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植硅体是植物生长过程中沉淀在植物细胞腔内或细胞间的非晶质二氧化硅矿物(Piperno,2006;温昌辉等,2018)。基于在草原植被判别及其可在砂质沉积中长期保存的优势,植硅体分析在草原区古植被重建工作中越来越受到学者们的关注(Bremond et al., 2005;Gu Yansheng et al.,2008;Novello et al.,2012;Blinnikov et al.,2013;顾延生等,2016;Gao Guizai et al.,2018a;刘林敬等,2018)。特定植硅体指数(如Ic指数、Iph指数、Fs指数和D/P指数等)也为古植被类型和变化过程的重建提供了判别依据(Rashid et al.,2019)。近十几年来,已有一些学者利用植硅体记录重建了松嫩草原(Gao Guizai et al.,2018a;Li Nannan et al.,2018)、黄土高原(吕厚远等,2003;Wang Hanlin et al.,2019)以及内蒙中东部草原(黄翡等,2004a)等地区的草原植被面貌。
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要客观、科学地解释地层沉积物中植硅体数据,将植硅体应用于古植被重建工作中,研究不同区域表土植硅体组合特征对环境因子的响应至关重要。目前,世界范围内的表土植硅体基础研究已经取得了显著的成果(王永吉等,1993; Gallego et al.,2004;Thorn,2006;Barboni et al.,2007;Bremond et al.,2008;Blinnikov et al.,2013;Watling et al.,2016;Novello et al.,2017),这使我们对不同地区表土植硅体的形态、组合特征以及与植被和气候的关系有了初步的了解。但从全球范围看,开展表土植硅体分析的区域还十分有限(温昌辉等,2018),就我国而言,表土植硅体的数量累计不超过900个地点(温昌辉等,2018),且研究区域分布不均,已有的研究多见于东北地区(张新荣等,2006, 2007;郭梅娥等,2012;Gao Guizai et al.,2018b)、青藏高原(安晓红等,2010;An Xiaokong et al.,2015)、黄土高原(Zuo Xinxin et al.,2014)、东部地区(伦子健等,2016;刘红叶等,2017)和内蒙古中东部(黄翡等,2004b;Sun Chongxiao et al.,2021),对于其他地区,表土植硅体研究工作仍然较少,因此对于这些区域还需要深入开展植硅体基础研究,从而弥补我国植硅体研究的空白区。
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河北坝上地区是我国典型的生态脆弱区,草原植被退化成为影响当地发展的重大生态环境问题之一(Zhao Wenzhi et al.,2005)。目前尚未有坝上地区表土植硅体基础研究的报道,其组合特征与气候环境意义尚不清晰。本文通过对坝上地区表土植硅体的详细鉴定、统计和分析,旨在查明该地区表土植物硅体形态及组合特征,进而探讨不同类型植硅体对温度和降水的响应规律,以期为古植被和古环境重建提供基础资料。
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1 研究区概况
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坝上地区是河北北部高原区的统称,经纬度为113°50′~118°00′E、40°58′~42°42′N,地势南高北低,海拔高度范围为1350~1600m。其北部、西部与内蒙古接壤,南依燕山山地,东靠大兴安岭余脉,处于内蒙高原南缘,属于河北省向内蒙古高原过渡的地带,是我国农牧交错带的重要组成部分,具有典型的气候环境敏感性和生态脆弱性。该区总面积约18200km2,行政区划上包括张家口市的张北、沽源、康保3县的全部和尚义、丰宁、围场3县的一部分(图1)。
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坝上地区属于温带大陆性气候与季风气候过渡带,冬季受蒙古高压控制,气候寒冷干燥,夏季来自海洋的暖湿气团对该区域影响较小,炎热少雨。根据坝上地区10个气象站点近60年的气象数据显示,该区年平均气温2~5℃,温度由西向东逐渐降低,大风日60~90天;降水主要集中在7~9月,年均降水量260~400mm,由西北向东南逐渐减少;年蒸发量1700~1800mm,为降水量的4~5倍。
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坝上地区的地带性植被是草甸草原,主要包括11个群落类型,分别为隐子草草原、羊草草原、针茅草原、赖草草原、杂草草丛、锦鸡儿灌草丛、蒿类草原、疏林草地、寸草草原、其他灌草丛和芨芨草草丛(Zhao Yongjie et al.,2022)。土壤以栗钙土、栗钙土性土、沼泽土为主,在天然次生林地带有少量褐土和棕壤分布。
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2 材料与方法
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2.1 样品采集
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项目组于2015年8月对坝上地区现代植物群落进行了调查,并采集表土样品103个(图1,附表1,http://www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202200699&flag=1),每个样品均选择在受人类活动影响较小的区域内。具体的采样方法如下:选取具有代表性的1m×1m的植物群落样地,对样地周围的植物群落进行调查后,去除所有植物,然后按照梅花点法分别在样方的四角和中心取表层1~2cm的表土样品,汇合为一个样品后放入采样袋中,在采样袋上记录采样点编号及采样日期。
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图1 河北坝上地区位置(a)和采样点分布图(b)
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Fig.1 Location of the study area (a) and distribution of sample sites (b) in Bashang area, Hebei Province
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2.2 植硅体分析
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植硅体的处理和鉴定是在中国地质调查局第四纪年代学与水文环境演变重点实验室完成。植硅体提取采用常规重液浮选法,主要参照Piperno(2006)即称取5g烘干后的土壤样品放入50mL离心管中,加入30%H2O2溶液去除有机质,加入10%HCL溶液去除碳酸盐,加入1粒指示性孢子片,搅拌使孢子片充分溶解,用比重为2.35g/cm3的ZnBr2重液浮选,清洗干净后用中性树脂制成固定玻片。植硅体鉴定在Olympus BX53光学显微镜下放大600倍鉴定统计,每个样品统计植硅体350粒以上。参考王永吉等(1993) 对植硅体的分类与命名及ICPN1.0(International Phytolith Code Nomenclature1.0)的命名建议,对实验中鉴定到的植硅体进行命名。统计好后植硅体分别计算百分比及浓度。
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2.3 气象数据获取与处理
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本文所使用的气象数据是由中国气象数据共享服务网提供,根据坝上地区的10个气象站点(其中多伦县、化德县、张北县为基准站点,其余7个县(旗)为一般站点)1960~2018年逐月平均气温和降水量数据,计算各站点的年均气温和降水量。利用ArcGIS软件采用克里金模型数据插值法获得采样点年均温、年降水。为了探讨植硅体空间分布与气候之间的关系,本文进一步根据研究区温度与降水的配比关系,并考虑到不同气候区样品的分布情况,以温度2.5℃和降水370mm为界,对坝上地区进行气候分区,分为以下4个气候小区(图2):
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气候小区Ⅰ—暖湿区(年均温＞2.5℃,年均降水＞370mm):平均温度和平均降水量分别为3.02℃和383.6mm,主要分布在研究区的西南部和东北部,包括张北县、尚义县和多伦县的东部。
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气候小区Ⅱ—暖干区(年均温＞2.5℃,年均降水＜370mm):平均温度和平均降水量分别为2.96℃和333.9mm,主要分布在研究区的西北部,包括化德县及其南部区域。
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气候小区Ⅲ—冷干区(年均温＜2.5℃,年均降水＞370mm):平均温度和平均降水量分别为2.25℃和384.5mm,分布在中部偏南的区域,包括太仆寺旗、沽源县和多伦县。
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图2 坝上地区以温度2.5℃和降水370mm划分的气候分区
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Fig.2 Climatic zones in Bashang area based on temperature of 2.5℃ and precipitation of 370mm
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气候小区Ⅳ—冷湿区 (年均温＜2.5℃,年均降水＜370mm):平均温度和平均降水量分别为2.27℃和355.2mm,分布在中部北部区域,包括康保县、正镶白旗和正蓝旗。
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2.4 表土植硅体组合PCA分析
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为明确植硅体组合与温度、湿度之间的关系,本文采用主成分分析(Principal components analysis,PCA)对主要植硅体类型的百分含量进行分析。PCA第一轴和第二轴的环境解释量分别为30.8%和22.7%,共解释53.5%的变化信息,由此说明植硅体组合主要受第一轴和第二轴的环境因子控制。
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从PCA分析结果来看(图3),冷湿区和暖湿区大部分样品主要分布于第一轴负半轴,而暖干和冷干区大部分样品主要分布于第一轴正半轴,表明PCA第一轴代表了研究区湿度梯度;暖干区和暖湿区大部分样品主要分布于第二轴负半轴,而冷湿和冷干区大部分样品主要分布于第二轴正半轴,表明PCA第二轴代表了研究区温度梯度。扇型和棒型植硅体位于第一象限的冷干气候区,尖型、块状、扁平状、帽型、齿型、鞍型和哑铃型植硅体位于第三象限的暖湿气候区。
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图3 坝上地区主要植硅体类型与样品点的PCA分析
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Fig.3 PCA of main phytolith types and sample sites in Bashang area
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3 结果与讨论
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3.1 表土中典型的植物硅空间分布特征及其与植被关系
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对坝上地区103个表土样品中的植硅体进行分析,大多数采样点植硅体含量较高,且类型较为丰富,共鉴定出14种植硅体类型,分别为:棒型(光滑棒、刺棒、突起棒、扁棒、波状棒、凹口棒、树突棒、牛角棒)、尖型(普通尖型、长尖型、盾状、小毛发状)、帽型、鞍型、哑铃型、齿型、块状(立方体、不规则块状、多面块状)、扁平状(正方形、长方形、不规则扁平状)、扇型、三棱柱型、锥骨状、导管型、弓型和特殊型,此外,不同样品中还包含数量不等的海绵骨针(图4)。在这14种植硅体类型中,棒型和尖型占绝对优势,其平均百分含量之和可高达63.96%;块状、扁平状次之,平均百分含量分别为12.17%和10.84%;扇型、帽型和齿型的含量较低;其他类型的植硅体,如锥骨状、导管型、弓型和特殊型的含量极少,平均含量不足1%,而且仅在个别样品中零星出现,总体上表现为棒型＞尖型＞块状＞扁平状＞扇型＞帽型＞齿型＞鞍型＞哑铃型＞其他类型(表1)。与我国东北地区(张新荣等,2006, 2007;郭梅娥等,2012;Gao Guizai et al.,2018b;刘洪妍等,2019)、内蒙古草原中东部(黄翡等,2004b)、贡嘎山(安晓红等,2010)和神农架大九湖湿地(伦子健等,2016)的表土植硅体类型相比,坝上地区短细胞植硅体的百分含量普遍偏低。Sun Chongxiao et al.(2021)对研究区北部锡林郭勒草原的34块表土植硅体进行分析,结果同样表明短细胞植硅体(鞍型和哑铃型)含量极低,这与本文的研究结果一致。
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图4 坝上地区表土中典型植硅体形态特征
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Fig.4 Topsoil phytoliths morphotypes in Bashang area
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(a)—鞍型;(b1)、(b2)—帽型;(c)—哑铃型;(d)—齿型;(e1)~(e3)—扁平状;(f1)~(f3)—块状;(g1)~(g3)—棒型;(h1)~(h4)—尖型;(i1)、(i2)—扇型;(j)—导管型;(k)—海绵骨针;标尺为10 μm
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(a)—Saddle; (b1), (b2)—rondel; (c)—bilobate; (d)—trapeziform; (e1)~(e3)tabular; (f1)~(f3)—blokcy; (g1)~(g3)—elongate; (h1)~(h4)—labular; (i1), (i2)—cuneiform; (j)—conduit; (k)—sponge spicule; scale bar is 10 μm
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根据现代植物群落调查结果显示,坝上地区草原植被组成以多种禾本科为主,可分为4种主要的草原类型,分别为:根茎禾草类草原(寸草草原、赖草草原和羊草草原)、丛生禾草类草原(隐子草草原、芨芨草草丛和针茅草原)、杂草类草原(稀林草地、杂草草丛和其他灌草丛)和非禾本建群草原(锦鸡儿灌草丛和蒿类草原)。杂草类草原和非禾本建群草原群落植硅体组合中含量较多的是棒型、尖型、块状和扁平状(图5),这些植硅体类型主要归于禾本科和莎草科类,如棒型植硅体,属于长细胞植硅体类型,起源于禾本科表皮长细胞;尖型植硅体,属于毛状细胞植硅体类型,起源于禾本科和莎草科的刺状细胞(Carnelli et al.,2004;黄翡等,2004c;刘洪妍等,2019)。因此可以认为坝上地区杂草类和非禾草群落植硅体组合特征很大程度上受植物群落内植硅体产量相对较高的禾本科植物的影响。根茎禾草类草原和丛生禾草类草原中植硅体组合即存在相似性又具有一定的差异性。两者优势植硅体类型一致,仍以棒型、尖型、块状和扁平状为主,但相对于根茎禾草类草原,丛生禾草类草原中尖型和扁平状植硅体含量相对较小,而棒型和块状植硅体含量则相对较多(图5)。此外,一些具有特定指示意义的植硅体类型在不同草原类型中的含量也存在一定差异,尤其是鞍型和哑铃型植硅体含量在丛生禾草类草原中相对较高。这是由于丛生禾草类草原的主要建群种多为针茅属和隐子草植物,针茅属和隐子草植物分别隶属于早熟禾亚科和画眉草亚科,早熟禾亚科会产生独特的针茅哑铃型(黄翡等,2004a),而画眉草亚科主要产生的是短鞍型和哑铃型(Esteban et al.,2017)。
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图5 坝上地区不同草原类型植硅体百分含量箱型图
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Fig.5 Box plots of percentages of phytoliths in different grassland types of Bashang area
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3.2 不同气候分区表土植硅体组合特征
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根据坝上地区不同样点表土植硅体的变异系数可知,棒型和尖型百分含量的变异系数相对较小,分别为26.74%和22.78%,而其他植硅体类型的变异系数均接近或超过50.00%(表1),表明坝上地区不同样点表土植硅体的组合特征存在较大差异。采用克里金插值方法对不同采样点表土不同类型植硅体百分含量进行空间插值,获得坝上地区表土植硅体百分含量的空间分布图(图6)。由图6可见,棒型植硅体在研究区的中部和东北部百分含量相对较大,而在西南部百分含量相对较小,结合研究区温度等值线可以看出,棒型植硅体主要分布在温度相对较低的区域。尖型植硅体百分含量在研究区东南部相对较高,而在西北部相对较低,这些区域温度较低而降水较大,可以指示冷湿的气候环境。块状植硅体在温度相对较高的区域百分含量较高,而扇型植硅体在温度相对较低的区域百分含量较小,由此表明块状和扇型主植硅体主要分布在温暖的环境。扁平、帽型、齿型和鞍型植硅体在研究区并未随温度或降水表现出明显的空间差异性,表明其受到温度或降水的影响程度较弱,或着研究区温湿梯度较小导致这几种类型的植硅体百分含量变化不明显。但值得注意的是,齿型植硅体在康保县附近其百分含量异常升高,而该区域是研究区气候最为寒冷的区域,年均温不足2℃,因此推测齿型植硅体主要分布在较为寒冷的环境。鞍型植硅体百分含量在研究区的西部相对较大,尤其是西北部正镶白旗附近异常升高,正镶白旗年均温2.5℃,年降水量351mm,与研究区温度降水相对比可以看出,鞍型主要分布在温暖干旱的环境。
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为了更进一步地识别本研究区对温度和降水比较敏感的植硅体类型,我们分别探讨暖湿区、暖干区、冷干区和冷湿区4个气候小区中不同类型植硅体的变化特征。由图7可以看出,在暖湿区,植硅体浓度与年均温呈显著的负相关关系(r2=0.77),年均温在2.5~2.6℃之间时,植硅体浓度最大,平均可达29720粒/g;年均温在2.6~3.7℃之间时,植硅体浓度相对较小,仅为11380粒/g;鞍型和块状随温度和降水变化较为明显,即在年均温相对较高且降水量相对较高的区域,其百分含量相对较大,反之在年均温相对较低且降水量相对较低的区域,其百分含量相对较小;哑铃型和三棱柱型与鞍型和块状变化趋势相反,在年均温相对较低且降水量相对较低的区域,其百分含量相对较大;除鞍型、块状、哑铃型和三棱柱型外,其他植硅体类型百分含量在不同样点之间波动频繁,但没有明显的变化趋势。由此说明,在暖湿区,鞍型、块状、哑铃型和三棱柱型对气候响应较为敏感。
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在暖干区,除各别样点外,降水与温度基本呈现出“冷干-暖湿”的配置模式。植硅体浓度在该气候区中没有呈现出明显的变化趋势,齿型和帽型百分含量随着温度和降水的增高表现出波动增加的变化趋势,而扇型和扁平状呈现出波动减小的变化趋势,其他类型植硅体百分含量的变化规律不明显。
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图6 坝上地区表土典型植硅体(a、b)百分含量的空间分布图.(a)中黑色闭合曲线代表年均温等值线; (b)中黑色闭合曲线代表年平均降水等值线
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Fig.6 Spatial distribution of typical phytoliths (a, b) in the topsoil of Bashang area.The black closed curves in (a) represents the annual mean temperature contours and the black closed curves in (b) represents the annual mean precipitation contours
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图7 坝上地区不同气候分区表土植硅体百分含量
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Fig.7 The percentage of topsoil phytolith in different climatic zones of Bashang area
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在冷湿区,降水与温度呈现出“冷湿-暖干”的配置模式,不同样点之间各类型植硅体的百分含量存在差异。在年均温相对较小,降水相对较大的区域,表土中棒型含量相对较高,而鞍型、哑铃型和三棱柱型含量相对较低;随着年均温的逐渐升高和降水量的逐渐减小,棒型百分含量呈波动减小的趋势,而鞍型、哑铃型和三棱柱型百分含量逐渐升高,且在位于最大年均温和最小年降水量的区域其含量达到最大值;其他类型植硅体百分含量随温度和降水的变化不明显。
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在冷干区,植硅体浓度与年均降水量呈正相关关系,即年均降水量较大时,植硅体浓度升高;反之,植硅体浓度相对较小。在温度相对较低的区域,尖型、块状百分含量相对较高,而扇型、哑铃型和三棱柱型百分含量相对较低。随着温度的逐渐升高,尖型、块状百分含量呈现出波动减小的变化趋势,扇型、哑铃型和三棱柱型百分含量波动增加,其他植硅体类型的百分含量没有明显的变化趋势。
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3.3 不同类型植硅体的环境指示意义
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通过对暖湿区、暖干区、冷湿区和冷干区表土植硅体的组合特征对比发现(表2),其既存在共性,又具有一定的差异。其相同之处在于不论在何种温度和降水的配比下,棒型和尖型占绝对优势,而鞍型、哑铃型和三棱柱状的百分含量最小。不同气候分区之间棒型和尖型百分含量的差异最小,其变异系数小于10%,而哑铃型和三棱柱状百分含量的变异系数相对较大, 介于40%~45%之间,其他类型植硅体的变异异系数集中在10%~20%之间。由此说明,不同气候分区之间的植硅体类型百分含量差异较小。
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图8 坝上地区不同气候分区表土植硅体浓度和不同类型植硅体百分含量(a~i)
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Fig.8 Topsoil phytolith concentration and percentage of different types of phytolith in different climatic zones (a~i) of Bashang area
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如图8所示,植硅体浓度在冷湿区最大,平均为22090粒/g;其次是暖湿区和冷干区,二者浓度接近,分别为17800粒/g和17840粒/g;暖干区植硅体浓度相对较小,仅为13310粒/g。棒型的百分含量在相对较冷的区域明显升高,其百分含量分别为37.40%和36.37%,相对较冷的区域与相对较暖的区域差异可达5.83%,故推测棒型对温度的变化比较敏感,且越冷的区域棒型的百分含量越大。
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尖型的百分含量在暖干区和冷湿区相对较大,其平均百分含量分别为31.01%和31.07%,暖湿区次之,冷干区最小。尖型在暖湿区、暖干区和冷湿区虽然存在一定的差异,但其百分含量较为接近,最大差异仅为2.07%,而在降水相对较大的区域(暖湿区和冷湿区)和降水相对较小的区域(暖干区和冷干区),尖型百分含量差异相对较大。由此推测尖型在本研究区可能对降水响应较为敏感,且越湿的区域尖型的百分含量越多。
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块状百分含量在暖湿区显著大于其他气候区,与暖干区、冷湿区和冷干区的差异分别为3.50%、2.67%和3.71%。通过对比不同气候区块状的百分含量可知,在降水量较为接近的区域,暖湿区块状的百分含量大于冷湿区,暖干区大于冷干区;在温度较为接近的区域,暖湿区块状的百分含量大于暖干区,冷湿区大于冷干区。由此可知,在相对较暖且相对较湿润的区域,块状百分含量相对较大,由此推测块状对温度和降水都有响应,且在暖湿区,其百分含量较大。
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扁平状百分含量在暖干区最大,冷干区次之,暖湿区和冷湿区其含量相对较小。暖干区扁平状百分含量与暖湿区、冷湿区和冷干区的差异分别为3.80%、3.41%和2.45%。对于扇型和鞍型来说,从暖湿区、暖干区、冷湿区到冷干区,二者的百分含量呈现出先减小后增加的变化趋势,即二者的百分含量均在暖湿区达到最大值,其中扇型的百分含量分别是5.39%、3.93%、2.56%和4.88%,不同气候区扇型百分含量的最大差异为2.83%;鞍型的百分含量分别是1.10%、0.92%、0.69%和0.93%,不同气候区鞍型百分含量的最大差异为0.41%。
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帽型百分含量在暖湿区相对较大,而在其他气候区相对较小,且差异较为接近,从暖湿区、暖干区、冷湿区到冷干区,帽型的百分含量分别为4.41%、2.98%、3.02%和3.15%。在暖湿区,鞍型百分含量相对较大的区域主要位于安固里淖附近,其周边植被类型明显区别于其他区域,因此帽型可能在此区域受气候影响的程度要小于其他影响因素(如植被类型等)。齿型从暖湿区、暖干区、冷湿区到冷干区,其百分含量呈现出先增加后减小的变化趋势,在冷湿区齿型百分含量达到最大值,与暖湿区、暖干区和冷干区的差异分别为0.71%、0.47%和0.64%。
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由上述分析可以得知,在研究区,棒型在相对较冷的区域其百分含量相对较大,而扇型、扁平状和鞍型在相对较暖的区域其百分含量相对较大;尖型适宜于相对较湿的区域;块状适宜于相对暖湿的区域;齿型适宜于相对冷湿的区域。王永吉等(1993)对我国表土植硅体进行分析研究表明,扇型和方型植硅体主要分布在我国东南地区,是指示温暖气候的植硅体类型;鞍型植硅体主要分布在我国南方,是指示干热气候的植硅体类型;哑铃型植硅体主要在我国温暖干旱的区域分布较多;棒型、尖型、齿型和帽型植硅体主要分在我国西北、北方和东部地区,是指示寒冷气候的植硅体代表类型。与本研究区相比较,尖型植硅体指示的气候环境存在一定的差异,主要体现在尖型植硅体含量较高的区域,气候较为湿润。本研究认为造成这种差异的原因主要与植物群落类型有关。尖型植硅体除了起源于禾本科的刺状细胞,还起源于莎草科的刺状细胞(Carnelli et al.,2004),莎草科在研究区主要分布在浑善达克内湖泊湿地周边以及西部察汗淖和安固里淖周边,因此尖型植硅体在研究区内的分布主要取决于该地区莎草科优势植物的群落类型。
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4 结论
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坝上地区表土中共鉴定出植硅体类型14种,其中以棒型和尖型为主,块状、扁平状次之,扇型、帽型和齿型的相对较低,其他类型均较小。不同类型植硅体的空间分布敏感响应于温度和降水,棒型植硅体在相对温度较低的区域其含量相对较高,尖型在温度较低而降水较大的区域其含量相对较高,块状和扇型植硅体主要分布在温暖的环境。
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以温度2.5℃和降水370mm为界,将坝上地区分为暖湿区、暖干区、冷湿区和冷干区。根据各气候区植硅体的百分含量变化特征,可以看出棒型对温度的变化比较敏感,且越冷的区域棒型的百分含量越高;尖型对降水响应较为敏感,且越湿的区域尖型含量越高;块状对温度和降水都有响应,且在暖湿区,其百分含量较大;扇型、扁平状和鞍型在相对较暖的区域其百分含量相对较大;齿型适宜于相对冷湿的区域。
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摘要
了解不同区域表土植硅体组合特征及其对气候环境的响应过程,是利用植硅体指标恢复古植被和古气候的基础。本文通过对河北坝上地区103块表土植硅体的分析鉴定,共统计出棒型、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14种植硅体类型,其中植硅体类型主要以棒型和尖型为主,而短细胞植硅体的含量较少。通过研究区相对暖湿区、暖干区、冷湿区和冷干区的表土植硅体组合特征对比发现,在相对较冷的区域棒型量含量较高,在相对较暖的区域扇型、扁平状和鞍型含量较高,在相对较湿的区域尖型含量较高,在相对暖湿的区域块状含量较高,在相对冷湿的区域齿型含量较高,这表明研究区表土植硅体组合特征对气候环境响应较为敏感。本研究成果可为重建坝上地区古植被和古气候提供基础资料。
Abstract
Understanding the topsoil phytoliths assemblages in different regions and their response to climate change, is the basis for using phytolith indices to recover paleovegetation and paleoclimate. The phytolith assemblages were analysed based on 103 topsoil samples from the Bashang area, Hebei Province, and classified into 14 types, including elongate, lanceolate, rondelle, saddle, bilobate, serrated, clumpy, flat, bulliform, prism, vertebrate, conduit, bow type, and special types. The phytolith assemblages mainly consist of elongate and lanceolate types, while short-celled phytolith types were scarce. A comparison of the topsoil phytolith assemblages in the relatively warm-humid, warm-dry, cold-humid and cold-dry zones of the study area, which revealed that the higher content of elongate types in cold zone, while the contents of bulliform type, flat type and saddle types were higher in warm zone. The lanceolate type, clumpy type and serrated type were dominant in the wet zone, warm-wet zone and cold-wet zone, respectively. This indicated that the topsoil phytolith assemblages in Bashang area were sensitive to the annual temperature and precipitation. This case study could be used as a baseline for interpreting fossil phytolith assemblages for palaeovegetation and palaeoclimate reconstruction in the Bashang area.
Keywords
Bashang area ； topsoil ； phytolith ； spatial distribution ； environmental significance
