东亚季风边缘区过去不同增温情景下自然火的演化历史及其与古植被演替关系

Natural fire is an important part of the earth system, and it has close relationship with climate and vegetation. In global warming scenario, is the natural fire increasing or decreasing? How is the change of natural fire controlling factors?All need in-depth researchurgently.Monsoon regions are important research areas of global natural fire, as they have significantly changed climate andabundant vegetation types, and their natural fire evolution and control factors are complex. It’s an important task to use reliable method to restore the natural fire history in different warming periodsin a typical monsoon area, and to reconstruct corresponding paleovegetation, and then to explore the relationship between the natural fire and paleovegetation evolution. In this research, focusing on the glacial-interglacial cycles (S5-L5, S4-L4, S1-L1) corresponding to the abnormally warm periods(MIS-13, MIS-11, MIS-5) and the Holocene, we plan to study the black carbon in Xifeng loess profile in the Chinese Loess Plateau which in East Asian Monsoon marginal region, and to analyze the black carbon content, carbon isotope and pollen. We can reconstruct the natural fire evolution history (frequency, intensity) and paleovegetationevolution sequence (C3 and C4ratio, vegetation species composition), and then to discuss the relationship between the natural fire and vegetation evolution in different warming geological periods. Our study will provide an important reference for accurately estimating the natural fire development trend in future warming scenario.

自然火是地球系统的重要组成部分，与气候、植被关系紧密。全球增温情景下，自然火增多还是减少？其控制因素如何改变？亟需深入研究。季风区气候变幅大、植被类型丰富，其自然火演化及控制因素具有复杂性，是自然火研究的重要区域。在典型季风区，利用可靠方法，恢复不同增温情景下自然火历史，重建古植被演化序列，并深入探讨自然火和植被演替之间的关系，是自然火研究面临的重要任务。本研究拟以东亚季风边缘区黄土高原西峰剖面为载体，着眼于东亚季风区异常温暖时期（MIS-13、MIS-11、MIS-5）所在的三个间冰期－冰期旋回（S5-L5、S4-L4、S1-L1）和全新世（S0），进行黑碳含量和碳同位素分析，及孢粉组合鉴定。重建自然火历史（频率、强度）和古植被演化序列（C3和C4植物比例、植被种属组成）。深入探讨过去不同增温幅度下自然火与古植被演替之间的联系，为预估未来不同增温幅度下自然火的变化趋势提供重要依据。

本项目以东亚季风边缘区黄土高原西峰剖面为载体，着眼于东亚季风区异常温暖时期所在的三个间冰期－冰期旋回（S5-L5、S4-L4、S1-L1）和全新世（S0），进行黑碳含量和碳同位素分析，及孢粉组合鉴定，重建自然火历史和古植被演化序列。深入探讨过去不同增温幅度下自然火与古植被演替之间的联系，为预估未来不同增温幅度下自然火的变化趋势提供重要依据。通过四年的工作，围绕项目研究内容，在野外采样、室内分析、学术成果等方面获得了若干重要成果。主要包括：（1）重建极端变暖情景下的黄土高原自然火灾历史。着重分析了黄土高原西峰剖面黄土-古土壤序列中S5-L5、S1-L1阶段的黑碳含量、碳同位素组成、孢粉组合情况。通过对黄土高原地质历史时期极端变暖期黑碳序列的研究，探讨极端变暖时期的自然火历史和控制因素，为科学预估未来不同增温幅度下自然火的变化趋势提供重要依据。（2）梳理新生代增温情景下自然火历史的研究情况。通过整理分析自然火实际监测记录、模型模拟结果、古记录，发现自然火研究存在一些亟待解决的问题：全球不同增温情景下自然火增多还是减少？其控制因素如何改变？建议在东亚季风区选择涵盖未来百年可能增温幅度的理想沉积记录，对其记录的自然火历史、增温幅度、植被演替进行系统研究，进而探讨未来增温情景下自然火的演化规律和控制因素。（3）综述冰期—间冰期气候旋回中古火灾的变化规律及其控制因子研究。聚焦冰期—间冰期时间尺度，整理了深海、湖泊、黄土等沉积物中的古火灾信息，并与对应的古气候、古植被情况结合讨论，总结归纳在该时间尺度上不同地区的火灾机制，并分析其异同及原因。在2019-2022年项目执行期间，共发表学术论文 6篇，其中 SCI 论文 4 篇，发表在CATENA、Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology、Quaternary International、Eurasian Soil Science，中文核心期刊论文 2篇，发表在《第四纪研究》《地质论评》。项目组成员中一名博士后顺利出站，两名博士生顺利毕业。高质量完成了项目的研究任务，为后续开展深入研究奠定了坚实基础。