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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?

發布時間:2017-12-11 11:26 點擊數:

      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?

 針對以上問題,鑒于植矽體具有耐侵蝕、抗氧化以及對禾本科植物分類精度高等特征,我院介冬梅課題組博士研究生李楠楠及其導師介冬梅教授,在國家自然科學基金等的資助下,通過與美國俄亥俄大學開展合作,以植矽體分析爲主要方法,選取松嫩沙地代克風沙古土壤序列剖面,結合高精度的AMS14C定年(美國Beta實驗室)手段,恢複和重建了松嫩草原全新世以來的古植被面貌及其演化曆史。

 研究發現,一方面,松嫩沙地代克剖面風沙層和古土壤層中均含有豐富的植矽體,表明禾本科植物的大量繁盛,且相比于孢粉,植矽體能夠很好地克服孢粉在風沙層中不易保存等問題。

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,結合現代植物植矽體、表土植矽體和沈積剖面植矽體組合特征,該研究提出了全新世以來松嫩草原爲禾本科草原而非蒿藜草原的三條證據:根據現代植物植矽體特征,松嫩沙地全新世地層中保留了大量的禾本科類植矽體,蒿藜類植矽體含量極低,植矽體濃度結果顯示,沈積剖面植矽體濃度與現生禾本科優勢群落下表土的植矽體濃度不存在顯著差異;沈積剖面中的植矽體組合特征與現生禾本科優勢群落下的表土植矽體組合相似,利用判別分析,78%的剖面植矽體組合最終被判定爲産自于禾本科爲優勢的植物群落;現代孢粉與植被關系及考古學資料表明,蒿藜植物不能爲北方遊牧民族的興起與強大提供必要的物質保障,而禾本科植物多盛産優良牧草,早期蒿藜草原的誤讀可能主要源自于蒿藜花粉的超代表性。該研究認爲,松嫩草原的現生植被面貌至少自全新世早期就已形成,且多年來比較穩定,禾本科爲主體的植被格局從未改變。

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