摘要
植被是地球陆地生态系统的重要组成部分，对气候变化和人类活动响应敏感，在维持生态平衡、参与和调节碳循环、促进物质和能量流动等方面具有重要作用。近年来，研究植被对气候变化的响应已成为全球变化研究的热点内容。青藏高原是全球最大和最年轻的高原，是全球气候与环境变化最为强烈的地区之一。青藏高原东部处于季风边缘地带，区域植被对气候变化响应敏感，其动态变化同样影响着区域人类生产和牧业活动等。过去已有一些关于青藏高原东部植被变化的研究成果发表，但主要集中在全新世且大多停留在定性描述的阶段。作为当代全球变暖的相似型，对末次冰消期和早全新世变暖背景下植被定量研究明显不足。此外，牧业是青藏高原高寒区人民的主要生计方式，但是该区域动物考古证据和驯化基因溯源研究存在一定分歧，因此，区域全新世以来牧业活动变化历史及其驱动因素仍需深入研究。同时，青藏高原东部峡谷是众多民族或族群往来的重要通道，人类活动频繁，但该区域全新世古火活动及其影响因素研究仍显不足。 基于上述问题，本研究收集整理了我国西北及青藏高原地区641个现代表土和湖泊表层沉积花粉浓度数据，采用随机森林（RandomForest，RF）方法建立了花粉浓度与植被盖度（基于遥感数据）之间的定量关系模型。以青藏高原东部乱海子湖和木日错湖为研究对象，基于青藏高原东部多个湖泊的孢粉浓度结果，使用随机森林方法定量重建了青藏高原东部植被盖度变化过程，并讨论了末次冰消期以来青藏高原东部植被盖度的演变机制。本研究还通过分析木日错沉积物样品中的粪生真菌孢子含量、炭屑分析和黑碳含量测定，揭示了青藏高原东部牧业活动强度变化及其驱动因素，重建了全新世木日错地区及更广泛空间尺度上的古火历史，探讨古火活动强度、气候变化和人类活动的相互联系。本研究获得的初步结论如下： （1）末次冰消期至早全新世青藏高原东部植被盖度重建：在末次冰消期，祁连山乱海子湖区及周围林地盖度从~3%增加到~10%，草地盖度从~20%增加到~45%；此时，北半球夏季太阳辐射的增加导致了区域温度、融水和季风降水的增加，促进了植被盖度增加，林地盖度在~7200calyrBP时达到最大值（17.4%）。青藏高原东北部青海湖、更尕海、冬给措纳湖区及周围植被盖度在13200-11900calyrBP开始明显增加，青海湖和更尕海湖区及周围植被盖度变化与乱海子湖地区较为一致，而高海拔的冬给措纳湖区及周围植被盖度整体较低。义敦湖位于青藏高原东南部（4470m），现代植被为亚高山针叶林，植被盖度在~11500calyrBP后显著增加，林地盖度从~5%增加到~14%，在~8500calyrBP时达到最大值（29%）。而高原东缘较低的大瓦山干池（海拔1805m），在~21000calyrBP以来，植被盖度均较高（~25%），林地植被在~10000calyrBP时达到最高（31%）。 （2）青藏高原东部不同地区海拔和气候条件存在明显差异，全新世以来其植被盖度变化也明显不同。采用景观重建法（RegionalEstimatesofVegetationAbundancefromLargeSites，REVEALS）定量重建青藏高原东部木日错湖区及周围~6800calyrBP以后主要植物（包括莎草科、蒿属、禾本科、毛茛科和蔷薇科）的相对盖度，并使用RF模型重建了上述属种的绝对盖度。结果表明，在6800-4750calyrBP期间，植被盖度呈增加趋势，在~5600calyrBP时总植被盖度达到最大值（72%）。在4750-2880calyrBP期间，区域总盖度波动下降（68%），蒿属盖度（6%）增加，区域气候可能转干。在2880-1180calyrBP期间，区域总植被盖度变化不大，莎草科花粉盖度增加（18%），蒿属花粉减少（平均4%），表明此时木日错地区高山草甸发育。在~1180calyrBP以来，区域禾本科盖度降低、莎草科盖度增加可能受放牧活动的影响，高海拔地区人类活动干扰可能只改变了不同属种的植被盖度比例。青藏高原东北部乱海子湖、青海湖和冬给措纳湖区及周围植被盖度在早中全新世较高，在4500-3500calyrBP之后开始降低，林地盖度下降至3%~10%。而共和盆地更尕海湖盆及周围植被盖度在中全新世期间（8000-6000calyrBP）略有下降，可能是由于中全新世气温较高、蒸发强烈从而导致的区域湿度较低，植被盖度下降。青藏高原东部义敦湖植被盖度在~3500calyrBP之后开始下降，林地盖度为~15%，明显高于青藏高原东北部地区。而高原东缘四川大瓦山干池孢粉浓度重建的植被盖度在早全新世以来变化不大，林地盖度在~26%以上。西南地区星云湖区及周围植被盖度在8400-1000calyrBP期间均较高，在~1000calyrBP之后由于人类活动导致林地盖度显著下降。 （3）分析了青藏高原东部木日粪生菌孢组合变化，对比青藏高原东北部粪生菌孢研究结果和区域的考古记录，研究发现：木日错地区牧业活动可能开始于~5300calyrBP，而江西沟遗址剖面、浪格日剖面及更尕海岩心菌孢记录表明青藏高原东北部牧业活动强度在5700~5500calyrBP开始增加，因此，牧业活动可能存在由青藏高原东北部向南部地区的扩散。在3600-2000calyrBP期间，粪生菌孢含量进一步增加，表明此阶段牧业活动增强。历史时期以来（~2000calyrBP以来），粪生菌孢含量明显增加，区域茶马贸易的发展及人口增加可能是此阶段牧业活动增强的主要影响因素。 （4）对木日错岩心样品进行了炭屑鉴定和黑碳含量测定，并结合木日错地区植被盖度和其他气候记录对比分析木日错地区古火历史及可能的影响因素。木日错炭屑记录揭示在早全新世火活动较低，这可能主要受气候和植被条件限制。在7000-5300calyrBP期间，火活动波动上升，区域气候偏暖湿，植被盖度较高，从而产生的自然野火。在5300-3700calyrBP期间，区域气候条件和史前人类活动增加共同驱动了火活动的波动变化。在~3700calyrBP之后，随着青藏高东部史前人类经济模式的转变，人类活动已成为木日错地区火活动的主导因素。而黑碳含量记录揭示的更大区域尺度的古火变化结果表明，在9190-7000calyrBP期间，生物量较少，古火活动较低。在7000-4750calyrBP期间，植被盖度增加（生物量）可能是此时火活动增加的主要驱动因素。在4750-2880calyrBP期间，气候、植被、人类活动的共同作用导致此时青藏高原东部火活动强烈。在~2880calyrBP以来，黑碳含量反映的大尺度火活动呈现下降的趋势，植被生物量下降可能是其主要原因。 本研究利用位于青藏高原东部的乱海子湖和木日错湖泊沉积花粉记录，结合青藏高原东部已发表的孢粉浓度数据，定量重建了青藏高原东部植被盖度变化，并讨论了末次冰消期以来植被变化的驱动机制，为探究青藏高原东部人类活动扩张和及农牧业发展的提供了环境背景。木日错粪生菌孢分析研究为从微体古生物角度研究牧业活动强度发展历史提供了新的证据。炭屑分析及黑碳含量测定重建的古火历史及影响因素研究，为从长时间尺度厘清火演变规律及其与气候、植被的相互作用机制提供参考。
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