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(wèn)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(lèi)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(lèi)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(shuō)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(kāi)創(chuàng)了天山北坡的表土花粉研究工作，為后來(lái)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(guò)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(lèi)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(lèi)型，從下至上可分為:典型荒漠帶、蒿屬荒漠帶、森林草原過(guò)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(méi)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(guò)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(lèi)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(lèi)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(jiàn)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(lèi)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(jiàn)少量的禾本科和石竹科(Caryophyllaceae)花粉。該帶的孢粉種類(lèi)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(lèi)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(guò)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(jiàn)少量禾本科、菊科(Compositae)、石竹科等。盡管該帶較帶I的孢粉種類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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?。帶I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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(guò)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(kāi)始降低。在海拔1350—1600 m，是大多種類(lèi)花粉含量急劇變化的過(guò)渡帶，由于處于云杉林線(xiàn)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(jiàn)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(méi)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(xiàn)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(guò)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(guò)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(guò)渡帶百分含量仍然超過(guò)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(shuō)法。

A/C比值在花粉研究中的應(yīng)用越來(lái)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(guò)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(lái)區(qū)分溫帶草原和沙漠，并且可以用來(lái)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(lèi)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(lèi)干擾較嚴(yán)重，分布有人工種植的楊樹(shù)，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(lèi)活動(dòng)，在人類(lèi)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(wèn)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(xiàn)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(lèi)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(jiàn)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(kāi)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(lái)，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)刂脖唬谝欢ǔ潭壬线€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(guān)的恢復(fù)古植被景觀(guān)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(lái)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(guān)，盡管濕地周?chē)髤^(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(kāi)墾歷史遠(yuǎn)從西漢屯田戍邊開(kāi)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(kāi)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(kāi)，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(jiàn)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(lái)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(lèi)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(shuō)明人們?cè)陂_(kāi)墾選址的時(shí)候考慮到了地下水位的問(wèn)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(guān)已經(jīng)少見(jiàn)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(shuō)明不同程度的開(kāi)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(wú)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(lái)了解開(kāi)墾深度，從而對(duì)開(kāi)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(guò)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(lèi)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(shuō)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(kāi)墾也有一定的參考價(jià)值。

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