EN中文

地理研究 >

2014 , Vol. 33 >Issue 11: 2157 - 2168

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201411015

中国东部淤泥质海岸盐沼植被藜科花粉数量研究

  • 萧家仪 ,
  • 吕燕 ,
  • 祁国翔
展开
  • 南京师范大学地理科学学院,南京 210023

作者简介：萧家仪(1953- ),男,江苏南京人,教授,主要从事第四纪孢粉与古环境研究。E-mail:

收稿日期: 2014-01-20

  要求修回日期: 2014-09-10

  网络出版日期: 2014-11-10

基金资助

国家自然科学基金项目(41472141)

江苏高校优势学科建设工程(PAPD)项目

收起

On the quantity of Chenopodiaceae pollen in salt marsh vegetation of muddy coast in East China

  • XIAO Jiayi ,
  • LV Yan ,
  • QI Guoxiang
Expand
  • College of Geographical Sciences, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China

Received date: 2014-01-20

  Request revised date: 2014-09-10

  Online published: 2014-11-10

Copyright

《地理研究》编辑部
Fold

摘要

选取中国东部江苏盐城和辽宁盘锦两地淤泥质海岸盐沼植被带,经植被调查和表土孢粉分析,讨论藜科(Chenopodiaceae)花粉数量与沿岸潮上带密布的碱蓬属(Suaeda. sp)植物群落的数量关系,论证藜科花粉含量与淤泥质岸线位置的关系。研究认为,当沿海古淤泥质地层中的孢粉组合,藜科花粉超过30%,可以判定为古海岸线潮上带。如果藜科花粉为20%~30%,多见禾本科(Poaceae/Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)的花粉,表明为海滨盐沼植被景观,古海岸线潮上带离之不远。第四纪古岸线变化研究,验证了藜科花粉数量可以作为判定淤泥质古岸线的代用指标。

关键词： 淤泥质海岸; 盐沼植被; 藜科花粉; 海岸线; 中国东部

本文引用格式

萧家仪 , 吕燕 , 祁国翔 . 中国东部淤泥质海岸盐沼植被藜科花粉数量研究[J]. 地理研究, 2014 , 33(11) : 2157 -2168 . DOI: 10.11821/dlyj201411015

Abstract

Taking the salt marsh vegetation zones in two muddy coasts in Yancheng Nature Reserve, Jiangsu province and Panjin Red Beach, Liaoning province, eastern China as the study areas, we investigated vegetation and analyzed surface pollen samples in the vegetation zones. Then, we discussed the relationship between percentages of Chenopodiaceae pollen and plant community of Suaeda. sp widespreading on supratidal zone, and the relationship between percentages of Chenopodiaceae pollen and coastline positions. The result shows that the sampling site could be near an ancient coastline (supratidal zone) when Chenopodiaceae pollen percentages in the pollen assemblages of coastal muddy ancient strata exceed 30%. When Chenopodiaceae pollen percentages are about 20%-30% in pollen of Poaceae (or Gramineae), Cypeaceae and Artemisia are common in the pollen assemblages, it could be determined that the landscape around the sampling site was salt marsh vegetation and the ancient coastline was not far away from the sampling site. Some case studies reconstructing the ancient coastline changes during the Quaternary proved that reliability and applicability of Chenopodiaceae pollen can be taken as a proxy for studying ancient coastline in muddy coast. This study puts forward a new conception and method for ancient sea level research with pollen in China.

Key words： muddy coast; salt marsh vegetation; Chenopodiaceae pollen; coastline; Eastern China

1 引言

古植被是过去地球陆地表面的温度计,孢粉分析是恢复第四纪古环境的可靠代用指标。为了准确反映古植被类型、建群种或优势种,与孢粉源的数量关系,孢粉工作者展开了现代花粉雨与植被、重要科属和花粉源的数量关系研究,积累了丰富的资料[1-10],为完整、正确恢复过去的孢粉植被,提供了可信的依据。藜科(Chenopodiaceae)植物是世界各地生长的植物种类,具有较高耐旱与耐盐生长能力,多分布在干旱草原、荒漠、盐碱地以及地中海、黑海、红海沿岸。在中国约有38属约184种(不包括外来种属),在干旱地区多见[11]。中国东部沿海淤泥质海岸沿岸分布有盐沼植被,紧邻高潮位的是藜科碱蓬属(Suaeda. sp)植物组成的群落。藜科植物花粉,光学显微镜下易于辨认,在古地层中多见。第四纪孢粉工作者上世纪用蒿属(Artemisia)与藜科花粉百分含量的比值(A/C)作为研究中国北方干旱与半干旱区气候变化的一个重要的代用指标[12,13]。近期表土花粉的研究更加支持和完善这个指标[4-6,14]。中国北方和西北地区第四纪孢粉研究,A/C得到了广泛的公认和应用。国外也有利用藜科花粉重建古环境演变[15-17]。
海面变化对人类活动密切相关。预测未来的海面变化趋势的证据之一就是认知过去地质历史中海面升降规律与机制。微体古生物、硅藻、元素分析等实验方法为中国海陆变迁与古海洋学研究,提供了不同代用指标的证据。第四纪古环境的研究方法就是多项气候代用指标相互验证,才能获得可信的结论。20世纪80年代以前,中国东部浙江省及以北的淤泥质海岸,广泛分布与岸线平行的盐沼湿地植被,其中紧贴着高潮线,向陆方向海滩湿地上,茂密生长碱蓬群落。辽宁省渤海湾,以翅碱蓬(Suaeda heteroptera)为建群种。江苏沿海湿地多见灰绿碱蓬(S. glauca)、盐地碱蓬(S. salsa)和南方碱蓬(S. australis)[18]。海岸潮上带向陆地方向,随着大气降水的洗淋,盐沼湿地地表土层盐分逐步减少,碱蓬群落逐步过渡为芦苇(Phragmites australi)群落、淡水水生植物群落、中生草本植物和草甸,后者往往被人工改造为农田和水产养殖基地。因此,笔者认为沿海地区富含藜科花粉的古地层,应为过去淤泥质滨岸或近海环境沉积。藜科花粉可以作为中国东部第四纪海陆变迁研究的孢粉指标。

1 研究区概况

选取江苏省盐城市射阳丹顶鹤自然保护区和辽宁省盘锦市大洼红海滩南滩两个近海工作点,展开潮上带盐沼植被野外实地调查和采样(图1)。
Fig. 1 The location of two sites in Sheyan of Jiangsu privince and Dawa of Liaoning province

图1 江苏射阳、辽宁大洼研究区地理位置图

江苏沿海研究点位于南黄海边国家级珍禽自然保护区,江苏省盐城市射阳海边沿岸湿地(120°37′E、33°36′N)。保护区为淤泥质海岸,区内原生态的盐沼植被发育。平均潮位线—平均高潮线,为潮间带的光(海)滩、散生小片的互花米草群落(Form. Spartina alterniflora);高潮线向陆方向,依次为碱蓬群落(Form. Suapeda salsa)—碱蓬、芦苇群落(Form. Suapeda salsa, Phragmites australis)—芦苇群落(Form. Phragmites australis))—人工湿地(水产养殖)—农田。乔木植物除了人工种植的沿海堤防护林带,无原生态的森林。研究点属季风湿润气候暖温带/亚热带过渡带,年平均气温为13.8 ℃。年平均降水量1025.8 mm。保护区内海水平均潮差2~3 m。苏北沿海滩涂地势较为平坦,坡度较小,高潮位与低潮位间海滩最宽度可达数公里,有利于碱蓬群落沿潮上带平行于海岸大片发育。
辽宁沿海研究点位于渤海湾北部盘锦市大洼县辽河入海口东北岸(121°50′E、40°49′N),生长季潮上带湿地遍布红色碱蓬,当地人俗称“红海滩”。平均高潮位向陆地,依次为碱蓬群落—香蒲群落(Form. Typha orientalis))—芦苇群落—水稻田。调查和采样区域为红海滩的南滩。大洼县属暖温带半湿润大陆性季风气候,年平均气温8.3~8.4 ℃,年平均降雨量为611.6~640.0 mm,研究区内包含有辽河、双台子河与大凌河三条河流的入海口,属于沉积型退海平原。地面高程一般为2~4 m,最大高程可达18~20 m,总体地势较平,坡度平缓。

2 研究区植物群落与采样

2012年3月和8月,分别在江苏盐城射阳和辽宁盘锦大洼野外调查及采样,两个工作点紧邻海岸平均高潮潮位线,由海滩到陆地选取了三条样带进行表土样采集及相关植被调查,江苏在盐城射阳保护区一边门,沿一条与海岸线基本垂直机耕路,在路两侧分别定下二条样带。北侧为JS-1,南侧为JS-2。辽宁大洼取样点位于红海滩的南滩辽河油田工作区内,有海堤和宽度为数公里的潮上带及湿地,湿地上悬空铺设管道。地表盐沼植被发育,植物群落演替明显,取样样带为LP-1。油田管理区墙外,则是优质水稻田。孢粉表土采样以1 m2样方,在四角与中心各采集深度小于5 cm表土混合构成。样点周边植被调查样方10 m×10 m。各剖面取样位置与地表植物群落分布状况见图2。
Fig. 2 Sampling position and vegetation distribution of research point

图2 研究点取样位置与植被分布示意图

3 实验室处理和孢粉数据分析

3.1 方法

根据野外植物群落状况,JS-1取8块样品,JS-2取6块样品,LP-1采样8块进行实验室孢粉分析。孢粉定量取样,加入石松孢子片。采用氢氟酸—过筛法(孔径为10 u)分析、富集花粉。Leica DM2500显微镜鉴定孢粉。JS-1、JS-2统计4324粒,LP-1统计1960粒。根据研究的目的,以及盐沼植被的特点,设立二个花粉统计数标准：藜科花粉超过200粒,或孢粉总数超过300粒。达到一个即满足统计要求。但有的样品花粉含量少,JS-1号剖面5号、6号样品统计小于100粒外,其他样品统计粒数均大于100粒。

3.2 孢粉组合与孢粉图式

海岸盐沼植被是特殊生态条件下植被类型。植被群落组份相对单调,乔木植物偶见,草本植物种类较少。与内陆湿润地区表土孢粉研究相比,统计的孢粉科属少一些。木本花粉18科属,针叶类有松属(Pinus)、冷杉属(Abies)、云杉属(Picea)、铁杉属(Tsuga)、柏科(Cupressaceae)、麻黄属(Ephedra);阔叶类有栎属(Quercus)、栗属(Castanea)、榆属(Ulmus)、桦属(Betula)、朴属(Celtis)、柳属(Salix)、胡桃属(Juglans)、杨属(Populus)、槭树科(Aceraceae)、桤木属(Alnus)、蔷薇科(Rosaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)。草本花粉18科属,有藜科(Chenopodiaceae)、蒿属(Artemisia)、禾本科(Gramineae)、蓼属(Polygonum)、车前科(Plantaginaceae)、菊科(Compositae)、毛莨科(Ranunculaceae)、十字花科(Cruciferae)、苋科(Amaranthaceae)、伞形科(Umbelliferae)、香蒲属(Typha)、莎草科(Cyperaceae)、狐尾藻属(Myriophyllum)、百合属(Liliaceae)、鸢尾科(Iridaceae)、和莕菜属(Nymphoides),蕨类孢子6科属,有水龙骨科(Polypodiaceae)、紫萁属(Osmunda)、里白科(Gleicheniaceae)、卷柏科(Selaginellaceae)、中国蕨属(Sinopteris)。另还见少量的盘星藻属(Pediastrum)和硅藻。孢粉中草本花粉含量占绝对优势,尤其是藜科花粉百分含量大,浓度值高。
虽然两个研究区分处不同的气候带,但表土孢粉组合有共同特点：科属单调。与同纬度内陆湿润地区表土花粉研究比较,孢粉类型比较少。最突出的是木本植物花粉,除了松属,其他木本花粉零星出现。草本花粉除了黎科、禾本科花粉外,其他中生草本科属也少见。孢粉组合特点与现代淤泥质海岸沿岸植被群落特点高度一致。在两个研究区视线可见范围里,木本植物中除了人工少量种植外,不见原生的森林植被带。木本植物花粉是由河流或风力吹拂作用从研究区外搬运而来;现生草本植被沿海岸分布特点单一,平均高潮线附近是碱蓬群落,向陆地方向逐步过渡至芦苇群落或湿地草甸植被;保护区或工业区外立即被改造为农田和水产养殖基地。因此草本植物类型相对不多。孢粉类型的特点与地表植被关系非常吻合。
选取连续超过1%的松属、藜科、蒿属、禾本科花粉(直径35 μm为界,分为大型Gramineae(b)、和小型Gramineae(s))。三个剖面分别绘制孢粉百分比图式和浓度图式(图3)。三个剖面孢粉组合特点分述如下：
Fig. 3 The percentage and concentration of sporopollen at research points

图3 研究点孢粉百分比、浓度图式

(1)江苏JS-1剖面：分为三个孢粉带。带Ⅰ：潮间带上部的光滩,平均潮位线与高潮位间散生着互花米草(Spartina alterniflora)。木本花粉为20%~45%,平均为35%,主要为松属和榆属,松属花粉含量在10%~30%,平均为20%;草本植物花粉为50%~80%,平均含量为65%,优势成分为藜科,含量在15%~50%,平均含量为38%;蒿属次之,为4%~12%。蕨类孢子含量在3%~5%之间。浓度值木本花粉在1000~1300粒/g,平均为1150粒/g,其中松属花粉600~1000粒/g,平均为800粒/g;草本植物花粉500~20000粒/g,平均为8000粒/g,藜科花粉200~10000粒/g,平均为7000粒/g;蕨类孢子200~400粒/g,平均为300粒/g。
带Ⅱ：平均高潮线向陆方向的碱蓬群落。木本花粉含量较Ⅰ带低,降至3%~5%,主要科属为松属、栎属,松属2%~3%;草本花粉较带Ⅰ急剧增长至85%~90%,平均88%,原因是藜科剧增至80%~90%;蒿属花粉缺失;蕨类孢子在此带偶见。本带孢粉浓度高,木本花粉在1300~1500粒/g,松属花粉浓度为800~1200粒/g;草本植物花粉浓度本带最高,达130000~150000粒/g。藜科花粉在120000~150000粒/g之间;蕨类孢子浓度在100~600粒/g之间。
带Ⅲ：湿地芦苇植被带。木本花粉含量10%~30%,主要是松属花粉占绝对优势;草本植物花粉较带有所下降,在60%~80%,藜科花粉较前带下降至35%~50%之;禾本科花粉(s)含量在此带近陆方向大量出现,含量在10%~30%,平均为20%;蕨类孢子含量也较带Ⅱ略升至5%左右。按浓度计算,木本植物花粉500~1000粒/g;草本植物花粉1000~5000粒/g,藜科花粉浓度较带Ⅱ明显降低,平均为2000粒/g,而禾本科花粉(s)浓度在此带中增至600~3000粒/g,平均达1500粒/g;蕨类孢子浓度在100~200粒/g之间。
(2)江苏JS-2剖面：孢粉组合分为二个孢粉带。带Ⅰ：潮上带碱蓬群落。本带木本花粉百分含量较低,为2%~4%。松属花粉本带没有出现;草本花粉在90%~98%,平均为95%,藜科花粉含量在88%~94%,平均为92%;蕨类孢子含量较低在0%~2%。木本花粉浓度500~800粒/g;草本花粉浓度为20000~200000粒/g,平均为120000粒/g,其中藜科花粉浓度在20000~180000粒/g,平均为100000粒/g,禾本科(s)花粉浓度在接近带Ⅱ时达到2000粒/g;蕨类孢子浓度在100~200粒/g。
带Ⅱ：湿地碱蓬—芦苇群落。本带木本花粉平均为8%,松属花粉在本带中没有出现;草本植物花粉含量平均为90%,较带Ⅰ略有下降,其中藜科花粉含量下降明显,在58%左右,而禾本科(s)含量在剧增达20%左右;蕨类孢子含量约为2%。花粉浓度木本花粉浓度为1100粒/g;草本花粉浓度在此带下降明显,为500粒/g,其中,藜科花粉浓度下降到40粒/g,而禾本科(s)花粉浓度有所上升,为3000粒/g;蕨类孢子浓度为200粒/g。
(3)辽宁大洼LP-1剖面带Ⅰ：光滩和散生碱蓬地带。本带木本花粉含量为12%~28%,平均为20%,主要为松属、栎属和榆属,松属花粉含量为7%~20%,平均为14%;草本植物花粉百分含量为60%~80%,平均含量为75%,主要科属为藜科和蒿属,其中藜科含量在45%~65%,平均含量为50%,蒿属花粉含量为5%~8%,平均为6%;蕨类孢子含量为3%~5%。浓度统计,木本花粉2000~4000粒/g,平均为3000粒/g;草本花粉浓度15000~28000粒/g,平均约20000粒/g,其中藜科花粉浓度12000~20000粒/g,平均为16000粒/g。蕨类孢子浓度平均为500粒/g。
带Ⅱ：碱蓬群落生长带。木本花粉含量较Ⅰ带低,含量在5%~15%之间,平均为12%,主要科属仍为松属、栎属。松属花粉含量为5%~12%,平均为8%;草本花粉较带Ⅰ有所增长,含量为80%~90%,平均85%,其中藜科花粉含量为70%~90%之间,平均为80%,蒿属3%~5%;蕨类孢子较前带变化不大,平均在3%。浓度数木本花粉在1000~3000粒/g,平均为2000粒/g;草本植物藜科花粉浓度在15000~75000粒/g,平均为40000粒/g,是本剖面中为浓度最高的花粉;蕨类孢子浓度平均约400粒/g。
带Ⅲ：香蒲群落生长带。木本花粉含量有所增加,平均含量为22%,基本全是松属花粉;草本植物花粉较带Ⅱ低,平均含量为68%,其中藜科为50%,禾本科(s)花粉含量为2%,蒿属花粉为9%;香蒲属花粉10%~20%蕨类孢子含量也较带Ⅱ有所增加,含量达5%。此带中木本花粉浓度平均为1800粒/g;以藜科为主的草本植物花粉浓度在各带中最低,为5000粒/g;蕨类孢子浓度为250粒/g。
带Ⅳ：芦苇群落生长带。本带木本花粉平均含量为18%,松属花粉为12%;草本植物花粉含量平均为72%,其中主要科属中藜科花粉为60%,较带Ⅰ低,而禾本科(s)含量在各带中含量最高为4%,蒿属花粉为4%。按浓度计算,木本植物花粉浓度在1100粒/g;草本植物花粉浓度在7500粒/g左右,藜科花粉浓度为5000粒/g;蕨类孢子浓度在500粒/g左右。
Fig. 4 Sea-leved reconstruction from the central Red Sea and the sporo-pollen assemblage at phase MIS3, HE, core location Carrco Basin Mdo3-2622 (modified from González[17])

图4 红海中部海面波动与Cariaco盆地Mdo3-2622钻孔MIS3阶段H事件的孢粉组合(根据González等修改[17])

注：盐沼湿地环境的花粉(藜科、禾本科、莎草科),与红树属(Rhizophora)、卷柏属(Selaginella)和阔叶林孢粉组合,在MIS3阶段H3~H6事件的百分含量。顶部灰色条块为H事件年代,上部“L*”曲线是2622钻孔孢粉组合反映的海面波动,H事件时,藜科花粉、禾本科花粉、莎草科花粉百分含量高值;红树属花粉、卷柏属孢子、阔叶林花粉百分含量低值,低海面期;非H事件时段,六类孢粉百分含量特点与H事件时段相反,高海面期。

3.3 藜科花粉特点及意义的讨论

从两地的植物群落特点和三个孢粉图式看出,藜科植物花粉在淤泥质海岸盐沼湿地的分布特点明显：在平均高潮线之下的光(海)滩,江苏研究点,碱蓬基本不见或零星生长,藜科花粉一般不超过15%,但在近碱蓬群落地带,高达50%;浓度0~15000粒/g;辽宁LP-1有碱蓬散生于光滩,碱蓬花粉超过60%,浓度5000~15000粒/g。平均高潮位附近及陆上湿地的碱蓬群落,藜科花粉含量60%~80%;浓度一般超过50000粒/g,最高达200000粒/g。离海向陆方向,两地盐沼植被大致逐步演替为芦苇、中生草本群落,藜科花粉可以超过40%。但浓度偏低,一般低于3000粒/g。江苏和辽宁两个研究点藜科花粉含量特点差异在于：JS-1、JS-2剖面,与植物群落相关性密切;LP-1藜科花粉在不同的植物群落,百分含量一般都在60%以上,碱蓬群落中最高达90%。浓度仅在一个采样点为高值。辽宁取样点光滩上即生长碱蓬。原因可能是江苏保护区范围广,滩涂面积大,工作剖面长,群落过渡明显。辽宁工作面短一些,藜科花粉散步相对集中。研究区外的花粉,如少量木本花粉(如松属),可能是风或海流搬运所至,与黄海表层花粉木本花粉源和传播机理相似[19]。可以肯定的是藜科花粉含量高低对盐沼植被不同植物群落有指示意义。藜科花粉作为古海相地层中古植被类型,进而作为判断古海岸线的位置指标,理论上完全可行。
孢粉A/C指标,用来揭示过去干旱与半干旱环境演变,重点反映古环境的干湿变化。海岸盐沼湿地三个剖面的孢粉组合中,都有来自于陆生的蒿属花粉。蒿属花粉在碱蓬群落表土出现数量少,甚至没有。在非纯碱蓬群落的表土中有一定含量。估算三个剖面不同群落内的A/C比值,在光滩,A/C为8.5~17,均值12.5;碱蓬群落A/C为0~5,均值1.3,向陆方向的非碱蓬群落A/C为5.5~80,均值25。

4 国内外孢粉研究对藜科花粉指示意义的对比验证

国外学者曾对南美州委内瑞拉北部Cariaco盆地沿海盐沼植被植物群落随海面变化发生演替过程,做了详细的研究[17,20](图4)。Cariaco盆地MD03-2622海洋钻孔(10°42.69′N、65°10.15′W)的孢粉序列,结合邻近地区ODP钻孔浮游生物有孔虫测年数据[21]可以重建南美Cariaco盆地沿海地区在MIS3阶段H事件海面波动史。在冰期,当海平面低于现今80~120 m的时候,Cariaco盆地南部很大一部分浅海陆架暴露于地表。多盐的滨海环境[22]。使得藜科、禾本科和莎草科植物成为热带和亚热带湿地中的优势种群。而在间冰期条件下,盐沼湿地被红树林和其他乔木植被所取代。中国现代沿海植被,受气候带影响,浙江省及以北淤泥质海岸原生态沼生植被,由海向陆依次由碱蓬群落、芦苇群落、湿生、中生草本群落等组成;福建省及以南海岸主要为红树林和其他木本植物群落[23,24]。中国也有孢粉研究者论述中国红树林分布与花粉数量关系的研究[25]。从植被类型及花粉科属,中国东部淤泥质海岸的盐沼植被及表土孢粉,与南美洲某些沿海地区末次冰期沿岸植被与孢粉的变化,有一致的可比性。
南美Cariaco盆地MD03-2622海洋钻孔孢粉记录[20],清晰显示了末次冰期MIS 3阶段的H事件中,Cariaco盆地沿岸潮间带上的植物群落变化与北大西洋千年到亚千年尺度的气候波动和海平面升降有显著的相关性。孢粉揭示在末次冰期MIS 3阶段(约60~25 kaBP) H3-H6冷事件的海面变化(图4),每一个H事件,孢粉序列周期及方向上都以下列顺序出现：H事件开始气候波动变冷时,海面下降,首先是藜科花粉含量迅速上升到20%~60%,然后是禾本科花粉上升到6%~12%,最后是莎草科花粉上升到20%~50%;H冷事件结束,气候偏暖,海平面上升,钻孔所在地为红树林景观,向陆方向红树林外围逐步过渡为陆地森林景观。可以认定在H事件冷期的干旱环境下,Cariaco盆地边缘出露地表,地表土壤在蒸发作用下,且河流淡水注入减少等原因形成高盐土壤。这时藜科植物首先在紧邻岸线的潮间带生长,藜科花粉含量高达60%;随后当气温回暖,海平面上升,由于泥沙淤积,使得海岸带垫高,潮间带范围变宽,离海稍远地表土盐化程度降低,禾本科植物开始在藜科植物外围生长。在气温缓速上升过程中,泥沙继续淤积,使得莎草科植物在禾本科植物外围生长。直至下次H事件来临后,海平面下降,此时禾本科植物占据了上次冰期阶段藜科植物分布的区域,藜科植物迁移至向海方向上的较低处。在H事件前后气候变化循环过程中,盐沼植被中的不同群落,随着海平面的变化,紧邻着海陆分界线变化而发生迁徙与演替[17]。
国内研究者用孢粉资料,揭示了渤海湾及周边0.2 Ma以来的古气候与古环境[26]。研究钻孔BC-1孔在渤海湾内(119°45′E、39°09′N),孔深240.5 m,孢粉序列中,最明显的特征是木本花粉与蕨类孢子多的阶段,藜科花粉较少。反之亦然。在末次冰期阶段,藜科花粉含量高,大多数层位在30%以上,有四个在50%以上的高值,最高超过70%。说明末次冰期渤海湾古环境,海面波动是主要表象之一,冷期波动可能为泥质滨岸环境,近岸盐沼植被发育,至少有四次岸线在钻孔附近。暖期波动海面上升,局部海侵,盐沼植被面积减少。中全新世以后渤海湾为浅海环境。
江苏建湖庆丰剖面(33°27′N、119°55′E)全新世孢粉指标中藜科花粉与海面变化有很好的相关性[27]。冰消期海平面上升,藜科花粉在9.2 kaBP和8.4 kaBP左右,有二个超过30%峰值段,和温度上升一致,表明当时随着早全新世气温快速增高海面快速上升,9.2 kaBP和8.4 kaBP左右岸线西移至建湖庆丰附近;6.9 kaBP~6.3 kaBP,随着三角洲的发育,岸线在建湖与盐城的龙岗,向南至东台—海安一线。6.3 kaBP~5 kaBP岸线大致在现今庆丰以西的江都—高邮—宝应—洪泽湖一线。约在5 kaBP至2.5 kaBP,海面东退至庆丰以东,庆丰地带水生植被发育。庆丰剖面高含量藜科花粉显示的淤泥质海岸盐沼植被景观,对江苏长江以北全新世岸线位置、海面变化和三角洲的发育做了一个非常直观的描述。
对苏中泰州兴化市一钻孔(118°30′E~120°35′E、32°N~34°N)展开孢粉分析[28],该钻孔全新世的孢粉组合,木本以常绿、落叶阔叶植被为主。总体上气候环境比现今稍温暖湿润。草本植物藜科花粉在全新世,有二次含量高达40%~60%。表明全新世早期和中期,有二次高海面期,海岸线位置在兴化孔附近。与庆丰剖面结论基本相符。

5 结论与讨论

中国东部江苏和辽宁沿海淤泥质海岸盐沼植被三个剖面的表土样品的孢粉分析,紧邻潮上带的碱蓬群落,产生高含量的藜科花粉,从而作为指示古岸线位置的代用指标,在理论上是可行的,机制上是可信的。国内外相关研究的对比,验证了这一代用指标的正确性和应用性。
本研究中,淤泥质海岸盐沼植被碱蓬群落中,藜科花粉含量达到60%~80%,或更高;浓度达到80000粒/g。而南美州和中国东部全新世海面变化研究中,藜科花粉含量虽然在草本植物花粉中占优势,但不及现代表土中百分含量高。因中国东部位于太平洋西岸,季风湿润气候条件下,更新世人类干扰影响极小,森林植被发育,地层中木本植物花粉得以大量保存,导致古地层草本植物花粉百分比下降。湿润气候加上森林植被,生物多样性好,草本植物种类多,也使得藜科花粉百分含量降低。通过南美洲和中国东部孢粉资料的对比分析,进一步推导出新的结论：当地层中草本花粉占40%以上,藜科花粉占花粉总数的20%以上,并伴生禾本科或莎草科花粉,蒿属花粉少见。可以认定当时当地可能受到海洋的影响,为滨海或浅海环境。如果藜科花粉占30%以上,可以作为当时的古岸线位置所在。
近期西太平洋花粉传播与观测研究认为[29],东海海域空气中的花粉,藜科花粉含量也能达到20%,但不是优势成分,优势成分是蒿属花粉,百分含量较藜科花粉高一倍。其花粉源于中国北方干旱与半干旱地区,经气流传播至东海海域上空。这与沿海沼生植被表土孢粉组合中藜科与蒿属花粉来源及传播机制,有着本质区别。河北省中南部农田的孢粉表土分析,在距离太行山100 km以上的平原地带,也出现了高达40%的藜科花粉,成因是人类活动所致[30]。从孢粉组合特征上,农田表土有较多农作物的花粉,如十字花科(Cruciferae),与自然状态下的海岸盐沼植被的表土孢粉组合,是可以区分的。
在孢粉组合中有高含量的藜科花粉出现时,可以用A/C,作为判定淤泥质海岸的位置附加指标,本研究认为盐沼植被A/C为0%~5%。进一步还可以用藜科花粉与其他科属花粉的比值作为环境指标,例如与松科的比值P/C(松科/藜科)1%~8%,也可判定所在地在海岸线平均高潮位附近。藜科花粉与蒿属、松属花粉的比值,是一个初步的结论,是否准确,还需增加工作点,多季节采样,在多数据分析对比、完善的基础上,增加藜科花粉与其他科属花粉比值指标的应用性和可靠性。
需补充说明的是,江苏沿海自20世纪80年代引种互花米草,起促淤护岸作用。互花米草繁殖力强,在江苏生长在平均高潮位之下的光滩地带,互花米草生物特点是排他性强,因此江苏沿海光滩上碱蓬一般无法生长。这也可能是光滩上江苏海岸与辽宁海滩岸藜科花粉含量的差异性原因之一。互花米草因是现代引进的外来物种。对判定中国东部古海岸线变化位置无意义,本文无讨论必要。
江苏和辽宁淤泥质海岸的盐沼植被组成,展现了藜科花粉数量作为研究第四纪海面变化环境代用指标的可能性。纵观本研究过程,存在着工作点不多、取样次数偏少,孢粉指标未与其他指标,如粒度、盐度、理化、沿海生物等指标做综合分析。因此,藜科花粉数量的意义,可能未得到充分的体现。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
黄赐璇, Pierre C.我国东部花粉雨初探. 地理研究, 2001, 20(1): 24-30.

[Huang xixuan, Pierre C. A tentative study of pollen rain in eastern China. Geographical Research, 2001, 20(1): 24-30.]

[2]
马艳玲, 许清海, 黄小忠, 等. 西北干旱区人工扰动植被类型划分组合特征. 古地理学报, 2009, 11(5): 542-550.

[Ma Yanling, Xu Qinghai, Huang Xiaozhong, et al.Pollen assemblage characters of human disturbed vegetation in arid area in northwestern China. Journal of Palaeogeography, 2009, 11(5): 542-550.]

[3]
李月丛, 许清海, 肖举乐, 等. 中国北方森林植被主要表土花粉类型对植被的指示性. 第四纪研究, 2005, 25(5): 598-608.

[Li Yuecong, Xu Qinghai, Xiao Jule, et al.Indication of some major pollen taxa in surface samples to their parent plants of forest in northern China. Quaternary Sciences, 2005, 25(5): 598-608.]

[4]
许清海, 李月丛, 阳小兰, 等. 北方草原区主要群落类型表土花粉分析. 地理研究, 2005, 24(3): 394-402.

[Xu Qinghai, Li Yuecong, Yang Xiaolan, et al.Study on surface pollen of major steppe communities in northern China. Geographical Research, 2005, 24(3): 394-402.]

[5]
李月丛, 许清海, 阳小兰, 等. 中国荒漠区东部花粉对植被的指示性研究. 科学通报, 2005, 50(13): 1356-1364.

[Li Yuecong, Xu Qinghai, Yang Xiaolan, et al.Indication of East China's desert area's pollen on vegetation. Chinese Science Bulletin, 2005, 50(13): 1356-1364.]

[6]
陈辉, 吕新苗, 李双成. 柴达木盆地东部表土花粉分析. 地理研究, 2004, 23(2): 201-210.

[Chen Hui, Lü Xinmiao, Li Shuangcheng.A study on topsoil pollens in the east of Qaidam Basin. Geographical Research, 2004, 23(2): 201-210.]

[7]
肖霞云, 童松梅, 沈吉, 等. 云南省玉龙雪山表土花粉垂直散布与植被关系研究. 第四纪研究, 2009, 29(1): 80-88.

[Xiao Xiayun, Tong Songmei, Shen Ji, et al.Altitudinal distribution of surface pollen and their relations to modern vegetation in the Yulong Mountains, Yunna province. Quaternary Ssiences, 2009, 29(1): 80-88.]

[8]
许清海, 李月丛, 周力平, 等. 长白山针阔混交林带花粉通量及垂直散布特征初步研究. 科学通报, 2007, 52(5): 568-571.

[Xu Qinghai, Li Yuecong, Zhou Liping, et al.Pollen flux and vertical dispertion in con niferous and deciduous broadleaved mixed in foreat in the Changbai Mountains. Chinese Science Bulletin, 2007, 52(11): 1540-1544.]

[9]
吕厚远, 王淑云, 沈才明, 等. 青藏高原现代表土中冷杉和云杉花粉的空间分布. 第四纪研究, 2004, 24(1): 39-49.

[Lü Houyuan, Wang Shuyun, Shen Caiming, et al.Spatial pattem of modern Abies and Picea pollen in the Qinghai-Xizang Plateau. Quaternary Ssiences, 2004, 24(1): 39-49.]

[10]
郑卓, 黄康有, 邓韫, 等. 中国东部大陆尺度南北样带尘土花粉散布规律与现状植被的关系. 中国科学: D辑, 2007, 37(4): 534-543.

[Zheng Zhuo, Huang Kangyou, Deng Wen, et al.Dust pollen distribution on a continental scale and its relation to present-day vegetation along North-south transects in East China. Science in China: Series D, 2007, 50(2): 236-246.]

[11]
王一峰, 王俊龙. 甘肃藜科植物研究. 植物研究, 2006, 26(6): 742-749.

[Wang Yifeng, Wang Junlong.Study on the chenopodiaceae in Gansu. Bulletin of Botanical Reserch, 2006, 26(6): 742-749.]

[12]
闫顺. 新疆第四纪孢粉组合特征及植被演替. 干旱区地理, 1991, 14(2): 1-9.

[Yan Shun.The characteristics of Quaternary sporo-pollen assemblage and the vegetation in Xinjiang. Arid Land Geography, 1991, 14(2): 1-9.]

[13]
闫顺, 穆桂金, 许英勤, 等. 新疆罗布泊地区第四纪环境演变. 地理学报, 1998, 53(4): 332-340.

[Yan Shun, Mu Guijin, Xu Yingqin, et al.Quaternary enyiromental evolution of the Lopnur region, China. Acta Geographica Sinica, 1998, 53(4): 332-340.]

[14]
刘鸿雁, 李宜垠. 半干旱气候变化和人类活动的孢粉指示. 古生物学报, 2009, 48(2): 211-221.

[Liu Hongyan, Li Yiyin.Pollen indicators of climate change and human activities in the semi-arid region. Acta Palaeontologica Sinica, 2009, 48(2): 211-221.]

[15]
Peter D M.Getational change in an aboriginal environment. Nature, 1974, (249): 111.

[16]
El-Moslimany A P. Ecological significance of common nonarboreal pollen: Examples from dryland of the Middle East. Review of Palaeobot & Palyol, 1990, 64(1-4): 343-350.

[17]
González C, Dupont L M.Coastal vegetation evidence for sea level changes associated with Heinrich Events. Pages News, 2009, 17(2): 70-72.

[18]
江苏省植物研究所. 江苏植物志(下册). 南京: 江苏科学技术出版社, 1982: 123-124.

[Jiangsu Institute of Botany. Herbal of Jiangsu Province (Volume 2). Nanjing: Jiangsu Science and Technology Press, 1982: 123-124.]

[19]
王开发, 王永吉. 黄海沉积孢粉藻类组合. 北京: 海洋出版社, 1987: 13

[Wang Kaifa, Wang Yongji.Assembly of Deposited Sporo-pollen and Alga in the Yellow Sea. Beijing: China Ocean Press, 1987: 13.]

[20]
González C, Dupont L M.Tropical salt marsh succesion as sea-level indicator during Heinrich events. Quatermary Science Reviews, 2009, 28(9-10): 939-946.

[21]
Hughen K, Southon J, Lehman S.Marine-derived 14C calibration and activity record for the past 50000 years updated from the Cariaco Basin. Quatermary Science Reviews, 2006, 25(23-24): 3216-3227.

[22]
Smith J A C, Popp M, Luttge U, et al. Ecophysiology of xerophytic and halophytic vegetation of a coastal alluvtal plain in Northern Venezuela. New phytologist, 1989, 111(2): 293-307.

[23]
林鹏. 中国红树林研究进展. 厦门大学学报: 自然科学版, 2001, 40(2): 592-603.

[Lin Peng.A review on the mangrove research in China. Journal of Xiamen University: Natural Science, 2001, 40(2): 592-603.]

[24]
刘小伟, 郑文教, 孙娟. 全球气候变化与红树林. 生态学杂志, 2006, 25(11): 1418-1420.

[Liu Xiaowei, Zheng Wenjiao, Sun Juan.Global climate change and mangrove. Chinese Journal of Ecology, 2006, 25(11): 1418-1420.]

[25]
王开发, 张玉兰, 李珍. 广西英罗湾红树林表土沉积的孢粉学研究. 沉积学报, 1998, 16(3): 31-37.

[Wang Kaifa, Zhang Yulan, Li Zhen.Palynological study on the surface samplesof mangrove in Yingluo Bay, Guangxi. Acta Sedimentologica Sinica, 1998, 16(3): 31-37.]

[26]
孟广兰, 王少青. 渤海BC-1孔第四纪孢粉组合及其古气候. 海洋与湖沼, 1987, 18(3): 254-266.

[Meng Guanglan, Wang Shaoqing.Studies on the quaternary sporo-pollen assemblage from the Bohai Sea drilling core Bc-1 and its paleoclimate. Oceanologia et Limnologia Sinica, 1987, 18(3): 254-266.]

[27]
Tang Lingyu, Shen Caiming, Zhao Xitao, et al.Vegetation and climate since 10000 aBP in the Qingfeng section, Jianhu, Jiangsu. Science in China (Series B), 1993, 23(6): 637-643.

[28]
萧家仪, 王丹, 吕海波, 等. 苏北盆地晚更新世以来的孢粉记录与气候地层学的初步研究. 古生物学报, 2005, 4(4): 591-548.

[Xiao Jiayi, Wang Dan, Lü Haibo.A study of pollen and climatic stratigraphy in the northern Jiangsu Basin since late Pleistocene. Acta Palaeontologia Sinica. 2005, 4(4): 591-548.]

[29]
戴璐, 翁成郁. 西太平洋海域冬季花粉传播观测及其在东亚季风研究中的意义. 中国科学: 地球科学, 2010, 40(7): 893-902.

[Dai Lu, Weng Chengyu.A survey on pollen dispersal in the werstern Pacific Ocean and its paleoclimatological signiricance as aproxy for variation of the Asian winter moosoon. Science China: Earth Sciences, 2010, 40(7): 893-902.]

[30]
庞瑞洺, 许清海, 丁伟, 等. 河北省中南部农田孢粉组合特. 地理学报, 2010, 65(11): 1345-1354.

[Pang Ruiming, Xu Qinghai, Ding Wei, et al.Pollen assemblage of farmlands in central and southern Hebei province. Acta Geographical Sinica, 2010, 65(11): 1345-1354.]

Options
文章导航

/

〈 〉