河北圍場(chǎng)御道口地區(qū)中全新世以來(lái)古植被與古氣候演變

劉永慧等

摘要：通過(guò)對(duì)河北壩上圍場(chǎng)御道口牧場(chǎng)剖面高分辨率孢粉分析，探討了圍場(chǎng)御道口地區(qū)6000年（底部14C測(cè)年為5.7 ka B.P.）以來(lái)氣候與環(huán)境變遷。區(qū)域孢粉組合綜合反映了該地區(qū)6000年以來(lái)氣候經(jīng)歷了涼略濕-涼干-溫略濕-溫濕-溫略濕-溫濕-涼略干七次明顯變化，植被面貌為以松和蒿屬為主要建群種的針葉林-草原植被，林中伴生少量樺、櫟等闊葉樹(shù)及灌木。研究區(qū)的總體氣候變化規(guī)律可與全新世我國(guó)其他地區(qū)較好對(duì)應(yīng)。

關(guān)鍵詞：古植被；古氣候；孢粉組合；全新世；河北圍場(chǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：P532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1683（2014）01-0069-04

全新世氣候與環(huán)境變化同人類(lèi)生存發(fā)展關(guān)系密切，因此研究程度也相對(duì)較為深入。前人通過(guò)對(duì)生物群遷徒、河湖縮張、海平面升降、冰川進(jìn)退以及考古遺址變化等方面的研究^[1-2]，總體認(rèn)為全新世經(jīng)歷了變化幅度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣的大暖期氣候事件，但在不同地區(qū)卻有其特殊的表現(xiàn)形式^[1-2]，其中全新世中期是一個(gè)氣候變化與古文化發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折時(shí)期，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的相互作用影響較大^[3-4]。

壩上高原圍場(chǎng)御道口地區(qū)，是我國(guó)北方典型的農(nóng)牧交錯(cuò)帶，其植被對(duì)于防止水土流失、作為天然屏障（保護(hù)京、津、冀地區(qū)）的生態(tài)作用十分重要^[5]，目前由于受人類(lèi)活動(dòng)的影響，本區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重的破壞后，退化為灌叢草原^[6]。前人在壩上高原運(yùn)用巖相特征和地球化學(xué)指標(biāo)對(duì)全新世進(jìn)行過(guò)氣候與環(huán)境演變的研究^[7-9]，但高分辨率孢粉分析仍較欠缺。本文試圖通過(guò)對(duì)圍場(chǎng)御道口剖面的高分辨率的孢粉分析，運(yùn)用將古論今方法，恢復(fù)御道口地區(qū)近6000年以來(lái)的古氣候與古環(huán)境演變特征。

1 研究區(qū)概況

御道口位于河北承德市圍場(chǎng)縣西北部的塞罕壩上地區(qū)，地理坐標(biāo)為北緯42°25′-42°27′N(xiāo)，116°46 ′-117°26′ E，海拔高度1 230～1 820 m（圖1），是內(nèi)蒙古高原與冀北山地過(guò)渡地帶，受第三紀(jì)以來(lái)喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)影響，形成了由西北向東南低傾斜的壩上高原地貌景觀。

研究區(qū)屬于溫帶向寒溫帶過(guò)渡、半干旱向半濕潤(rùn)過(guò)渡的大陸性季風(fēng)型高原山地氣候，冬季受西伯利亞高壓控制，季風(fēng)影響特別強(qiáng)烈，風(fēng)力較大，多風(fēng)沙，極其酷寒干燥，1月平均氣溫-13.20 ℃，極端最低氣溫-42.90 ℃；夏季涼爽無(wú)暑熱，7月平均氣溫20.70 ℃，日照充足；區(qū)內(nèi)年平均氣溫在14 ℃～4.0 ℃之間，年降水量在380～460 mm之間，年蒸發(fā)量1 557 mm，>10 ℃積溫1 608 d。

本區(qū)水系發(fā)育，有天然淡水湖21個(gè)，泉水47處，小灤河發(fā)源于塞罕壩林場(chǎng)西南流經(jīng)御道口牧場(chǎng)，屬常年河，雨季河流水量增大，下切侵蝕強(qiáng)烈，形成眾多峽谷，較寬的谷地二側(cè)坡地有坡積、洪積物及風(fēng)成的黃土。區(qū)內(nèi)森林植被保存較好，典型性植被為草甸草原及落葉闊葉林。主要的針葉樹(shù)種有油松（Pinus tabulaeformis）、華北落葉松（Larix olgensis），同時(shí)闊葉林白樺（Betula platyphylla）、棘皮樺（Betula dahurica）、紫椴（Tilia amurensis）、核桃楸（Juglans mandshurica）、楊樹(shù)（Populus spp）、柳樹(shù)（Salix spp.）、蒙古櫟（Quercus mongolica）、槭樹(shù)（Acer spp.）等也生長(zhǎng)繁茂。由于山地海拔高度的變化造成水熱條件差異，區(qū)內(nèi)植被垂直分帶呈現(xiàn)出低山落葉闊葉灌叢帶、中山落葉闊葉林帶和亞高山草甸帶^[10]。

4 植被與環(huán)境變化

從上述孢粉分析結(jié)果可得，圍場(chǎng)御道口剖面沉積物孢粉多數(shù)階段以草本植物占優(yōu)勢(shì)，草本植物孢粉組合中以莎草科、藜、蒿為主；其次為喬木植物，喬木植物花粉以針葉喬木松屬為主。其中松、藜、蒿花粉產(chǎn)量相對(duì)較高，具有超代表性；莎草科植物分布范圍很廣，草原、湖濱、河谷以及林下都可見(jiàn)到，其高含量可指示環(huán)境濕度增加；喬木植物中松屬和樺較為常見(jiàn)，其增多可反映水熱條件相對(duì)較好。闊葉喬木要求氣候更為溫暖濕潤(rùn)，因此，闊/針比例的變化又可反映氣候冷暖變化，即針葉樹(shù)種增多而闊葉樹(shù)減少，可反映氣候趨于變冷^[12]。由于本區(qū)地形變化較大，山地至丘陵及山麓、河谷階地、漫灘地帶，植被水平與垂直分帶存在差異性，因此沉積物中的孢粉是代表區(qū)域性綜合特征。根據(jù)以上7個(gè)孢粉組合帶特征，將圍場(chǎng)御道口地區(qū)自中全新世以來(lái)的植被演替與環(huán)境變化對(duì)應(yīng)地劃分為7個(gè)階段。

第一個(gè)階段（5 692～5 356 a B.P.）：從孢粉組合特征可推測(cè)當(dāng)時(shí)圍場(chǎng)御道口地區(qū)的植被面貌為疏林草原：在廣闊的山間湖盆上分布著由蒿屬、藜科、禾本科和豆科等中旱生草本植物組成的溫性草原，在河漫灘和沼澤濕地生長(zhǎng)著莎草科、蒿屬等植物，在周?chē)牡蜕角鹆甑貛Я阈堑厣L(zhǎng)有一些櫟和樺木，較高山地可能發(fā)育小片森林，反映氣候?yàn)闆雎詽?。此期正? 500 a B.P.前后氣候轉(zhuǎn)變時(shí)期，世界上許多地區(qū)都表現(xiàn)為氣候變冷^[4]，在中國(guó)地區(qū)也有較為明顯的降溫反映^[1]，在考古學(xué)上稱此階段為仰韶中期的寒冷期^[13]。

第二階段（5 356～4 684 a B.P.）：孢粉組合中針葉喬木植物松屬花粉含量增加，闊葉喬木樺屬相對(duì)減少，莎草科植物為代表的濕生草本植物也相對(duì)減少，但總體上仍是疏林草原植被景觀，反映的氣候特征為涼干。翟秋敏^[8]在研究壩上高原安固里淖地球化學(xué)特征與環(huán)境變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，在5 137～4 617 a B.P.氣候相對(duì)干旱。

第三階段（4 684～3 424 a B.P.）：闊葉喬木植物樺木屬、櫟屬和鵝耳櫪迅速增加，草本植物相對(duì)減少，喬木植物逐漸增加，表明氣候變得相對(duì)溫略濕，有利于喬木生長(zhǎng)的水份和熱量得到改善，森林面積擴(kuò)張，草原收縮，植物種類(lèi)繁盛。

第四階段（3 424～2 210 a B.P.）：?jiǎn)棠局参锖筒荼局参镏械闹泻瞪参镦叻酆孔兓淮?，但喜溫濕的闊葉喬木增多，且濕地上的莎草科植物增加，反映出氣候轉(zhuǎn)變?yōu)闇貪瘛?北京昆明湖沉積物中孢粉、炭屑及燒失量指標(biāo)所反映的氣候特征與歷史文獻(xiàn)中所揭示的特征為商周干涼氣候^[14]，與本區(qū)存在差異。

第五階段（2 210～1 657 a B.P.）：?jiǎn)棠局参镆葬樔~樹(shù)松為主，喜溫濕的闊葉樹(shù)樺屬、櫟屬減少，濕生草本莎草科又大量出現(xiàn)，喜溫干的草本植物蒿屬、藜科和菊科相反減少，反映氣候?yàn)闇芈詽?，與北京西山地區(qū)氣候特征和歷史記載的秦漢溫暖期表現(xiàn)一致^[14]。

第六階段（1 657～947 a B.P.）：?jiǎn)棠局参镌龆?，尤以松屬占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，闊葉喬木繼續(xù)減少，草本植物比例減少，森林面積擴(kuò)張。推測(cè)此期溫濕狀況繼續(xù)好轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)出溫濕氣候。相關(guān)研究表明，1 000 a A.D.在內(nèi)蒙岱海地區(qū)出現(xiàn)干燥期，中世紀(jì)出現(xiàn)溫暖期^[15]。

第七階段（947 a B.P.至今）：此期喬木植物仍以松為主，喜冷濕的冷杉和云杉變化不明顯，耐干旱的草本植物麻黃和蒿略有增加，反映的氣候總體為涼略干。此階段的后期中華卷柏和水龍骨科蕨類(lèi)植物突然增多，表明后期有短時(shí)間的明顯回暖變濕的特征，可能與人類(lèi)活動(dòng)加劇以及全球溫室效應(yīng)相關(guān)^[6]。

5 討論

從整個(gè)剖面縱向變化看，濕地莎草科植物以及闊葉喬木和蕨類(lèi)植物所反映濕度增加，表明：第三、四、五、六階段氣候相對(duì)溫和濕潤(rùn)，第一、二、七階段氣候相對(duì)涼偏干旱。此特征與全新世北半球氣候波動(dòng)曲線能進(jìn)行較好的對(duì)應(yīng)^[2]，通常認(rèn)為氣溫升高夏季風(fēng)增強(qiáng)，水熱同期，表現(xiàn)為暖濕氣候，而本區(qū)第四階段與北京西山地區(qū)的差異，可能是由于不同地區(qū)受夏季風(fēng)影響差別造成降雨量與蒸發(fā)量的不平衡，這一點(diǎn)同河北壩上地區(qū)湖泊沉積物記錄的氣候特征相一致^[9]。從孢粉所反映歷史時(shí)期的古植物面貌可以看出，該區(qū)由于地理位置特殊，受夏季風(fēng)影響較弱，且植被對(duì)環(huán)境變化具一定的生態(tài)適應(yīng)性，致使該區(qū)域總體植被面貌為森林-草原或疏林-草原，氣溫的升降和濕度的增減，主要表現(xiàn)為森林面積與草原面積的互為增減。本區(qū)為京、津、冀地區(qū)氣候環(huán)境的天然屏障，此研究結(jié)論可為長(zhǎng)期原生態(tài)的保護(hù)與恢復(fù)提供參考意義。

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