基于高通量测序技术的全新世科尔沁沙地环境演变及人地关系研究

The Horqin Sandy Land is one of the most serious desertification areas, which located in the transitional area between agriculture and herding of northern China, the transitional area between desert and loess. Since Holocene Epoch, climate and environmental change has influenced on the life of local people in Horqin Sandy Land and the surrounding area. It is need to carry out more comprehensive on ancient vegetation and biodiversity research in this region, to reconstruct the paleoclimate and discuss the relationship between ancient people and environment. This project proposes the environment ancient DNA analysis of lake sediment and the nature section with few human disturbance of Horqin Sandy land and the surrounding area by using metabarcoding method of the High-throughput sequencing technologies, which will clarify the succession of vegetation, biological diversity, and genetic polymorphism of plant species in Horqin Sandy Land since the Holocene. It will reveal the regional climate and environment change in space and time, control desertification, and provide useful clues for improving the ecological environment. Combined with the pollen analysis and macrofossil analysis, we will compare the biodiversity between the natural environment and the human living areas to discuss the relationship between environment and human actives. This study will provide the guidance for people how to develop and utilize the natural resources legitimately, and protect the fragile ecological environment in Horqin Sandy Land. It will provide the scientific theoretical foundation and scientific idea for strengthening the reform of ecological civilization of China and construction of beautiful China.

科尔沁沙地位于中国北方农牧交错带和沙漠-黄土交错带，是我国沙漠化最严重的地区之一。全新世以来气候及环境变化对当地人群的生活产生了重要的影响。亟需对该区域开展更加全面的古植被和生物多样性研究，重建古气候环境，探讨古代人群与环境的相互影响关系。本项目拟通过高通量测序技术的DNA复合条形码方法对科尔沁沙地及周边地区的湖泊沉积物及遗址周边受人为干扰较少的自然层剖面进行环境古DNA分析，阐明全新世以来科尔沁沙地植被演替、生物多样性、以及植物物种遗传多态性的变化规律，揭示该区域气候和环境的时空变化规律，为控制沙漠化进程，改善生态环境提供科学线索；结合孢粉分析和科尔沁沙地及周边遗址文化层的大植物遗存分析，比较自然环境与人类生活区域生物多样性差异，探讨人类活动与环境相互影响关系，为人类合理开发和利用自然资源、保护沙地脆弱的生态环境提供指导意见；为加强我国生态文明改革，建设美丽中国提供理论基础及科学依据。

科尔沁沙地位于中国北方农牧交错带和沙漠-黄土交错带，是中国面积最大的荒漠沙地。对该区域开展全面的古植被和生物多样性研究，重建古气候环境，探讨古代人群与环境的相互影响关系，对未来更好地进行荒漠化防治十分必要。本项目环境考古调研及样本采集主要集中在科尔沁沙地腹地及其周边地区，包括内蒙古哈民忙哈遗址、吉林大安后套木嘎遗址、吉林梨树长山遗址等多个中国北方重要遗址。时间跨度比较广泛，最早可以追溯到距今12900多年。.基于植物孢粉、植物大化石及环境基因组学等数据对科尔沁沙地腹地及周边地区受人为干扰较少的遗址自然层样本进行动态植被，菌群等生物多样性分析，复原古气候和古环境。研究结果表明该地区新石器中晚期气候寒冷干燥，以草原植被为主；青铜时代早期气候偏向温凉湿润，植被仍以草原为主，中期气候偏向温暖湿润，木本植物有所增加，后期气候转为干冷，木本植物减少明显；辽金时期气候较为温凉湿润，植被以疏林草原为主；近现代气候寒冷干燥，荒漠化逐渐严重。.值得注意的是，在科尔沁沙地多个遗址中均发现了菊科植物存在的证据，暗示了我国北方古代人群对菊科植物有很早的利用。我们选取具有抗旱作用的菊科植物向日葵对其开展生物活性研究，一方面结合古代菊科植物的发现，探索早期古代人群对菊科植物的应用，另一方面通过现代植物生物活性开发，可以推广种植具有耐旱，适合在沙土地种植的菊科植物，以其修复科尔沁沙地土地资源，改善植物多样性及当地的生态环境，有助于控制沙漠化进程。.通过人地关系探讨，科尔沁地区的荒漠化与人群活动及对植物的大量开发利用存在必然联系，因此，要加强对植物多样性的保护及对科尔沁沙地土地资源的合理开发和利用。本研究在古植被多样性变化、现代植物生物功能开发与生态资源改善、气候环境变化等问题上取得了重要的发现和进展。