張 卉，張 蕓，楊振京，閻 平，孔昭宸，閻 順

(1.中國(guó)科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049;3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，正定 050803;4.石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，石河子 832003;5.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，烏魯木齊 830011)

新疆處于西風(fēng)環(huán)流、蒙古高壓和季風(fēng)環(huán)流的交匯地帶，對(duì)于氣候變化的響應(yīng)十分敏感。由于獨(dú)特的地理位置和脆弱的生態(tài)環(huán)境，新疆已成為國(guó)內(nèi)外許多科學(xué)家的研究對(duì)象［1-4］，天山作為亞洲大陸最大的山系之一，橫貫于新疆的中部，成為分隔南、北疆自然地理區(qū)系的山系。北疆為溫帶大陸性干旱半干旱氣候，年均氣溫－4—9℃，全年降水量150—200 mm以上;南疆屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年均氣溫7—14℃，全年降水量25—100 mm［5］。因此由于天山特殊的地理位置，使得其對(duì)于新疆氣候的研究，甚至全球氣候的研究具有重要意義［6-8］。

孢粉分析是第四紀(jì)植被、古氣候研究的重要手段之一，利用孢粉組合可以恢復(fù)古植被，進(jìn)而重建古氣候、古環(huán)境［9-11］。但是，不同植物的孢粉產(chǎn)量、大小、保存、傳播等諸多方面都存在差異，所以，孢粉組合中的孢粉數(shù)量和百分比、濃度、沉積率比例不一定與實(shí)際植被中該植物的數(shù)量和比例完全一致［12］。而表土孢粉與植被關(guān)系的研究是解決這一問題的關(guān)鍵，只有對(duì)現(xiàn)代植被與表土孢粉的關(guān)系進(jìn)行深入的研究才能將化石孢粉重建古植被的誤差盡量減?。?3］。近些年，天山北坡表土花粉的研究有了一定的進(jìn)展。潘安定［14］首次應(yīng)用灰色系統(tǒng)對(duì)天山北坡不同植被類型的表土孢粉組合進(jìn)行了研究，在一定程度上有助于提高新疆干旱區(qū)花粉組合與植被類型對(duì)應(yīng)上的準(zhǔn)確性。閻順等［15］對(duì)表土中云杉花粉的含量進(jìn)行了比較詳細(xì)的研究，對(duì)其傳播的機(jī)制有了較全面的認(rèn)識(shí)，從而為云杉花粉在植被重建方面的應(yīng)用提供了有說服力的證據(jù)。楊振京等［16］在對(duì)該區(qū)進(jìn)行全面考察的基礎(chǔ)上建立了天山北坡植被垂直帶的表土花粉譜，基本反應(yīng)了植被特征。這些成果開創(chuàng)了天山北坡的表土花粉研究工作，為后來該地區(qū)的表土及地層花粉方面的研究奠定了良好的基礎(chǔ)，但是，很多工作還有待進(jìn)一步探討，花粉與植被對(duì)應(yīng)關(guān)系的真實(shí)性以及植物在群落中的數(shù)量關(guān)系的研究就相對(duì)欠缺。

另外，表土花粉直接反映古植被的情況在以前的研究中較少涉及，因此，本文擬通過石河子南山地區(qū)23個(gè)不同海拔的表土孢粉分析，并與地層花粉譜進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)一步探討表土孢粉與植被的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并對(duì)表土花粉反映歷史時(shí)期古植被的情況進(jìn)行初步探討，為更好地認(rèn)識(shí)南山地區(qū)古氣候環(huán)境演變提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于石河子市，境內(nèi)有瑪納斯河、寧家河、金溝河、大南溝河、巴音溝河等。氣候上屬于溫帶大陸性干旱半干旱氣候，年平均氣溫2.5—5.0℃，1月平均氣溫為－15—－20℃，7月平均氣溫為20—25℃，年均降水量多在500 mm以上，是中國(guó)干旱區(qū)中的濕島。降水季節(jié)變化很大，最大降水集中在5、6兩月，以2月份最少。所有植被垂直帶譜的結(jié)構(gòu)幾乎完全一樣，差異在于同一類型垂直帶的上下限高度及帶幅寬度不同。帶譜之間存在明顯的過渡，植被垂直帶可分為高山座墊植被帶(＞3400 m)、高山亞高山草甸帶(3400—2700 m)、中山森林植被帶(2700—1720 m)、森林草原過渡帶(1720—1300 m)、蒿屬荒漠帶(1300—700 m)和典型荒漠帶(＜700 m)。

表土采樣點(diǎn)所在的石河子南山，距烏魯木齊75 km，屬北天山的喀拉烏成山北麓，地處中山與低山過渡帶，平均海拔1922 m，年降雨量400—600 mm，最冷月(1月)平均氣溫－10.4℃，最熱月(7月)平均氣溫12.4℃。無霜期77 d，平均降水量456.3 mm，年平均蒸發(fā)量為1008.3 mm，夏季多雨，冬有積雪，這一地區(qū)的氣候、地貌和植被垂直帶分帶明顯，具有多種植被帶類型，從下至上可分為:典型荒漠帶、蒿屬荒漠帶、森林草原過渡帶、山地云杉林帶等［17］。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 野外采樣

沿著瑪納斯河海拔高度從約2400 m到300 m左右，每間隔海拔高度50—100 m取樣1次，其中海拔為650—400 m的地點(diǎn)，由于處在農(nóng)田地帶受人為干擾較大而沒有采樣，總共采集了23塊表土樣品(表1)，主要收集地表的枯落物和苔蘚、地衣，當(dāng)缺少枯落物和苔蘚、地衣時(shí)，則采集少量表土，并通過全球定位系統(tǒng)記錄每個(gè)采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度和海拔。樣品按照海拔高度的順序進(jìn)行編號(hào)(表1)。

表1 新疆南山地區(qū)各樣品對(duì)應(yīng)的海拔與現(xiàn)代植被帶類型Table 1 Altitudes and vegetation zones of all samples from Nanshan region of Xinjiang

2.2 實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理

在實(shí)驗(yàn)室每塊樣品取50 g，個(gè)別樣品為100 g，樣品處理前，每個(gè)樣品外加入1粒石松孢子片(26000粒/片)作為指示劑以計(jì)算孢粉濃度，采用常規(guī)的酸、堿處理和重液浮選的方法進(jìn)行花粉提取，應(yīng)用Olympus光學(xué)顯微鏡CX31在40×10倍鏡下對(duì)孢粉進(jìn)行鑒定和統(tǒng)計(jì)，除個(gè)別樣品花粉含量較少外，均統(tǒng)計(jì)陸生植物花粉300粒以上。

采樣點(diǎn)分布圖(圖1)應(yīng)用ArcGIS完成，孢粉數(shù)量統(tǒng)計(jì)和百分比計(jì)算應(yīng)用Excel軟件完成，將孢粉分析結(jié)果以占陸生植物花粉總和為基數(shù)進(jìn)行百分比計(jì)算，并運(yùn)用Tilia軟件進(jìn)行孢粉圖式制圖(圖2)。

3 結(jié)果與分析

23塊孢粉樣品共統(tǒng)計(jì)孢粉總數(shù)為21128粒，它們分屬于42個(gè)植物科屬。其中喬木植物花粉主要有云杉屬(Picea)、落葉松屬(Larix)、樺木屬(Betula);中旱生灌木和草本植物花粉主要有麻黃屬(Ephedra)、白刺(Nitraria)、藜科(Chenopodiaceae)和蒿屬(Artemisia)等;中生或濕生草本植物花粉有禾本科(Gramineae)和莎草科(Cyperaceae)等。依據(jù)表土花粉特點(diǎn)和現(xiàn)代植被調(diào)查，該區(qū)表土孢粉譜從上至下可分為4個(gè)孢粉組合帶(圖2)。

帶Ⅰ 森林植被帶(2400—1700 m):該帶植被以云杉屬為主，林下生長(zhǎng)著多種類型的灌木及草本植物，以珠芽蓼(Polygonum viviparum)、烏頭(Aconitum carmichaeli)、忍冬(Lonicera Japonica)和天山花楸(Sorbus tianschanica)等較多。另外，林下還見較多的水龍骨屬(Polypodium)植物。孢粉組合中喬木植物花粉含量為71.3%—88.89%，平均值高達(dá)81.07%，其中云杉屬花粉含量最高(平均值為81.02%)，樺屬和榆屬等花粉類型含量較少。草本和灌木植物花粉含量為 11.11%—28.66%，平均值為 18.93%，其中藜科(14.76%)、蒿屬(1.78%)、麻黃屬(1.34%)占主要成分，還見少量的禾本科和石竹科(Caryophyllaceae)花粉。該帶的孢粉種類較多，達(dá)29個(gè)植物科屬，除了云杉屬(81.02%)、藜科(14.76%)含量較高外，其它種類僅占很小的比例，部分科屬的孢粉僅有幾粒。

帶Ⅱ 森林草原過渡帶(1700—1350 m):植被以豆科錦雞兒(Caragana sinica)和小檗科(Berberidaceae)灌叢為主，其次主要有蒲公英屬(Taraxacum)和牛蒡(Arctium lappal)等草本植物。孢粉組合中喬木植物花粉含量占2.94%—65.96%，并隨海拔降低而顯著減少，平均值為36.16%，較帶I明顯降低。其中云杉屬花粉的均值為35.47%，其他喬木植物如樺屬、落葉松屬含量較低。灌木和草本植物花粉含量為34.04%—97.06%，均值為 63.84%，比帶 I含量增高，其中藜科(50.13%)占主要部分，蒿屬(7.8%)、蓼屬(2.32%)等含量也較高，還見少量禾本科、菊科(Compositae)、石竹科等。盡管該帶較帶I的孢粉種類有所減少，但所鑒定的植物科屬也能達(dá)到21個(gè)。

帶Ⅲ 蒿屬荒漠帶(1350—750 m):植被以蒿屬、藜科和麻黃屬等植物為主，主要有絹蒿(Seriphidiam santolinum)、苔草(Carex tristachya)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)和駱駝蓬(Peganum harmala)等。孢粉組合中喬木植物花粉含量較帶Ⅰ、Ⅱ低，其值為0.19%—1.71%，平均值為0.96%。而灌木和草本植物花粉含量達(dá) 98.29%—99.81%，平均值為 99.04%，主要為藜科(62.36%)、蒿屬(34.33%)、麻黃屬(1.99%)，還有少量的蓼科、白刺、菊科等。與前兩帶相比，該孢粉帶的孢粉種類較少，僅有16個(gè)植物科屬，其中薔薇科(Rosaceae)、傘形科(Umbelliferae)、檉柳屬(Tamarix)和胡頹子科(Elaeagnaceae)等植物花粉只有幾粒。

帶Ⅳ 典型荒漠帶(750—350 m):該孢粉組合帶中，蒿屬、藜科等典型的荒漠植物明顯占優(yōu)勢(shì)。但在400 m以下的樣品中卻含有大量的沼澤蕨(Thelypteris)孢子和蘆葦(Phragmites)植硅體，所以甚有必要?jiǎng)澇鰞蓚€(gè)亞帶:

亞帶Ⅳ1(750—650 m):喬木植物花粉含量平均值為0.56%，灌木和草本植物花粉含量為99.39%—99.48%，平均值為 99.44%，為整個(gè)垂直帶譜的最高值，其中藜科(79.55%)、蒿屬(17.12%)和麻黃(1.66%)含量較高，還有少量的菊科、白刺、檉柳屬和禾本科植物花粉。值得注意的是，該孢粉帶的孢粉種類較Ⅲ帶多，有24個(gè)植物科屬，除出現(xiàn)山蘿卜屬(Scabiosa)、豆科(Leguminosae)、十字花科(Cruciferae)外還出現(xiàn)了香蒲屬(Typha)、眼子菜屬(Potamogeton)和黑三棱屬(Sparganium)等濕生植物的個(gè)別花粉。

圖1 新疆南山地區(qū)表土花粉采樣點(diǎn)Fig.1 Study area and locations of surface pollen sampling sites in Nanshan region of Xinjiang

亞帶Ⅳ2(400—350 m):位于草灘湖區(qū)范圍內(nèi)，孢粉組合雖以藜科、蒿屬為主，但該帶還出現(xiàn)了大量的沼澤蕨孢子和蘆葦植硅體，似乎該特征與草灘湖地層剖面中泥炭層的孢粉特征類似［35］，推測(cè)該土樣并不能完全代表近代的表土沉積，而是兼具歷史沉積物與表土沉積物的特征。

4 討論與結(jié)果

4.1 北坡樣帶表土花粉與植被的關(guān)系

該地區(qū)表土孢粉組合特征大致能反映當(dāng)?shù)刂脖坏闹饕卣鳌中較高含量的云杉花粉可能與植被帶以云杉為主的森林植物有關(guān)，帶Ⅱ中以云杉為主的喬木植物和含量較高的藜科、蒿屬和蓼屬等草本植物為主的孢粉組合特征與森林-草原植被帶的植被特征較為類似。帶Ⅲ的蒿屬花粉含量較高，與該帶植被中絹蒿較多有一定的關(guān)系，帶Ⅳ以藜科為主的花粉組合特征代表了這個(gè)植被帶的荒漠植被類型，而該帶中的亞帶Ⅳ2除藜科花粉占優(yōu)勢(shì)外，還伴有大量沼澤蕨孢子和蘆葦植硅體，與荒漠植被類型不完全相符，有待進(jìn)一步討論。

4.1.1 典型喬木(云杉)花粉與植被

根據(jù)表土樣品和現(xiàn)代植被調(diào)查，新疆天山北坡地區(qū)的喬木花粉在森林植被帶達(dá)到最大值，以云杉屬為主，伴生有少量的樺屬和榆屬。云杉作為新疆山地的植被建群屬種，種類少(雪嶺云杉Picea schrenkiana和西伯利亞云杉Picea obovata)，分布范圍具有局限性，在山地垂直地帶性中扮演著重要的角色［18］。

云杉花粉具有大的雙氣囊，有很強(qiáng)的飛行能力，在實(shí)驗(yàn)采樣分析中，盡管采樣點(diǎn)據(jù)林地較遠(yuǎn)，有的甚至有上千米，但是絕大多數(shù)樣品中都有云杉花粉的分布，通常認(rèn)為其具有超代表性［19］。盡管在遠(yuǎn)離林地的荒漠地區(qū)的表土樣中，云杉花粉也普遍存在，但是數(shù)量很少。在南山地區(qū)的表土孢粉垂直帶譜中，喬木植物占主導(dǎo)的帶I中，云杉屬花粉含量高達(dá)81.02%，而該帶位于海拔1700—2400 m的中山地區(qū)，分布有大片的雪嶺云杉，長(zhǎng)勢(shì)較好，郁閉度高，群落組合中還有珠芽蓼、忍冬和烏頭等。在海拔1620—1700 m處分布有云杉過熟純林，生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)惡化，較難更新恢復(fù)，云杉花粉含量開始降低。在海拔1350—1600 m，是大多種類花粉含量急劇變化的過渡帶，由于處于云杉林線下部的灌叢帶，據(jù)林地垂直距離局部達(dá)到300 m，隨著距離的增大，云杉花粉含量明顯減少，從65.7%下降到2.26%，表明一般情況下，距林地的距離影響著云杉花粉的含量，據(jù)閻順等［15，20］對(duì)新疆表土中云杉花粉的研究數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)在距林地水平距離10 km以上時(shí)，云杉花粉平均含量為4.7%;距林地20 km以上云杉花粉平均含量為4.2%;距林地100 km以上，云杉花粉平均含量則降至3.12%;距林地200 km以上，云杉花粉平均含量?jī)H占3.1%。李文漪［21-22］等對(duì)新疆柴窩堡盆地、天山天池等地區(qū)的表土花粉研究也表示云杉花粉的含量與距林地的距離有較大的關(guān)系，并認(rèn)為當(dāng)云杉花粉百分含量大于20%時(shí)才能考慮是否有云杉林的存在。海拔低于1350 m為蒿屬荒漠帶和典型荒漠帶，植被數(shù)量極少，且大部分為藜科、蒿屬等，喬木百分比僅為0.89%，其中云杉花粉含量為0.37%，與荒漠地帶罕見喬木的情況較相符。

從花粉譜中可以看出，云杉屬花粉在海拔低于1350 m的地方即林帶下方所占的比例很小，一方面如前面所述是由于距林地的距離較遠(yuǎn)，另一方面，可能是山風(fēng)氣流對(duì)云杉花粉往下搬運(yùn)的能力較弱所致［20］。需要指出的是，本次采樣沒有涉及高海拔的草甸植被帶，不能判斷完整的植被帶是否會(huì)出現(xiàn)距林地較遠(yuǎn)的林線上部的云杉花粉含量較高的情況，但是結(jié)合以前的研究，出現(xiàn)這種情況的最大可能是受山谷風(fēng)的影響，大量的研究證明，高山上升氣流對(duì)云杉花粉的搬運(yùn)作用非常顯著。其中，花粉的“爬山”現(xiàn)象在高山地帶非常普遍［23］，至于山風(fēng)對(duì)云杉花粉的搬運(yùn)能力與低海拔地區(qū)較低含量的云杉花粉的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

4.1.2 典型草本植物花粉與植被

在整個(gè)植被垂直帶中草本植物花粉主要有藜科、蒿屬和麻黃屬等，其中藜科和蒿屬占大部分，藜科花粉最高達(dá)到88.88%，帶 I中藜科花粉相對(duì)較低，但也達(dá)到了 14.76%，其它各(亞)帶分別為 50.13%、57.05%、79.55%和 71.76%，蒿屬花粉在垂直帶上的分布分別為 1.78%、7.79%、39.45%、17.12%和 17.92%，藜科和蒿屬花粉因?yàn)槠洚a(chǎn)量高、易保存和傳播能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在表土花粉中明顯具超代表性，一直是學(xué)者們研究的重點(diǎn)［24-26］。閻順等［27］在研究中指出藜科和蒿屬作為新疆荒漠區(qū)和荒漠草原區(qū)的建群植物，分布廣泛，但是其花粉的分布更為廣泛，幾乎所有的植被帶樣品中都有其分布。李文漪等［21］認(rèn)為當(dāng)它們?cè)谥脖恢械暮窟_(dá)到30%以上時(shí)，則可以基本反映植被情況。在本次采樣的植被帶中，帶Ⅲ花粉組合以藜科和蒿屬為主，兩者的百分含量均超過30%，與所處的蒿屬荒漠植被帶相符，能夠基本反映當(dāng)?shù)氐闹脖粻顩r。除了帶Ⅰ之外其它各(亞)帶的藜科含量均超過了30%，部分能夠反映低海拔地區(qū)的荒漠植被狀況，但是與其他地區(qū)的研究結(jié)果有所不同，在距荒漠地帶較遠(yuǎn)的過渡帶百分含量仍然超過30%，顯示了藜科花粉的傳播能力很強(qiáng)，支持其花粉超代表性的說法。

A/C比值在花粉研究中的應(yīng)用越來越廣泛，翁成郁等［28］研究了西昆侖地區(qū)表土花粉組合特征及其與植被的數(shù)量關(guān)系，指出A/C花粉含量比值可作為干燥程度的一個(gè)指示參數(shù)，對(duì)氣候、環(huán)境的恢復(fù)具有很大意義。孫湘君等［29］認(rèn)為高含量的蒿屬花粉一般代表較濕潤(rùn)的高海拔地區(qū)生長(zhǎng)的以蒿屬為主的干草原，而高含量的藜科花粉則代表低海拔地區(qū)的荒漠，并指出使用A/C值恢復(fù)古環(huán)境時(shí)，其前提條件是蒿屬與藜科花粉之和必須占優(yōu)勢(shì)，起碼超過花粉總數(shù)的一半，A/C值才有指示旱生植被的生態(tài)意義。Van Campo［30］的研究表明，A/C可以用來區(qū)分溫帶草原和沙漠，并且可以用來重建當(dāng)?shù)亟涤炅康淖兓癄顩r。Herzschuh［31］也認(rèn)為A/C比值可以作為區(qū)分干旱度的一個(gè)代用指標(biāo)。南山地區(qū)的表土孢粉研究表明，蒿屬的花粉集中在蒿屬荒漠，藜科花粉則集中在蒿屬荒漠和典型荒漠帶。另一方面，帶Ⅲ的A/C比值為 0.12—2.79，均值為 1.06，其他各(亞)帶的 A/C 值均小于 0.5(圖3)，亞帶Ⅳ2雖然部分反映的是古濕地環(huán)境，但是現(xiàn)代植被是荒漠植被，蒿屬和藜科所占比例與亞帶Ⅳ1相差不大。另外，在草灘湖濕地的古沉積環(huán)境下，又使得該亞帶的A/C比值略大于亞帶Ⅳ1。A/C值在一定程度上指示環(huán)境的干濕程度，但在局部環(huán)境下也反映人類對(duì)植被的干擾程度［32］。與亞帶Ⅳ2相比，亞帶Ⅳ1的采樣地受人類干擾較嚴(yán)重，分布有人工種植的楊樹，另外還分布有大片的苦豆子(Sophora alopecuroide)，苦豆子生長(zhǎng)的地方大多為荒漠和半荒漠區(qū)內(nèi)較潮濕的地段，地下水位較淺，比較適合人類活動(dòng)，在人類干擾較嚴(yán)重的情況下，A/C比值有減少的趨勢(shì)［33］相符合。

4.2 表土花粉代表性問題

石河子南山海拔400 m以上的表土花粉垂直分布與楊振京［33］沿天山博格達(dá)峰附近雪線至古爾班通古特沙漠的長(zhǎng)約100 km，寬約20 km的樣帶上采集的位于海拔2400—400 m的表土花粉組合特征類似，反映了當(dāng)?shù)噩F(xiàn)生植被分布的情況，但是在海拔400 m以下的花粉組合中，指示濕地環(huán)境的沼澤蕨孢子所占比例(基數(shù)為統(tǒng)計(jì)孢粉總數(shù))竟高達(dá)49.4%，且蘆葦植硅體含量也較多(10—180粒)，同時(shí)還見有水生植物(黑三棱、眼子菜、香蒲等)花粉的出現(xiàn)。為了驗(yàn)證這些表土花粉的物源，沿不同海拔高度采集了表土花粉樣品進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)沿途并未出現(xiàn)沼澤蕨孢子，而只有在海拔低于400 m處才開始出現(xiàn)沼澤蕨孢子以及蘆葦植硅體，表明它們不是從天山搬運(yùn)而來，而在一定程度上指示了原地的濕生古環(huán)境。因此海拔400 m以下的花粉組合特征不能完全反映當(dāng)?shù)刂脖?，而在一定程度上還代表歷史時(shí)期古濕地的沉積特征，這些研究成果有助于合理解釋剖面地層中的花粉特征以及較客觀的恢復(fù)古植被景觀和古氣候特征。值得提出的是，作者們對(duì)草灘湖村濕地4550a以來的孢粉記錄和環(huán)境演變進(jìn)行了研究［34-35］，表明該地區(qū)的歷史植被和氣候演變明顯，2500 cal.a BP至今，水生植物生長(zhǎng)，形成濕地景觀，盡管濕地周圍大區(qū)域仍是以蒿屬、藜科為主的荒漠草原。在草灘湖村剖面中，沼澤蕨孢子和蘆葦植硅體大量分布在深66 cm以上的泥炭層中(約2500 cal.a BP)［34］，恰好與該地區(qū)400 m以下的表土中出現(xiàn)高比例的沼澤蕨孢子和蘆葦植硅體相一致，從而為該表土花粉反映歷史時(shí)期的植被與環(huán)境情況進(jìn)一步提供了證據(jù)。

圖3 新疆南山地區(qū)表土花粉不同花粉帶蒿屬/藜科比值Fig.3 Artemisia/Chenopodiaceae(A/C)pollen ratio of different surface pollen zones in the Nanshan region of Xinjiang

該地區(qū)表土花粉的特殊代表性與其位于軍墾地帶有著較大的關(guān)系，石河子墾區(qū)地處天山北麓中段，古爾班通古特大沙漠南緣，全墾區(qū)面積7529 km2，自治區(qū)直轄市－石河子市位于墾區(qū)中部，南倚天山，是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)直轄的以農(nóng)牧業(yè)為依托的軍墾新城，史料記載，石河子的開墾歷史遠(yuǎn)從西漢屯田戍邊開始，歷經(jīng)東漢、魏、晉、南北朝、隋、唐、元、明、清代2000余年，相襲至今。20世紀(jì)50年代初，石河子新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)進(jìn)駐石河子進(jìn)行開荒生產(chǎn)，墾區(qū)的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了巨大變化［36-37］。歷史時(shí)期長(zhǎng)期的翻耕使得表土層揭開，造成實(shí)際采集的表土樣品混雜了一定的地層土壤，甚至完全是地層土壤，從而使得表土花粉與現(xiàn)代植被的對(duì)應(yīng)關(guān)系欠缺，但卻較好地反映了歷史時(shí)期的植被環(huán)境特征。

值得提出的是，在草灘湖區(qū)采集的表土中，在距離較近的表土樣品中(樣品20和樣品21)的孢粉組合卻有較大的差異。其中，采于豆子農(nóng)田地的樣品(樣品21)中未見沼澤蕨孢子，但有較多的蘆葦植硅體，根據(jù)不同植物的生境特點(diǎn)來看，地下水位、水質(zhì)和土壤特性等均會(huì)影響植物的生長(zhǎng)與分布，這里僅較為簡(jiǎn)單地討論地下水位的情況，其他特性有待進(jìn)一步的工作。造成這種現(xiàn)象的原因可能是該沉積樣品對(duì)應(yīng)的歷史時(shí)期的積水較深，不利于蕨類植物生長(zhǎng)，但對(duì)水分適應(yīng)幅度很廣的蘆葦群落則大量分布。這一方面說明人們?cè)陂_墾選址的時(shí)候考慮到了地下水位的問題，雖然在歷史時(shí)期該地區(qū)水面積較大，但是隨著歷史環(huán)境的變遷和人為活動(dòng)的影響，草灘湖濕地的水面積逐漸減少，現(xiàn)代景觀已經(jīng)少見有地上水，而且地下水位的下降也非常明顯，曾經(jīng)相對(duì)的高湖地段退水后正好符合農(nóng)作物對(duì)土壤水分的需求。另一方面說明不同程度的開墾對(duì)地表揭露的程度也不同，雖然該表土樣品可以明顯看出古濕地的環(huán)境，但是具體對(duì)應(yīng)哪個(gè)歷史時(shí)期則無法判斷?？梢越Y(jié)合同一地點(diǎn)的剖面樣品孢粉組合特征以及年齡數(shù)據(jù)來了解開墾深度，從而對(duì)開墾程度予以判斷，這對(duì)于土地利用與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系以及不同農(nóng)作物的種植生長(zhǎng)對(duì)土地翻耕要求的研究有一定的參考價(jià)值。

5 結(jié)論

(1)通過對(duì)天山北坡按海拔梯度從海拔2400 m到300 m采集的23塊表土樣品的孢粉分析以及植被的調(diào)研，將該區(qū)表土孢粉譜分為4個(gè)孢粉帶，分別對(duì)應(yīng)森林植被帶、森林草原植被帶和蒿屬荒漠帶和典型荒漠帶。在海拔400 m以上，花粉含量的垂直變化與植被之間具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而典型荒漠帶由于其特殊的花粉組合被劃分為兩個(gè)亞帶，其中亞帶Ⅳ2含有大量的沼澤蕨孢子和蘆葦植硅體對(duì)指示古環(huán)境具有重要的意義。

(2)云杉屬花粉在整個(gè)垂直植被帶中都有分布，與云杉自身較強(qiáng)的飛行能力有關(guān)，在低海拔地區(qū)含量明顯減少一方面由于距林地較遠(yuǎn)，另一方面可能與山風(fēng)的搬運(yùn)能力較弱有關(guān)。在森林植被帶達(dá)到最大值，與該帶的建群種為云杉有關(guān)。

(3)南山地區(qū)的表土孢粉研究表明蒿屬的花粉集中在蒿屬荒漠，藜科花粉則集中在蒿屬荒漠和典型荒漠帶，與理論情況較符。帶Ⅰ、Ⅱ以及亞帶Ⅳ1和Ⅳ2的A/C均小于1，帶Ⅲ的A/C比值為0.12—2.79，均值為1.06，雖然A/C值在一定程度上指示環(huán)境的干濕程度，但在局部環(huán)境下也反映人類對(duì)植被的干擾程度。這表明在應(yīng)用A/C比值進(jìn)行古環(huán)境恢復(fù)時(shí)需要結(jié)合具體的研究環(huán)境進(jìn)行說明。

(4)表土花粉通常與現(xiàn)代植被有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是當(dāng)孢粉組合與現(xiàn)代植被相差較大，難以對(duì)區(qū)域植被和現(xiàn)代地理環(huán)境因素作出解釋時(shí)，可以考慮其與古地理之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而在一定程度上可以為地層孢粉和古環(huán)境的研究提供依據(jù)，對(duì)研究農(nóng)業(yè)開墾也有一定的參考價(jià)值。

［1］Ji Z K，Liu H Y.Shifting of vertical vegetation zones in Manas River drainage on northern slope of Tianshan Mountains since the Late Glacier.Journal of Palaeogeography，2009，11(5):534-541.

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

［3］Liu X Q，Herzschuh U，Shen J，Jiang Q F，Xiao X Y.Holocene environmental and climatic changes inferred from Wulungu Lake in northern Xinjiang，China.Quaternary Research，2008，70(3):412-425.

［4］Luo C X，Zheng Z，Tarasov P，Pan A D，Huang K Y，Beaudouin C，An F Z.Characteristics of the modern pollen distribution and their relationship to vegetation in the Xinjiang region，northwestern China.Review of Palaeobotany and Palynology，2009，153(3/4):282-295.

［5］Hu R J.Physical Geography of the Tianshan Mountains in China.Beijing:China Environmental Science Press，2004.

［6］Zhang Y，Kong Z C，Ni J，Yan S，Yang Z J.Late Holocene palaeoenvironment change in central Tianshan of Xinjiang，northwest China.Grana，2007，46(3):197-213.

［7］Zhang Y，Kong Z C，Yan S，Yang Z J，Ni J."Medieval Warm Period"on the northern slope of central Tianshan Mountains，Xinjiang，NWChina.Geophysical Research Letters，2009，36(11)，doi:10.1029/2009GL0 37375.

［8］Zhang Y，Kong Z C，Yan S，Yang Z J，Ni J.Fluctuation of Picea timber-line and paleo-environment on the northern slope of Tian-shan Mountains during the late Holocene.Chinese Science Bulletin，2006，51(14):1747-1756.

［9］Zhao Z M，Liu A M，Peng W，Ji W H，Li R S，Wang Y Z，Zhu Y T.Holocene environmental changes of northern Qinghai-Tibetan Plateau based on spore-pollen analysis.Arid Land Geography，2007，30(3):381-391.

［10］Xiao J Y，Wu Y S，Zheng M P.A preliminary study on late Quaternary flora in Chabyêr Caka Salt Lake，Tibet.Acta Micropalaeontologica Sinica，1996，13(4):395-399.

［11］Yu JX，Liu A M，Huang Y Z，Lu D B，Mou SY，Yue L，Yang JL.Pollen-based reconstructions of late Pleistocene and Holocene vegetation and climatic changes of Yang Lake area，Tibet.Chinese Bulletin of Botany，2004，21(1):91-100.

［12］Yang Z J，Xu J M.Advances in studies on relationship among pollen，vegetation and climate.Acta Phytoecologica Sinica，2002，26(S1):73-81.

［13］Feng X H，Yan S，Ni J.Pollen-based and quantitative reconstruction of holocene palaeovegetation of surface soil of Xinjiang.Scientia Geographica Sinica，2011，31(6):702-707.

［14］Pan A D.Research on spore-pollen assemblages in surface soil of various vegetation in northern slope of the Tianshan Mountain.Scientia Geographica Sinica，1993，13(3):227-233.

［15］Yan S，Kong Z C，Yang Z J，Zhang Y，Ni J.Seeking relationship between vegetation and Picea pollen in surface soils of Xinjiang，northwestern China.Acta Ecologica Sinica，2004，24(9):2017-2023.

［16］Yang Z J，Kong Z C，Ma K P，Ni J.Study on surface pollen of vertical zone in the north slope of Tianshan Mountain//Abstracts presented at a meeting commemorating the 70th anniversary of the Botanical Society of China(1993—2003).Beijing:Advanced Education Press，2003:262-262.

［17］Comprehensive Expedition of Xinjiang，Chinese Academy of Sciences，Institute of Botany，CAS.Vegetation of Xinjiang and its Utilization.Beijing:Science Press，1978:80-91.

［18］Editorial Committee for Forests of Xinjiang.Forest of Xinjiang.Urumqi:Xinjiang People Press，Beijing:China Forestry Press，1989:123-124.

［19］Li W Y，Yao Z J.A study on the quantitative relationship between Pinu s pollen in surface sample and Pinu s vegetation.Acta Botanica Sinica，1990，32(12):943-950.

［20］Yan S.The discussion on the pollen of pine family in surface soil in Xinjiang.Arid Land Geography，1993，16(3):1-9.

［21］Li W Y.Quaternary Vegetation and Environment in China.Beijing:Science Press，1998:2-30，43-48.

［22］Li W Y.On dispersal efficiency of picea pollen.Acta Botanica Sinica，1991，33(10):792-800.

［23］Yang Z J，Zhang Y，Bi Z W，Yang Q H，Kong Z C，Yan S，Yan M J.Surface pollen distribution in the southern slope of Tianshan Mountains，Xinjiang.Arid Land Geography，2011，34(6):880-889.

［24］Luo C X，Zheng Z，Pan A D，An F Z，Beaudouin C，Huang K Y.Distribution of surface soil spore-pollen and its relationship with vegetation in Xinjiang，China.Arid Land Geography，2007，30(4):536-543.

［25］Zhang SR，Xu Q H，Nielsen A B，Chen H，Li Y C，Li M Y，Hun L Y，Li JY.Pollen assemblages and their environmental implications in the Qaidam Basin，NW China.Boreas，2012，41(4):602-613.

［26］Zhao Y，Li F R，Hou Y T，Sun JH，Zhao W W，Tang Y，Li H.Surface pollen and its relationships with modern vegetation and climate on the Loess Plateau and surrounding deserts in China.Review of Palaeobotany and Palynology，2012，181:47-53.

［27］Yan S，Xu Y Q.Spore-pollen association in surface-soil in Altay，Xinjiang.Arid Zone Research，1989，(1):26-33.

［28］Weng C Y，Sun X J，Chen Y S.Numerical characteristics of pollen assemblages of surface samples from the west Kunlun Mountains.Acta Botanica Sinica，1993，35(1):69-79.

［29］Sun X J，Du N Q，Weng C Y，Lin R F，Wei K Q.Palaeovegetation and paleoenvironment of Manasi Lake，Xinjiang，N.W.China during the last 14000 years.Quaternary Sciences，1994，(3):239-248.

［30］Van Campo E，Courc P，Sixuand H.Holocene environmental changes in Bangong Co basin(Western Tibet).Part 2:The pollen record.Palaeogeography，Palaeoclimatology，Palaeoecology，1996，120(1/2):49-63.

［31］Herzschuh U.Reliability of pollen ratios for environmental reconstructions on the Tibetan Plateau.Journal of Biogeography，2007，34(7):1265-1273.

［32］Zhang Y，Kong Z C，Wang G H，Ni J.Anthropogenic and climatic impacts on surface pollen assemblages along a precipitation gradient in northeastern China.Global Ecology and Biogeography，2010，19(5):621-631.

［33］Yang Z J.A study on Modern Palynology in the Northern Slope of Mid-Tianshan Mt，Xinjiang［D］.Beijing:Institute of Botany，CAS，2004.

［34］Zhang Y，Kong Z C，Ni J，Yan S，Yang Z J.Pollen record and environmental evolution of Caotanhu wetland in Xinjiang since 4550 cal.a BP.Chinese Science Bulletin，2008，53(7):1049-1061.

［35］Zhang Y，Yang Z J，Kong ZC，Yan S.Geochemical characteristics and its paleoenvironment of wetland sediment in Caotanhu wetland，Shihezi city in Xinjiang province of China.Scientia Geographica Sinica，2012，32(5):616-620.

［36］Xinjiang Institute of Archaeological，Shihezi Museum of Military Colony.Investigations of Cultural Relics in Shihezi.Cultural Relics of Xinjiang，1998，(4):54-64.

［37］The State Council Information Office of the People's Republic of China.History and Development of Xinjiang.Beijing:Newstar Press，2003.

參考文獻(xiàn):

［1］紀(jì)中奎，劉鴻雁.天山北坡瑪納斯河流域晚冰期以來植被垂直帶推移.古地理學(xué)報(bào)，2009，11(5):534-541.

［2］閆順.新疆第四紀(jì)孢粉組合特征及植被演替.干旱區(qū)地理，1991，14(2):1-9.

［5］胡汝驥.中國(guó)天山自然地理.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

［8］張蕓，孔昭宸，閻順，楊振京，倪健.天山北坡晚全新世云杉林線變化和古環(huán)境特征.科學(xué)通報(bào)，2006，51(12):1450-1458.

［9］趙振明，劉愛民，彭偉，計(jì)文化，李榮社，王毅智，朱迎堂.青藏高原北部孢粉記錄的全新世以來環(huán)境變化.干旱區(qū)地理，2007，30(3):381-391.

［10］蕭家儀，吳玉書，鄭綿平.西藏扎布耶鹽湖晚第四紀(jì)孢粉植物群的初步研究.微體古生物學(xué)報(bào)，1996，13(4):395-399.

［11］喻建新，劉愛民，黃永忠，盧定彪，牟世勇，岳龍，楊家祿.西藏羊湖地區(qū)近1.4萬年以來孢粉植物群及古氣候研究.植物學(xué)通報(bào)，2004，21(1):91-100.

［12］楊振京，徐建明.孢粉-植被-氣候關(guān)系研究進(jìn)展.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，26(Z1):73-81.

［13］馮曉華，閻順，倪健.新疆表土孢粉的植被定量重建.地理科學(xué)，2011，31(6):702-707.

［14］潘安定.天山北坡不同植被類型的表土孢粉組合研究.地理科學(xué)，1993，13(3):227-233.

［15］閻順，孔昭宸，楊振京，張蕓，倪健.新疆表土中云杉花粉與植被的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，24(9):2017-2023.

［16］楊振京，孔昭宸，馬克平，倪健.天山北坡植被垂直帶的表土花粉研究 //中國(guó)植物學(xué)會(huì)七十周年年會(huì)論文摘要匯編(1993-2003).北京:高等教育出版社，2003:262-262.

［17］中國(guó)科學(xué)院新疆綜合考察隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院植物研究所.新疆植被及其利用.北京:科學(xué)出版社，1978:80-91.

［18］ 《新疆森林》編輯委員會(huì).新疆森林.烏魯木齊:新疆人民出版社，北京:中國(guó)林業(yè)出版社，1989:123-124.

［19］李文漪，姚祖駒.表土中松屬花粉與植物間數(shù)量關(guān)系的研究.植物學(xué)報(bào)，1990，32(12):943-950.

［20］閻順.新疆表土松科花粉分布的探討.干旱區(qū)地理，1993，16(3):1-9.

［21］李文漪.中國(guó)第四紀(jì)植被與環(huán)境.北京:科學(xué)出版社，1998:2-30，43-48.

［22］李文漪.云杉花粉散播效率問題.植物學(xué)報(bào)，1991，33(10):792-800.

［23］楊振京，張蕓，畢志偉，楊慶華，孔昭宸，閻順，嚴(yán)明疆.新疆天山南坡表土花粉的初步研究.干旱區(qū)地理，2011，34(6):880-889.

［24］羅傳秀，鄭卓，潘安定，安放舟，Beaudouin C，黃康有.新疆地區(qū)表土孢粉分布規(guī)律及其與植被關(guān)系研究.干旱區(qū)地理，2007，30(4):536-543.

［27］閻順，許英勤.新疆阿勒泰地區(qū)表土孢粉組合.干旱區(qū)研究，1989，(1):26-33.

［28］翁成郁，孫湘君，陳因碩.西昆侖地區(qū)表土花粉組合特征及其與植被的數(shù)量關(guān)系.植物學(xué)報(bào)，1993，35(1):69-79.

［29］孫湘君，杜乃秋，翁成郁，林瑞芬，衛(wèi)克勤.新疆瑪納斯湖盆周圍近14000年以來的古植被古環(huán)境.第四紀(jì)研究，1994，(3):239-248.

［33］楊振京.新疆天山中段北坡地區(qū)現(xiàn)代孢粉學(xué)研究［D］.北京:中國(guó)科學(xué)院植物研究所，2004.

［34］張蕓，孔昭宸，倪健，閻順，楊振京.新疆草灘湖村濕地4550年以來的孢粉記錄和環(huán)境演變.科學(xué)通報(bào)，2008，53(3):306-316.

［35］張蕓，楊振京，孔昭宸，閻順.新疆石河子草灘湖濕地沉積物地球化學(xué)特征及其古環(huán)境分析.地理科學(xué)，2012，32(5):616-620.

［36］新疆文物考古研究所，石河子軍墾博物館.石河子市文物普查簡(jiǎn)報(bào).新疆文物，1998，(4);54-64.

［37］中國(guó)國(guó)務(wù)院新聞辦公室.新疆的歷史與發(fā)展.北京:新星出版社，2003.