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介冬梅等:《The Holocene》松嫩草原全新世植被:蒿藜草原还是禾本科草原?

发布时间:2017-12-11 11:26 点击数:

      中国北方分布着广袤的以针茅和羊草等为优势种的禾本科草原,其面积约占我国陆地领土面积的40%以上。伴随着全球变化和不合理的人类活动,中国北方草原大都面临着沙漠化的严重威胁,了解草原地区古植被变迁历史可为草原区生态恢复与治理提供重要的历史参考。孢粉分析结果显示,至少自晚更新世以来松嫩平原就已被蒿藜为优势的草原景观所覆盖,这与松嫩草原现生的禾本科(针茅和羊草等)植物为优势的植被面貌相矛盾:禾本科草原何时取代了蒿藜占优势的草原?蒿藜草原是否真的存在过?

 针对以上问题,鉴于植硅体具有耐侵蚀、抗氧化以及对禾本科植物分类精度高等特征,我院介冬梅课题组博士研究生李楠楠及其导师介冬梅教授,在国家自然科学基金等的资助下,通过与美国俄亥俄大学开展合作,以植硅体分析为主要方法,选取松嫩沙地代克风沙古土壤序列剖面,结合高精度的AMS14C定年(美国Beta实验室)手段,恢复和重建了松嫩草原全新世以来的古植被面貌及其演化历史。

 研究发现,一方面,松嫩沙地代克剖面风沙层和古土壤层中均含有丰富的植硅体,表明禾本科植物的大量繁盛,且相比于孢粉,植硅体能够很好地克服孢粉在风沙层中不易保存等问题。

图1. 松嫩草原风沙—古土壤序列中发现的植硅体化石

 另一方面,结合现代植物植硅体、表土植硅体和沉积剖面植硅体组合特征,该研究提出了全新世以来松嫩草原为禾本科草原而非蒿藜草原的三条证据:根据现代植物植硅体特征,松嫩沙地全新世地层中保留了大量的禾本科类植硅体,蒿藜类植硅体含量极低,植硅体浓度结果显示,沉积剖面植硅体浓度与现生禾本科优势群落下表土的植硅体浓度不存在显著差异;沉积剖面中的植硅体组合特征与现生禾本科优势群落下的表土植硅体组合相似,利用判别分析,78%的剖面植硅体组合最终被判定为产自于禾本科为优势的植物群落;现代孢粉与植被关系及考古学资料表明,蒿藜植物不能为北方游牧民族的兴起与强大提供必要的物质保障,而禾本科植物多盛产优良牧草,早期蒿藜草原的误读可能主要源自于蒿藜花粉的超代表性。该研究认为,松嫩草原的现生植被面貌至少自全新世早期就已形成,且多年来比较稳定,禾本科为主体的植被格局从未改变。

图2. 松嫩草原表土植硅体组合与代克剖面植硅体组合对比(a)植硅体浓度对比;(b)判别分析结果

   以上研究成果近日发表在国际知名刊物《The Holocene》上。Li et al., 2017. Holocene Artemisia-Chenopodiaceae-dominated grassland in North China: Real or imaginary? The Holocene. https://doi.org/10.1177/095968361774426.

   原文链接:http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/0959683617744268