黑龍江省連環(huán)湖孢粉記錄揭示的約220年的環(huán)境變化與人類活動*

王小麗，肖海豐，肖霞云

(1：哈爾濱師范大學地理科學學院，哈爾濱 150025) (2：中國科學院南京地理與湖泊研究所，湖泊與環(huán)境國家重點實驗室，南京 210008)

湖泊沉積由于具有連續(xù)性好、沉積速率快、分辨率高、信息量豐富等特點，能夠很好地記錄地質(zhì)歷史時期氣候環(huán)境變化的信息；隨著人類活動范圍和強度的增加，人類對自然的改造能力逐漸增強，湖泊沉積也很好地記錄了包括自然環(huán)境變化和人類活動相互作用的演替過程[1-6]. 湖泊沉積物中的化石孢粉是重建過去植被與區(qū)域氣候變化的重要代用指標之一[7]，同時也是揭示過去人類活動對景觀影響的代用指標[8]. 松嫩平原地處我國北方典型農(nóng)牧交錯帶，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境較脆弱，易受氣候變化和區(qū)域人類活動的影響，研究這一地區(qū)植被演替歷史和古氣候變遷對未來生態(tài)環(huán)境評價、農(nóng)牧業(yè)發(fā)展、資源利用有著重要意義. 然而，迄今對該區(qū)的植被演替和古氣候變遷研究相對較少，僅早期夏玉梅等[9]依據(jù)大慶、乾安、長春、哈爾濱等剖面對松嫩平原地區(qū)晚第三紀-更新世時期的孢粉組合特征、古植被與古氣候演化進行了簡要研究；汪佩芳等[10]基于松嫩平原不同地點6個剖面的孢粉分析，進行了晚更新世以來古植被演替的初步研究；李取生[11-12]基于松嫩沙地沙丘剖面的孢粉記錄對全新世以來沙地古土壤發(fā)育時期的古植被景觀進行了初步研究；李宜垠等[13]以松嫩沙地泰來剖面、齊齊哈爾臥牛吐剖面和通榆開通剖面為研究對象研究晚更新世-全新世的古植被和古氣候演變. 這些早期的孢粉研究，分辨率相對較低，而且都是基于剖面進行的長或較長尺度的研究，對松嫩平原湖泊沉積記錄的近幾百年高分辨率的孢粉揭示的古氣候與古植被演變以及人類活動變化研究幾乎沒有涉及. 因此本文選擇處于農(nóng)牧交錯帶上的連環(huán)湖阿木塔泡作為研究點，通過湖泊沉積孢粉分析、現(xiàn)代氣象數(shù)據(jù)與文獻記載相結(jié)合，以此揭示松嫩平原地區(qū)的環(huán)境變化與人類活動影響的強度變化，這將對研究區(qū)未來生態(tài)環(huán)境評價、農(nóng)牧業(yè)發(fā)展、資源利用有著重要意義，同時也進一步證實了孢粉研究在揭示百年、十年尺度上植被、氣候與人類活動變化方面的可靠性.

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

連環(huán)湖位于我國黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣(簡稱杜蒙縣)的西部，處于松嫩沉降盆地中心最低處(46°30′～46°50′N，123°59′～124°15′E)，是由構(gòu)造斷陷形成的大型淺水湖泊，是黑龍江省最大的微咸水湖(圖1). 其由哈布塔泡、火燒黑泡、阿木塔泡、他拉紅泡、敖包泡、牙門喜泡、牙門氣泡、那什代泡、小尚泡等20個湖泊組成. 湖泊總面積為556.1 km2，最大水深4.6 m，平均水深2.1 m，水位139.0 m. 湖區(qū)屬溫帶大陸性半濕潤氣候，年均氣溫4.0℃，年降水量約400 mm，6-8月約占年降水量的70%，蒸發(fā)量1632 mm[14]. 泰來氣象站的氣象數(shù)據(jù)展示了研究區(qū)1958-2015年近60年的年均溫、年降水量和年均濕度的變化趨勢(圖2). 連環(huán)湖的湖水依賴湖面降水和地表徑流補給，主要入湖河流為烏裕爾河，上游有來自嫩江支流托力河口人工渠八一幸福河的水，北部有引嫩六支干渠頭道橋和烏臺北橋兩個進水口引嫩江水入湖，無出流[15]. 研究區(qū)阿木塔泡(46°33′35.5″N，124°7′15.1″E)位于連環(huán)湖的西南部(圖1).

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Geographical location of the study area

圖2 黑龍江省泰來氣象站點1958-2015年之間的氣候要素圖 Fig.2 The climatic elements from 1958 AD to 2015 AD of Tailai Meteorological Station, Heilongjiang Province

杜蒙縣位于我國北方典型的農(nóng)牧交錯帶上，植被類型主要有3大類，分別是草甸草原、沼澤草甸及草本沼澤，是東北西部典型草原地區(qū)[16]. 研究區(qū)植被為蒙古植物區(qū)系，屬草甸草原植被. 在沙地上生長的天然木本植物有榆樹(Ulmuspumila)、山杏(Armeniacasibirica)等，沿江長有灌木植物蒙古柳(Salixlinearistipularis)、小黃柳(SalixgordejeviiChang et SkV.)等樹種. 人工林以楊樹(Populussp.)為主，其次為樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)、錦雞兒(Caraganasinica(Buc’hoz) Rehder)、沙棘(HippophaerhamnoidesLinn.)及山杏(Armeniacasibirica)等. 草本植物有羊草(Leymuschinensis(Trin.) Tzvel.)、沙蒿(Artemisiadesertorum)、沙蓬(Agriophyllumsquarrosum(L.) Moq.)、堿蓬(Suaedaglauca(Bunge) Bunge)等. 其中羊草分布最廣，是優(yōu)良的飼料. 同時盛產(chǎn)防風(Saposhnikoviadivaricata(Trucz.) Schischk.)、甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)、桔梗(Platycodongrandiflorus)、知母(AnemarrhenaasphodeloidesBunge)、柴胡(BupleurumChinese)、龍膽草(GentianascabraBunge.)等藥材129種[17]，濕地的水生植物有睡蓮(NymphaeatetragonaGeorgi)、金魚草(Antirrhinummajus)、合子草(Actinostemmalobatum(Maxim.) Maxim.)、毒芹(Cicutavirosa)、球尾花(Lysimachiathyrsiflora)、珍珠草(Phyllanthusurinaria)、千金子(Euphorbialathyris)、黑三棱(Sparganiumstoloniferum(Graebn.) Buch.)等20多種[18]，藻類優(yōu)勢種主要有項圈藻(Anabaenopsissp.)、微胞藻(Micromonaspusilla)、盤星藻(Pediastrumsp.)、柵列藻(Scenedesmusobliquus)、十字藻(Cnudgerdaapiculata)等[14]. 連環(huán)湖周圍的現(xiàn)代植被類型情況具體見圖3[19].

圖3 連環(huán)湖周圍現(xiàn)代植被分布Fig.3 Modern vegetation distribution around Lake Lianhuan

1.2 樣品采集與實驗方法

2010年8月，利用重力采樣器在連環(huán)湖阿木塔泡的湖心位置采集了24 cm未經(jīng)擾動的柱狀沉積巖芯(AMT)，現(xiàn)場按0.5 cm間隔進行連續(xù)分樣，共獲得48個樣品. 樣品密封保存后帶回實驗室后置于4℃的冰箱中冷藏以備分析測試. 阿木塔泡沉積剖面的年代序列根據(jù)210Pb測年數(shù)據(jù)建立，并選取CRS模式計算出樣品的沉積速率和年代. 孢粉分析采用標準的氫氟酸法，并用外加每片約27637粒石松孢子計算孢粉濃度，用于孢粉分析的樣品共48個，每個樣品至少鑒定400粒陸生花粉，孢粉的數(shù)量用百分比和濃度表示，百分比以陸生花粉總數(shù)為基數(shù)進行計算，并用Tilia軟件繪制孢粉百分比和濃度圖.

2 結(jié)果

2.1 沉積物測年結(jié)果

本文的年代序列通過對放射性核素210Pb、137Cs的比活度進行測試來獲得. 因137Cs的測試結(jié)果顯示其比活度表層最高，往下逐漸降低，不具有1986年和1963年的137Cs蓄積峰，因此僅利用210Pb的測試結(jié)果來確定阿木塔泡沉積物的年代序列(圖4). 考慮到近百年來沉積速率的非恒定性及沉積物的壓實作用[20-23]，本文采用恒定放射性通量模式(CRS)計算阿木塔泡沉積速率，沉積巖芯深度與年代的對應關(guān)系如圖4c所示. 根據(jù)210Pbex測定的結(jié)果得出Pb的下限值在20 cm處，使用CRS模式計算獲得0～20 cm的平均沉積速率為0.11 cm/a，20 cm處的年代為1835 AD. 20 cm以下沉積巖芯的年代采用沉積速率漸趨穩(wěn)定后巖芯(7～20 cm之間)的平均沉積速率來進行外推. 經(jīng)計算，沉積巖芯24 cm處的年代約為1790 AD.

圖4 連環(huán)湖沉積巖芯210Pb、137Cs的比活度分布和210Pb年代-深度關(guān)系曲線Fig.4 210Pb and 137Cs activity versus depth and the 210Pb age-depth curve in the sediment core of Lake Lianhuan

2.2 孢粉分析結(jié)果

在鑒定的48個孢粉樣品中，共統(tǒng)計鑒定30745粒孢粉，分屬71個類型(科、屬、種)，每個樣品平均統(tǒng)計640粒，最多統(tǒng)計1304粒，最少統(tǒng)計516粒. 所鑒定的孢粉組合以陸生草本植物花粉為主，百分比平均為78.3%(65.3%～88.5%)；喬木花粉次之，百分比平均為20.5%(11.3%～34.0%)；灌木花粉較少，平均為1.2%(0.2%～2.5%)；有一定量水生(或濕生)草本和較多藻類，百分比平均分別為7.7%和17.0%，少見蕨類孢子. 草本植物花粉有38個類型，其中陸生草本植物花粉主要為藜科(Chenopodiaceae)、蒿屬(Artemisia)、禾本科(Poaceae)、菊科(Compositae)、唇形科(Lamiaceae)等；水生(或濕生)草本植物花粉主要為莎草科(Cyperaceae)和香蒲屬(Typha)，偶見狐尾藻屬(Myriophyllum). 木本植物花粉有23個類型，其中喬木花粉主要為松屬(Pinus)、樺木/鵝耳櫪屬(Betula/Carpinus)和櫟屬(Quercus)，其次還有榿木屬(Alnus)和榆屬(Ulmus)等；灌木花粉主要為麻黃(Ephedra)，少見柳(Salix)、榛(Corylus)和沙棘(Hippophae)等. 蕨類較少見，鑒定到10個類型；藻類主要為盤星藻屬(Pediastrum)，平均為17.0%.

根據(jù)孢粉組合的有序聚類分析CONISS的結(jié)果，將整個剖面劃分為5個孢粉組合帶(圖5). 各帶的孢粉組合變化特征按由老到新的順序簡述如下：

孢粉組合帶AMT-1(24.0～21.3 cm，1790-1820 AD)：帶內(nèi)陸生草本花粉含量非常高，平均為83.1%(81.2%～85.9%)，以藜科占優(yōu)勢(48.0%，43.9%～54.6%)，有較高含量的蒿屬(11.5%，8.9%～14.0%)、菊科(9.1%，6.1%～11.6%)和禾本科花粉(10.4%，6.0%～14.6%)，而且禾本科花粉含量是整個剖面最高的. 有一定含量的喬木花粉，平均為16.2%，以松屬為主(12.7%，11.8%～14.5%)，有少量樺木/鵝耳櫪屬(平均為2.7%). 水生(或濕生)草本花粉也有一定含量，平均為9.4%，主要為莎草科(平均為6.6%)和香蒲屬(平均為2.6%). 藻類含量是整個剖面最高的(平均為38.7%)，主要是盤星藻屬(38.6%，30.0%～62.6%). 少見灌木花粉和蕨類孢子. 孢粉總濃度相對較高，平均為18091粒/g. 蒿/藜(A/C)比值相對較小，平均為0.24(0.16～0.32).

孢粉組合帶AMT-2(21.3～15.8 cm，1820-1930 AD)：與AMT-1帶相比，該帶陸生草本花粉含量仍然非常高(83.5%，76.5%～88.5%)，其中蒿屬花粉含量明顯增加(16.8%，12.6%～23.9%)，藜科花粉含量略有增加(50.4%，44.4%～56.2%)，而禾本科花粉含量明顯減少(6.4%，4.1%～10.7%)、菊科花粉含量有所降低(7.5%，4.4%～9.3%)，其他變化不大. 喬木花粉、灌木花粉以及蕨類孢子含量相差不多. 水生(或濕生)草本花粉含量有所降低(5.4%，2.2%～8.9%)，主要由莎草科(平均為3.7%)和香蒲屬(平均為1.6%)含量降低導致. 藻類含量明顯降低(13.1%，1.8%～26.3%)，主要表現(xiàn)為盤星藻屬含量的降低，平均為13.0%. 孢粉總濃度明顯降低，平均為9513粒/g. A/C比值有所增加，平均為0.34(0.23～0.54).

孢粉組合帶AMT-3(15.8～9.3 cm，1930-1980 AD)：與AMT-2帶相比，該帶陸生草本花粉含量有所降低，平均為74.6%(66.8%～82.1%)，其中蒿屬(5.2%，2.9%～9.2%)和禾本科花粉(3.7%，1.4%～6.7%)含量明顯降低，而藜科含量進一步增加(52.2%，44.2%～62.0%)，菊科花粉含量增加到整個剖面的最高值(10.7%，7.2%～16.0%). 喬木花粉含量明顯增加，平均為24.2%(16.3%～31.8%)，主要由松屬含量增加導致，平均為23.5%，并且松屬含量是整個剖面最高的. 灌木花粉(平均為1.2%)和蕨類孢子(平均為1.1%)含量稍有增加. 水生(或濕生)草本花粉含量稍有降低(4.5%，1.9%～8.9%). 藻類含量有所增加(平均為15.9%)，波動較大(1.4%～28.9%). 孢粉總濃度和A/C比值都是整個剖面最低的，平均分別為3452粒/g和0.10(0.05～0.16).

孢粉組合帶AMT-4(9.3～4.8 cm，1980-2000 AD)：與AMT-3帶相比，該帶陸生草本花粉含量有所增加(81.4%，78.4%～84.1%)，主要表現(xiàn)為具有整個剖面最高含量的藜科花粉(62.1%，57.0%～67.4%)和唇形科花粉(平均為2.4%)，蒿屬(7.6%，3.0%～16.6%)花粉含量有所增加，而禾本科花粉含量降低至整個剖面的最低值(平均為1.3%)，菊科花粉含量也有所降低(平均為6.4%). 喬木花粉含量有所降低(17.2%，15.2%～19.8%)，主要由松屬含量降低導致，平均為15.6%(14.2%～17.4%). 灌木花粉、水生(或濕生)草本花粉、蕨類和藻類孢子含量相差不多. 孢粉總濃度明顯增加(平均為18546粒/g)，波動較大(在1689～79803粒/g之間). A/C比值從下至上逐漸增加，平均為0.13(0.05～0.29).

圖5 連環(huán)湖阿木塔泡主要孢粉屬種百分比和孢粉總濃度Fig.5 The percentages of main pollen types and total pollen concentration of Amutapao in Lake Lianhuan

孢粉組合帶AMT-5(4.8 cm以上，2000-2010 AD)：該帶陸生草本花粉含量明顯降低，平均為71.1%(65.3%～74.8%)，是整個剖面最低的，主要表現(xiàn)為藜科和菊科花粉是整個剖面最低的(平均含量分別為38.4%和1.6%，范圍分別為31.4%～46.1%和0～4.0%)，而蒿屬花粉含量是整個剖面最高的，平均為25.0%(17.7%～31.9%)，禾本科含量相對上帶略有增加，平均為2.6%(1.2%～4.2%). 喬木花粉含量有所增加，平均為27.4%(23.6%～34.0%)，主要表現(xiàn)為具有整個剖面最高含量的樺木/鵝耳櫪屬、櫟屬、榿木屬和榆屬等落葉闊葉喬木花粉，平均分別為14.7%、3.0%、0.8%和0.6%，而松屬花粉含量明顯降低，平均為8.0%(4.6%～17.0%). 水生(或濕生)草本含量明顯增加，主要由莎草科花粉含量增加導致(14.0%，9.4%～19.0%)，香蒲屬含量也有少許增加(3.0%，1.9%～4.8%). 灌木花粉和蕨類孢子含量相差不多. 藻類含量有所降低，平均為9.9%(7.1%～15.1%). 孢粉總濃度明顯降低，平均為7560粒/g. A/C比值明顯增加至整個剖面的最高值，平均為0.67(0.38～1.01).

3 孢粉記錄揭示的約220年的環(huán)境變化與人類活動

在AMT柱狀巖芯中孢粉組合以陸生草本植物花粉占絕對優(yōu)勢，主要為藜科、蒿屬、菊科和禾本科，木本花粉百分含量最高不超過34.7%，以松屬為主，反映了研究區(qū)周圍約220年以來主要為草原植被景觀，在2000 AD以前，木本植物種類和數(shù)量都少，僅有一定量的松樹和零星闊葉植物；2000 AD以來，木本植物除松樹數(shù)量減少外，闊葉植物的種類和數(shù)量都明顯增加. 藜科和蒿屬均是耐旱植物花粉，產(chǎn)量高，所反映的氣候環(huán)境較干旱，且當花粉含量大于30%時，代表原位來源[24-25]. 在干旱、半干旱地區(qū)，蒿屬含量升高反映氣候環(huán)境偏濕[4]；而藜科含量升高反映了氣候環(huán)境偏干[26]. 因此，當藜科和蒿屬花粉含量此消彼長時，可用蒿屬和藜科花粉含量的比值(A/C)衡量空氣濕度的相對程度[27]，其比值越小，反映氣候環(huán)境越干. 菊科和禾本科在草原植被組成中也是主要成分，孫湘君等[28]對中國北方部分科屬花粉-氣候響應面分析表明，菊科花粉豐度的高峰值位于低溫高濕區(qū)，對濕度變化敏感，隨濕度的增大而增大；禾本科花粉也具有低溫高濕的高值區(qū)，且隨溫度的降低、降水量的增高而增高. 曹志偉等[29]對嫩江沙地具有代表性意義的沙地類型植物群落的調(diào)查研究表明，流動沙地植被以藜科植物為主，半固定沙地植被以菊科植物為主，固定沙地植被以禾本科為主，對應草地的生態(tài)質(zhì)量為差、較差、較好，反映的氣候?qū)獮楦珊怠⑤^干旱、較濕潤，或人類活動為環(huán)境破壞嚴重、環(huán)境破壞減弱、環(huán)境幾乎沒被破壞(或沙地環(huán)境得到改善).

根據(jù)阿木塔泡沉積巖芯的孢粉組合特征，將研究區(qū)過去約220年的環(huán)境變化分為以下5個階段：

第1階段(1790-1820 AD)：本階段陸生草本植物花粉含量非常高，以藜科花粉含量占優(yōu)勢，蒿屬花粉含量也相對較高，禾本科花粉含量是整個剖面最高的. 雖然本階段藜科和蒿屬花粉占優(yōu)勢，而禾本科花粉平均含量僅10.4%，但由于藜科和蒿屬花粉具有超代表性，它們是草原區(qū)所有樣品孢粉組合中最主要的成分，兩者在孢粉組合中所占比例多大于50%，且人類活動越強或氣候越干旱，蒿屬、藜科花粉所占百分比越高，而禾本科花粉具低代表性，即使是以禾本科為建群種的草原群落，禾本科花粉所占比例也多低于10%[30]. 因此本階段孢粉組合反映的植被類型可能是以禾本科為主的草甸草原植被，湖泊周圍的沙地類型為以生長生態(tài)質(zhì)量較好草地的固定沙地為主，氣候相對較涼濕且環(huán)境幾乎不受人類活動的破壞，這與本階段較高的孢粉濃度反映湖泊周圍草原生物量較高相一致. 因湖泊周圍的生物量較高，在較強的水流作用下攜帶較豐富的營養(yǎng)成分到湖泊中，進而可能導致本階段高含量的盤星藻屬. 本階段孢粉組合反映的環(huán)境變化、人類活動與該時期松嫩沙地基本沒有大面積流動沙地[31]，以及此期杜蒙縣人口較少，人類活動多以狩獵、游牧為主，農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模較小，耕地面積有限，環(huán)境相對較好[32-33]相一致.

第2階段(1820-1930 AD)：本階段藜科與蒿屬花粉含量增加，禾本科和菊科花粉含量減少；水生(或濕生)草本植物花粉與藻類含量均降低. 反映此階段草甸草原植被中禾本科和菊科植物的比例下降，藜科和蒿屬植物比例增加，推測固定沙地減少、半固定沙地逐漸增加，氣候逐漸變干或可能伴隨人類破壞環(huán)境的活動增強，濕地面積減少. 根據(jù)文獻記載，杜爾伯特由于1904年后蒙旗地開放，人口劇增，從1910年的3561人增至1935年的51673人，且在1934年耕地面積達到8.68萬坰[34]. 因此此期沙地變化除受氣候變干影響外，還與清朝人口大量增加、人類改造自然的能力增強有緊密聯(lián)系. 孢粉濃度降低指示陸生植物生物量降低，同時，此期巖芯的中值粒徑較細，在淺水湖泊連環(huán)湖的阿木塔反映降水強度較弱，地表徑流減小[34-35]，以致輸入湖泊中的營養(yǎng)減少，盤星藻含量降低.

第3階段(1930-1980 AD)：本階段喬木花粉含量增加，以松屬花粉增加為主；陸生草本植物花粉含量有所降低，主要表現(xiàn)為禾本科和蒿屬花粉含量降低，而藜科花粉含量有所增加，菊科花粉含量是整個剖面最高的；水生(或濕生)草本植物花粉含量降低；藻類含量有所增加. 反映此期研究區(qū)針葉喬木松樹比例有所增加，草甸草原植被中菊科植物比例是220年來最高的，藜科植物也略有增加，而禾本科和蒿屬植物比例下降，推測此階段固定沙地持續(xù)減少，半固定沙地和流動沙地逐漸增加，而且半固定沙地是220年以來面積最大的，指示氣候進一步變干且伴隨著人類活動對自然環(huán)境的破壞強度增加，湖泊濕地面積進一步減少. 此期巖芯中的中值粒徑明顯較粗，應主要是受半固定沙地和流動沙地增加的影響[35]. 離連環(huán)湖最近的泰來氣象站自1958年以來的氣象數(shù)據(jù)表明(圖2)，1980年以前年降水量較低、年均濕度具有降低趨勢；同時，此期研究區(qū)周圍人類開始大規(guī)模生產(chǎn)、油田開采和水資源大力開發(fā)，使湖泊濕地范圍萎縮，水體受到污染以及草原植被退化[18,36-37]. 本階段孢粉組合反映的環(huán)境變化和人類活動與該時期的氣候變化與人類活動強度變化具有很好的一致性.

第4階段(1980-2000 AD)：本階段藜科花粉含量是整個剖面最高的，禾本科花粉含量是整個剖面最低的，菊科花粉含量降低. 反映此階段草原植被中藜科植物的比例是220年以來最高的，禾本科和菊科植物比例下降，推測此期固定沙地與半固定沙地面積減少，流動沙地面積明顯增加，揭示氣候可能進一步變干或人類活動對自然環(huán)境的改造和破壞程度持續(xù)增強，湖泊濕地面積銳減. 泰來氣象站氣象數(shù)據(jù)顯示，此期年均溫逐漸增加，年降水量和年均濕度較高，該結(jié)果與孢粉揭示的氣候可能進一步變干相沖突，說明此期的植被變化是人類活動導致的，該階段大范圍圍湖造田以及濕地水田化等人類活動導致松嫩沙地荒漠化現(xiàn)象加重[36, 38-39]. 此期孢粉含量波動較大，有2個樣品出現(xiàn)峰值，推測可能與這2個樣品的巖性較細有利孢粉保存有關(guān)，而不是反映真正的生物量增加，這兩個樣品巖性較細在粒度指標中具有很好的體現(xiàn)，即對應中值粒徑的最低值[35].

第5階段(2000-2010 AD)：本階段喬木花粉含量增加，主要表現(xiàn)為具有整個剖面最高含量的樺木/鵝耳櫪屬、櫟屬、榿木屬和榆屬等落葉闊葉喬木花粉；陸生草本植物花粉含量有所下降，蒿屬花粉含量是整個剖面最高的，禾本科花粉含量有所增加，藜科和菊科花粉含量是整個剖面最低的；水生(或濕生)草本植物花粉含量明顯增加，A/C比值明顯增加至整個剖面的最高值. 反映此階段研究區(qū)周圍以樺木/鵝耳櫪屬和櫟屬為主的落葉闊葉喬木比例增加，草原植被中藜科和菊科植物比例是220年以來最低的，禾本科植物比例略有增加，推測該階段流動沙地和半固定沙地面積明顯減少，區(qū)域氣候偏溫濕或人類活動對自然環(huán)境進行改善，濕地面積增加. 泰來氣象站氣象數(shù)據(jù)表明，此期年均溫高、年降水量和年均濕度低，孢粉組合反映的氣候與氣象數(shù)據(jù)結(jié)果相反，說明此期的植被變化完全是受人類活動的控制. 此期人類活動表現(xiàn)為退耕還草還林，種植樺木/鵝耳櫪屬、榆屬等闊葉植物，流動沙地面積持續(xù)縮減；在八支干渠建閘引水至連環(huán)湖，使湖泊、濕地面積增加，為莎草科、蘆葦?shù)葷裆?、水生草本植物提供更廣闊的生長場所，并使湖泊流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境得到改善[38,40]，此時人類活動正面地影響了研究區(qū)的植被組成.

4 結(jié)論

根據(jù)黑龍江省連環(huán)湖阿木塔泡24 cm長沉積巖芯的高分辨率孢粉分析，推測該研究區(qū)過去約220年以來的環(huán)境變化分為5個階段：1790-1820 AD期間，孢粉組合反映的植被類型可能是以禾本科為主的草甸草原植被，湖泊周圍的沙地類型為以生長生態(tài)質(zhì)量較好草地的固定沙地為主，氣候相對較涼濕且環(huán)境幾乎不受人類活動的破壞，湖泊營養(yǎng)較豐富. 1820-1930 AD期間，孢粉組合反映草甸草原植被中禾本科和菊科植物比例下降，藜科和蒿屬植物比例增加，固定沙地減少、半固定沙地逐漸增加，氣候逐漸變干或可能伴隨人類破壞環(huán)境的活動增強，濕地面積減少. 1930-1980 AD期間，孢粉組合反映研究區(qū)針葉喬木松樹比例有所增加，草甸草原植被中菊科植物比例是220年來最高的，藜科植物也略有增加，而禾本科和蒿屬植物比例下降，推測此階段固定沙地持續(xù)減少，半固定沙地和流動沙地逐漸增加，而且半固定沙地是220年以來面積最大的，指示氣候進一步變干且伴隨著人類活動對自然環(huán)境的破壞強度增加，湖泊濕地面積進一步減少. 1980-2000 AD期間，孢粉組合反映草原植被中藜科植物的比例是220年以來最高的，禾本科和菊科植物比例下降，推測此期固定沙地與半固定沙地面積減少，流動沙地面積明顯增加，湖泊濕地面積銳減，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，得出此期的植被變化是由人類大范圍圍湖造田以及濕地水田化等活動導致的. 2000-2010 AD期間，研究區(qū)周圍以樺木/鵝耳櫪屬和櫟屬為主的落葉闊葉喬木比例增加，草原植被中藜科和菊科植物比例是220年以來最低的，禾本科植物比例略有增加，揭示流動沙地和半固定沙地面積明顯減少，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，認為此期孢粉組合揭示的植被變化主要受人類退耕還草還林，種植樺木/鵝耳櫪屬、榆屬等闊葉植物以及在八支干渠建閘引水至連環(huán)湖等活動的影響. 研究區(qū)孢粉組合反映的植被變化快速地響應于氣候和人類活動的變化，并且揭示自1980年以來人類活動對植被的影響強度超出了氣候變化，這與研究區(qū)人類活動的強度變化是完全一致的，進一步證實了化石孢粉在短尺度研究中的可靠性.