论

一、25 ka以来区域环境变化特征

二、25 ka以来区域植被与气候演替模式探讨

第四节25 KA以来主要古气候事件对比研究

一、H2、H1事件及末次盛冰期(LGM)

二、B／A暖期及YD事件

三、全新世气候适宜期及系列冷干气候事件

四、小结

第五节25KA以来区域气候环境变化机制浅析

第五章结论及展望

一、主要研究结论

二、存在问题及研究展望

主要参考文献

附录

个人简介

致谢