泥炭记录的黔西高原近千年以来的植被演化及其对气候变化的响应

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黔西地区位于云贵高原的中轴部位,喀斯特地貌广布,生态环境脆弱,对气候和环境变化较敏感。本文选取黔西地区总长450 cm的野鸡坪泥炭地YJP01钻孔为研究材料,通过高分辨率的AMS14C测年,基于孢粉和炭屑分析,对含水量、干密度、烧失量和腐殖化度进行测定,并通过高分辨率XRF岩芯扫描方法获得地球化学元素含量和色度参数,重建野鸡坪地区晚全新世以来的古气候、古植被和古环境演变过程。结合野鸡坪泥炭部分代用指标的小波分析和功率谱分析及前人的研究成果,对研究区晚全新世以来气候环境变化的驱动因素进行探究,明确植被对气候的响应过程。主要研究结果如下:(1)野鸡坪地区晚全新世以来的植被演化历史经历了4730~3897 cal.a BP(孢粉带Ⅰ),以4180 cal.a BP为界可分为前后两个亚带。前期为以桦木属、榛属等为主的疏林草丛,后期为常绿栎类、青冈属等组成的常绿阔叶林为主;1140~750 cal.a BP(孢粉带Ⅱ)发育的是青冈属、常绿栎类、桦木属、榛属、桤木属为主的常绿落叶阔叶混交林;750~500 cal.a BP(孢粉带Ⅲ)为栲属、常绿栎类、青冈属等常绿阔叶树为主的常绿阔叶林;500~70 cal.a BP(孢粉带Ⅳ)期间,桦木属、桤木属、榛属、落叶栎类为主的常绿落叶阔叶混交林伴大量草丛;1880~2018 AD(孢粉带Ⅴ)是以禾本科、蒿属、桤木属为主的疏林草丛。(2)野鸡坪地区晚全新世以来的气候波动明显。在4730~3897 cal.a BP期间,以4180 cal.a BP为界可分为前后两个亚期,各指标共同反映了野鸡坪地区气候在经历前期的冷干后,在后期偏向暖湿;1140~750 cal.a BP期间,气候经历多次冷暖波动,整体略偏凉;750~500 cal.a BP期间处于中世纪暖期,气候暖湿;500~70 cal.a BP期间处于小冰期,气候逐渐转向冷干;70 cal.a BP以来温度回升,后期湿度增加。此外,野鸡坪泥炭孢粉及各项代用指标记录了发生在4.2 ka和1.1 ka的冷事件,并揭示中世纪暖期和小冰期的气候特征分别为暖湿和冷干。(3)野鸡坪泥炭揭示的黔西地区在中世纪暖期和小冰期“暖湿–冷干”的温湿组合模式,与印度季风主控的滇东、贵州、桂北等地区的洞穴石笋、湖泊沉积物、泥炭等众多记录具有较好的一致性。然而,与受印度季风显著影响的云南西部、西藏南部等地区在这两个气候特征时期呈现的“暖干–冷湿”的温湿组合模式有明显差别。可见,西南地区的气候特征在空间上具有差异性,存在一条大致为北东—南西走向的分界线,该分界线两侧温湿组合模式不同。(4)野鸡坪泥炭孢粉组合的主成分分析结果PCA1、PCA2能分别指示湿度和温度的变化。对二者进行小波分析和功率谱分析发现,野鸡坪地区的气候受到地球内部海—气耦合系统和地球外部太阳活动的共同影响。西南地区中世纪暖期和小冰期两阶段气候受控机制有明显区别,中世纪暖期气候主要受控于印度季风,而小冰期内分界线以西地区湿度条件受到了南支西风的影响。同时也发现野鸡坪孢粉记录中存在的周期与云贵高原众多古气候记录中存在的周期类似。可能是由于云贵高原受印度季风的影响更为显著,一定空间范围内的地区气候演化具有相似性。(5)野鸡坪地区近千年以来的植被演化过程较明显响应了气候变化,主要表现在植被科属组成、植物空间分布范围、植被类型以及物种多样性等方面的变化。此外野鸡坪所在的黔西地区近千年来人类活动的加强也在一定程度上影响了植被组成。谷物禾本科在气候较为寒冷的小冰期内增多显示了该时期内黔西地区农业种植活动有所增强,这可能也与此时鼓励开垦等社会环境有关。
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