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第四纪研究
第四纪研究

丁仲礼

双月刊

1001-7410

dsj@mail.igcas.ac.cn

010-82998119

100029

北京9825信箱

第四纪研究/Journal Quaternary SciencesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊及时反映了我国第四纪研究的最新进展，刊登了代表我国最高研究水平的优秀成果，受到广大读者的好评。为了适应新形式的需要，更好地反映我国第四纪研究欣欣向荣的局面，将原来16开本改为大16开本，较大幅度增加自由投稿所占的篇幅。
正式出版
收录年代

    中国现代孢粉数据库的质量评估、整合及其应用

    崔安宁范保硕徐德克郑卓...
    605-622页
    查看更多>>摘要：高质量的现代孢粉数据库及其准确的气象插值数据是古气候定量重建的基础.目前我国已公开发表的覆盖全国范围的多个现代孢粉数据库,极大地推进了我国孢粉学在古气候、古环境方面的研究.但是由于不同的数据库是在不同时间、由不同学者相继建立的,在数据库使用中目前存在三类问题:1)孢粉属种分类标准不统一,未统计蕨类孢子和水生植物花粉类群;2)现代孢粉点的气候参数插值不准确,经常利用网格经纬度取值,缺少垂直带海拔高度的校正;3)现代孢粉点空间分布不均匀,缺少高寒旱区和东部平原区的数据.本研究通过对新增加的青藏高原寒区、旱区等1791个现代孢粉组合数据和公开发表的现代孢粉数据,进行质量评估和整合,规范了孢粉类型,删除了重复的、质量差的样点;对比了网格法和反距离法插值年均温和年降水量的优劣.整理成为包含555个科/属的9484个样点的现代孢粉数据库(MPD_IGG.A),其中包含蕨类孢子和水生植物花粉的5107样点另外组成MPD_IGG.B数据库,将不包含蕨类孢子和水生植物花粉的4377样点组成MPD_IGG.C数据库.质量评估表明,利用具有蕨类孢子和水生植物花粉的数据库(MPD_IGG.B)以及采用反距离方法获取的年均温、年降水量的数据集建立的转换函数,其预测误差相对更小,重建值与观测值间相关系数更高.新整合的这3套数据库将会为我国古气候、古环境、古生态等定量重建研究提供重要支撑.

    IGG现代孢粉数据库气候插值古气候定量重建

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    降水梯度下中国表土花粉-植被-气候关系研究

    侯佳茗王萌萌马春梅袁储君...
    623-637页
    查看更多>>摘要：了解现代花粉与植被和气候的关系是重建古植被和古气候的重要基础.文章选取我国从内陆至沿海分布的148个样点,探究降水梯度下表土花粉变化特征及其与现代植被和气候的关系.结果表明:1)从内陆至沿海,孢粉组合基本能够反映出"荒漠-草原-森林"的植被变化特征.在温带荒漠和草原区域,以蒿属、藜科为主的草本花粉占优势;暖温带落叶阔叶林区域以松属、蒿属和十字花科为优势花粉,伴有落叶栎类、榛属/鹅耳枥属等落叶乔木花粉;在亚热带常绿阔叶林区域,栲属/柯属和青冈属花粉较为丰富.2)不同植被区域木本与草本花粉比值(AP/NAP)、蒿属与藜科花粉之和(A+C)、蒿属与莎草科花粉比值(A/Cy)、松属与蒿属花粉比值(P/A)等花粉指标有所不同,对区域植被和气候有较强指示意义.3)本研究中表土花粉变化与年降水量和7月均温密切相关,但在不同降水梯度下,部分花粉表现出不同的花粉-气候相关性.4)十字花科、谷物类禾本科花粉在低海拔地区含量变化与我国农田分布相对应,一定程度上可以指示人类活动.研究结果对解译地层花粉信息和提高古气候重建精度有重要意义.

    表土花粉气候因子植被

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    中国亚热带表土孢粉分布规律及其与气候的关系研究

    何玲玲黄康有陈聪汤永杰...
    638-655页
    查看更多>>摘要：孢粉分析是古气候定量重建最可靠的方法之一,现代孢粉分布规律及其与气候因子之间关系的建立对于利用化石孢粉资料开展古气候定量重建至关重要.本研究以中国亚热带地区1140个表土孢粉样品为研究对象,通过冗余分析(Redundancy Analysis)等方法,探讨中国亚热带地区表土孢粉分布规律及其与气候的关系.研究结果表明:1)亚热带地区表土孢粉种类丰富,以松属(Pinus)、栲属(Castanopsis)、青冈属(Cyclobalanopsis)、桤木属(Alnus)、落叶栎类(Quercus)等孢粉种类最为常见,区域内5个植被带呈现出不同的孢粉组合;2)孢粉的空间分布具有显著的经度、纬度、海拔递变性,特定含量的孢粉具有地理指示意义;3)冬季平均降水量(MWP)是影响亚热带表土孢粉分布的关键气候因子,在选择气候定量重建参数时应优先考虑,此外,1月平均温度(Mtco)、冬季平均相对湿度(MWH)、7月平均温度(Mtwa)和7月平均相对湿度(Mhwa)对亚热带表土孢粉分布也具有重要影响,与MWP共同解释了亚热带大部分的表土孢粉组成变化;4)影响北亚热带、东部中亚热带、东部南亚热带、西部中亚热带、西部南亚热带表土孢粉分布的主要气候因子分别为年平均温度(MAT)、夏季平均相对湿度(MSH)、冬季平均降水量(MWP)、1月平均温度(Mtco)、7月平均降水量(Mpwa),但低λ1/λ2值表明气候因子的相对解释力较弱,在气候重建时需谨慎对待;5)亚热带地区孢粉种类指示不同的气候条件,如栲属、大戟科(Euphorbiaceae)、野桐属(Mallotus)和枫香树属(Liquidambar)等孢粉种类喜湿喜暖,而桤木属、桦木属(Betula)榛属(Corylus)、落叶栎类和硬叶栎类(Quercus-sclerophyllous type)等孢粉种类更倾向于分布在寒冷气候环境中.

    亚热带表土孢粉分布规律气候因子RDA分析

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    青藏高原东北缘祁连山区现代孢粉空间分布与搬运过程

    赵永涛蓝小玉雷艳王梓莎...
    656-670页
    查看更多>>摘要：孢粉在揭示过去不同时间尺度气候和生态变化方面发挥了重要作用,然而目前对干旱区盆-山复杂地形下现代孢粉分布特征、搬运和沉积过程还缺乏系统的认识,在一定程度上影响了孢粉在干旱区的适用性以及重建结果的准确性.本研究以垂直地带性明显的青藏高原东北缘祁连山区为对象,基于现代空气孢粉收集器的分析结果,同时结合河流水体和表土孢粉数据,讨论了风力和河流对不同类型孢粉的搬运作用,进而确定了盆地沉积物孢粉的来源及对区域植被和气候的指示意义.研究结果表明:1)区域现代空气孢粉收集器样品孢粉组合以近源和区域植被类型为主,未发现外源长距离搬运对观测结果的明显影响;2)河流对山地木本类型孢粉有较强的搬运能力,但随着河流搬运距离的增加,木本类型孢粉的比例减少,所携带的山地植被信息被削弱;河流孢粉组合特征与取样点周围植被状况密切相关,且在不同的时段孢粉组合特征有明显的差异;3)在利用盆地沉积物孢粉序列重建过去植被和气候时,要充分考虑径流量及河道变迁引起孢粉沉积过程的改变,区分山地和盆地的不同信息,构建适用于干旱区复杂地形的孢粉-植被-气候关系,提高重建的准确性.

    青藏高原祁连山空气孢粉植被重建

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    川西南伍须海及周边山地现代孢粉分布与植被、气候关系研究

    柯瑞肖霞云贾宝岩迟长婷...
    671-687页
    查看更多>>摘要：现代孢粉研究对于理解孢粉的散布规律和与现代植被、气候之间的关系具有重要作用,能够为正确解释化石孢粉提供可靠依据.结合植被样方调查结果,对研究区8种植物群系下采集的24个山地表层样品进行现代孢粉雨分析,结果表明,除了黄背栎林/灌丛带,其余植被群系下的孢粉组合均能较好地反映其母体植被的组成特征.对研究区4个乔木建群种的花粉R值研究表明,硬叶常绿栎类花粉(1.65)具超代表性,冷杉属(0.50)、云杉属(0.30)和落叶松属(0.21)具低代表性.对22个地带性山地表层样品的RDA分析结果表明,年均温(MAT)是影响研究区植被分布的主控因子,年均降水(MAP)和夏季平均降水(MSP)次之;硬叶常绿栎类、云杉属、落叶松属和蔷薇科等属种表现出与MAT之间显著的正相关性,冷杉属表现出与MSP之间较强的正相关性,莎草科、毛茛科和杜鹃花科等属种表现出与MAP之间较强的正相关性.对20个湖泊表层样品的现代孢粉雨分析结果表明,湖流作用、湖周植被分布和地表径流是影响孢粉在湖中运输和分布的主要因素.它们依次造成了中-大型花粉(如松属、冷杉属和杜鹃花科等)和小型花粉(如硬叶常绿栎类、桦木属和蔷薇科等)分别在湖岸带和湖心带的富集、冷杉属和硬叶常绿栎类花粉分别在湖泊西部和东部位置的富集、以及莎草科花粉和蕨类孢子在河流入湖口附近的富集.将山地表层和湖泊表层两类样品进行综合对比,发现湖泊表层样品的孢粉组合主要代表了湖周和流域上游植被的平均状态,且拥有比山地表层样品更强的区域代表性和变化稳定性.因此,我们建议使用湖泊表层样品来建立现代孢粉数据库和指导伍须海化石孢粉研究.

    孢粉分析现代孢粉雨植被带伍须海中国西南地区

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    亚洲内陆干旱区空气孢粉研究现状及展望

    苗运法雷艳赵永涛蓝小玉...
    688-703页
    查看更多>>摘要：孢粉是植物生殖体孢子和花粉的总称,体积小且轻,当其在花药和孢子囊中成熟后能够在气流作用下散播到空气中,形成空气孢粉;其在生态环境、气候变化、人类健康以及古气候环境重建研究中均具有重要作用.但目前空气孢粉在亚洲内陆干旱区的研究仍很薄弱.本研究以空气孢粉研究为主线,综述了亚洲内陆干旱区空气孢粉来源、与母体植被以及和气候的关系三方面的研究进展,在此基础上提出干旱区空气孢粉研究存在的基本问题和挑战.最后,对未来干旱区空气孢粉研究提出以下展望:1)获取基于适合干旱区空气孢粉收集装置的高时间分辨率孢粉数据;2)将野外观测和室内动力学模拟相结合,确定孢粉源区范围;3)重视孢粉物候研究,获得更为准确的孢粉与植被、气候定量关系;4)将空气孢粉、表土孢粉与地层孢粉有机结合,为基于孢粉学的气候预测模式提供数据.

    干旱区空气孢粉来源植被气候变化

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    机器学习算法在青藏高原孢粉-气候定量重建中的尝试

    秦锋赵艳
    704-714页
    查看更多>>摘要：孢粉是定量重建过去气候变化的重要代用指标,在中国已开展了大量基于孢粉数据的气候定量重建研究.然而,只有少数研究采用机器学习算法来建立孢粉-气候重建模型,不同机器学习算法的可靠性尚需验证.本研究采用3种机器学习算法(包括随机森林、增强回归树和人工神经网络算法),基于青藏高原及其周边地区现代孢粉百分比数据,及由其计算而来的植物功能型得分数据,建立气候定量重建模型;同时用两种常规方法(现代类比法和加权平均偏最小二乘法)建立的模型作为对比,检验机器学习算法基于孢粉数据开展气候定量重建的可靠性.结果显示5种方法基于孢粉百分比和植物功能型得分数据建立的最暖月平均降水量和最冷月平均温度重建模型,从均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)两个评价指标来看,都有较高可靠性.3种机器学习算法中,随机森林和增强回归树的可靠性比人工神经网络算法高,二者建立的模型性能非常接近,尤其在建立植物功能型-最冷月平均温度重建模型时,二者表现是所有方法中最好的;常规方法中,加权平均偏最小二乘法在大多数情况下表现明显不及3种机器学习算法,而现代类比法的可靠性稍优于3种机器学习算法,但考虑该方法对空间自相关较为敏感,其表现有高估的风险.本研究所用的机器学习算法极有潜力用于青藏高原地区的古气候定量重建,尤其是随机森林和增强回归树算法.针对特定地区特定气候因子,不同方法基于孢粉数据建立气候重建模型的适用性可能不同,开展具体工作时有必要对比多种方法,选取其中可靠性最高的方法建立孢粉-气候模型.

    孢粉气候定量重建机器学习算法青藏高原

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    滇西北天才湖地区过去400年以来植被变化的孢粉记录

    钟海璐张雨桐王皓言孔令阳...
    715-726页
    查看更多>>摘要：本研究以横断山区高山湖泊天才湖为对象,通过对43 cm沉积岩芯进行210Pb和137Cs测年以及孢粉分析,重建了老君山地区过去400年的植被组成、植物功能性状和功能多样性的变化.研究结果显示,老君山高海拔地区植被以针叶林为主,以松属植物为优势,在过去400年间区域植被类型稳定,但植被成分发生了一定改变.松属植物在1900 A.D.以前呈扩张趋势,表现为松属花粉百分含量的逐渐增加,而1900 A.D.以后则呈现减少趋势.在过去400年间,云杉属、铁杉属和冷杉属植被成分总体呈下降趋势,尤其是1850 A.D.以后最为明显;与针叶植物减少的趋势相反,阔叶木本植物则表现出长期增加的趋势,并于1960A.D.以后达到剖面最大值.以现代植物性状为参考,在孢粉科属分类水平重建的植物功能性状结果显示,植物叶干物质含量(LDMC)和叶厚度(LT)在1900 A.D.之前处于高值,之后呈现波动下降趋势,与之相反的是,叶面积(LA)和比叶面积(SLA)在1900 A.D.以后明显增加.基于植物功能性状变化重建的植物功能离散度(FDis)在1900 A.D.前后也由波动降低转为增加趋势.冗余分析结果显示天才湖地区年均温度、太阳辐射和CO2浓度可能是驱动过去400年区域植被变化的主要因素.从生态学角度来看,热量(温度)、光照和CO2浓度是影响植物光合作用和生长的重要环境因子,过去400年年均温度和CO2浓度的增加,以及光照条件的变化可能通过不断影响植物功能性状,进而导致了植物组分和功能多样性的改变.植物功能性状的改变可能是植物响应气候变化的重要机制,这对于理解滇西北高海拔地区长期气候变化对植被的影响具有重要意义.

    孢粉植被变化植物功能性状过去400年天才湖

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    彝海沉积物孢粉记录的西南地区近千年植被与气候演化

    崔凯王永波胡柏盈
    727-741页
    查看更多>>摘要：亚洲夏季风强度变化及相应的气候波动对区域生态环境演化和社会经济发展具有重要影响,其近千年演化特征及影响因素备受关注.在精确定年的基础上,利用彝海71cm沉积物序列孢粉分析结果,恢复了川西地区过去1000年植被与气候演化历史.根据花粉组合特征划分为5个阶段:阶段1(公元1050～1320年)以木本花粉为主,反映中世纪时期区域暖湿的气候环境特征,亚洲夏季风较强;阶段2(公元1320～1570年)和阶段3(公元1570～1680年)桤木属、青冈属等乔木花粉含量降低,以蒿属为代表的草本花粉含量上升,指示进入相对冷干的小冰期,夏季风衰退;阶段4(公元1680～1950年)由于外来移民迁入导致区域人口增加,人类活动增强造成森林选择性砍伐,桤木属等花粉含量显著上升,人类活动开始叠加于自然气候背景上对区域植被造成显著影响;阶段5(公元1950年至今)中云南松、桤木属等花粉含量显著升高,指示人工飞播造林工程对区域植被的影响.基于孢粉组合的主成分分析结果进一步揭示区域环境演变趋势,与西南地区已有气候记录呈现出较为一致的时间变化特征,而太阳活动波动和热带辐合带迁移被认为是驱动近千年西南地区气候变化和夏季风演化的关键因素.

    湖泊沉积物孢粉组成气候变化彝海近千年

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    青藏高原南部湖泊记录的晚全新世植被演化过程

    简安璟李昀卿刘斯瑶陈美娇...
    742-754页
    查看更多>>摘要：青藏高原是我国重要的生态安全屏障,其生态系统安全是实现高原可持续发展的基础.植被覆盖度是评价植被状况的重要指标,研究其演变过程及机制具有重要意义.本研究选择青藏高原南部昂仁金错沉积岩芯(长120 cm)作为研究对象,基于可靠的AMS 14C年代序列和孢粉记录,研究距今3600年以来的植被变化过程;选用青藏高原南部614个现代孢粉和植被覆盖度数据并基于现代类比法(MAT)构建校准集,交叉检验表明模型可靠性较高(R2=0.71,RMSE=8.51％),可用于定量重建植被覆盖度演化过程.研究结果表明,昂仁金错晚全新世沉积物孢粉组合以草本植物花粉为主,主要包括莎草科、蒿属、禾本科、毛茛科等花粉类型.3600～850 cal.a B.P.期间,莎草科花粉占优势,表明湖泊周围发育了植被覆盖度较高的高寒草甸,气候较为湿润;而850 cal.a B.P.以来,蒿属花粉含量不断增加,表明植被向高寒草原转变,覆盖度显著降低.经区域多记录对比发现,该时期植被类型的转变为区域性现象,应代表了印度夏季风减弱和气候变干的整体趋势.

    昂仁金错孢粉植被覆盖度现代类比法

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