内蒙古中东部不同草原类型典型群落表土植硅体记录及环境意义

Steppe vegetation is one of the most widely-distributed terrestrial vegetation types, which plays a significant role in global carbon cycle and climate regulation. Because phytolith is not easy to migrate in the deposition process and is useful in identifying the ecological significance of different Gramineae taxa, thus it has been playing an important role in steppe vegetation dominated by Gramineae. To reconstruct the past steppe vegetation by phytolith data from stratum, the key point is determining the relationship between the morphological characteristics of phytolith assemblages in surface soil and vegetation, and its response to the environment. This study will investigate three different types of steppe vegetation (desert steppe, typical steppe and meadow steppe) in middle and eastern Inner Mongolia. The indicative phytolith types and its assemblage characteristic of typical communities of different steppe vegetation will be analysed. And then this study will reveal the differences in phytolith assemblage and indicative phytolith types among different steppe vegetation under different climatic conditions. After establishing the quantitative or semi-quantitative relationship between community type and phytolith assemblage by multivariate statistical analysis, this study attempts to apply this relation for recovering paleo-vegetation in sediments during typical periods in the Holocene (e.g. Little Ice Age, Medieval Warm Period and Megathermal). The results play an important in the quantitative reconstruction of steppe vegetation community in geological history. This study provides a scientific basis to evaluate the trend of steppe vegetation evolution and the development of local animal husbandry in North China.

草原植被是陆地上分布最广的植被类型之一，在全球碳循环和气候调节中起着重要作用。植硅体在沉积过程中原地保存不易迁移的特点及能够鉴别不同生态意义禾本科植物的优势，使其在研究草原植被动态变化方面发挥着重要作用。而科学、客观地运用地层中植硅体数据重建过去草原植被状况，其基础和关键在于明确表土植硅体组合与现代植被的关系及对环境的响应。本申请拟以内蒙古中东部三种不同草原植被（荒漠草原、典型草原、草甸草原）为研究对象，分析不同草原典型群落指示性植硅体类型及组合特征，揭示不同气候条件下，不同草原类型植硅体组合和代表性属种的差异，建立群落类型与植硅体组合的定量-半定量判别关系，并将该判别关系用于全新世典型时段（小冰期、中世纪暖期、大暖期）古植被的恢复，为更加有效定量重建地质历史时期草原群落类型发挥重要作用。研究成果对评估我国北方地区未来草原植被演变趋势以及当地畜牧业发展提供理论依据。

坝上地区属于典型的脆弱生态环境区，该区域草原植被退化直接影响到北京甚至整个华北地区的生态安全。本研究开展了坝上地区现代植被调查和表土植硅体、表土孢粉及土壤质地分析，构建能够反映温度变化的植硅体-温凉指数和能够反映湿度变化的植硅体-干湿指数。通过分析主要孢粉属种空间分布特征以及对植被和气候的指示性，探讨孢粉和植硅体在不同植被群落中的适用性。得出的主要结论如下：. 1. 坝上地区表土植硅体含量丰富，类型多样，共鉴定植硅体类型14种。分别是：棒型、尖型、帽型、鞍型、哑铃型、齿型、块状、扁平状、扇型、三棱柱型、锥骨状、导管型、弓型和特殊型。该区域表土植硅体以棒型和尖型为主，棒型和尖型百分含量的变异系数相对较小，而其它植硅体类型的变异系数均接近或超过50.00%，坝上地区不同样点表土植硅体的组合存在较大差异。. 2. 对103个表土植硅体分别按照南北-东西向剖面线、4个气候分区（以年均温2.5℃、年降水370mm为界）、等温线（2.1℃、2.2℃、2.3℃、2.4℃、2.5℃）和等降水线（370mm、380mm、390mm、400mm）进行植硅体空间分布特征研究，得出的主要结论如下： （1）棒型在相对较冷的区域含量相对较高，而扇型、扁平状和鞍型在相对较暖的区域含量相对较高；尖型适宜于相对较湿的区域；块状适宜于相对暖湿的区域；齿型在相对冷湿的区域含量较高。（2）棒型、尖型、扁平状和尖型对降水比较敏感；棒型、尖型和扇型对温度比较敏感。. 3. 孢粉和植硅体对比可知，对于以禾本科为主的草原，坝上地区表土孢粉组合以蒿属和藜科为主，而禾本科花粉含量多低于5%，禾本科花粉的低代表性使得孢粉在以禾本科为主的草原植被群落重建方面略显不足，而植硅体可以更为准确的恢复草原植被历史状况。. 4. 重建了安固里淖地区过去5000年以来的气候环境演化历史。在千年尺度上该区域气候总体呈冷干趋势，在百年尺度上安固里淖地区经历了7次冷干事件，该区人类文明的演化敏感响应于气候变化，气候温湿期以农业文明为主，气候冷干期以草原文明为主。