河北围场御道口地区中全新世以来古植被与古气候演变

摘要：通过对河北坝上围场御道口牧场剖面高分辨率孢粉分析，探讨了围场御道口地区6000年（底部14C测年为5.7 ka B.P.）以来气候与环境变迁。区域孢粉组合综合反映了该地区6000年以来气候经历了凉略湿-凉干-温略湿-温湿-温略湿-温湿-凉略干七次明显变化，植被面貌为以松和蒿属为主要建群种的针叶林-草原植被，林中伴生少量桦、栎等阔叶树及灌木。研究区的总体气候变化规律可与全新世我国其他地区较好对应。

关键词：古植被；古气候；孢粉组合；全新世；河北围场

中图分类号：P532 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2014）01-0069-04

全新世气候与环境变化同人类生存发展关系密切，因此研究程度也相对较为深入。前人通过对生物群迁徒、河湖缩张、海平面升降、冰川进退以及考古遗址变化等方面的研究[1-2]，总体认为全新世经历了变化幅度大、持续时间长、影响范围广的大暖期气候事件，但在不同地区却有其特殊的表现形式[1-2]，其中全新世中期是一个气候变化与古文化发展的重要转折时期，人类活动对自然环境的相互作用影响较大[3-4]。

坝上高原围场御道口地区，是我国北方典型的农牧交错带，其植被对于防止水土流失、作为天然屏障（保护京、津、冀地区）的生态作用十分重要[5]，目前由于受人类活动的影响，本区森林生态系统遭到严重的破坏后，退化为灌丛草原[6]。前人在坝上高原运用岩相特征和地球化学指标对全新世进行过气候与环境演变的研究[7-9]，但高分辨率孢粉分析仍较欠缺。本文试图通过对围场御道口剖面的高分辨率的孢粉分析，运用将古论今方法，恢复御道口地区近6000年以来的古气候与古环境演变特征。

1 研究区概况

御道口位于河北承德市围场县西北部的塞罕坝上地区，地理坐标为北纬42°25′-42°27′N，116°46 ′-117°26′ E，海拔高度1 230～1 820 m（图1），是内蒙古高原与冀北山地过渡地带，受第三纪以来喜马拉雅造山运动影响，形成了由西北向东南低倾斜的坝上高原地貌景观。

研究区属于温带向寒温带过渡、半干旱向半湿润过渡的大陆性季风型高原山地气候，冬季受西伯利亚高压控制，季风影响特别强烈，风力较大，多风沙，极其酷寒干燥，1月平均气温-13.20 ℃，极端最低气温-42.90 ℃；夏季凉爽无暑热，7月平均气温20.70 ℃，日照充足；区内年平均气温在14 ℃～4.0 ℃之间，年降水量在380～460 mm之间，年蒸发量1 557 mm，>10 ℃积温1 608 d。

本区水系发育，有天然淡水湖21个，泉水47处，小滦河发源于塞罕坝林场西南流经御道口牧场，属常年河，雨季河流水量增大，下切侵蚀强烈，形成众多峡谷，较宽的谷地二侧坡地有坡积、洪积物及风成的黄土。区内森林植被保存较好，典型性植被为草甸草原及落叶阔叶林。主要的针叶树种有油松（Pinus tabulaeformis）、华北落叶松（Larix olgensis），同时阔叶林白桦（Betula platyphylla）、棘皮桦（Betula dahurica）、紫椴（Tilia amurensis）、核桃楸（Juglans mandshurica）、杨树（Populus spp）、柳树（Salix spp.）、蒙古栎（Quercus mongolica）、槭树（Acer spp.）等也生长繁茂。由于山地海拔高度的变化造成水热条件差异，区内植被垂直分带呈现出低山落叶阔叶灌丛带、中山落叶阔叶林带和亚高山草甸带[10]。

4 植被与环境变化

从上述孢粉分析结果可得，围场御道口剖面沉积物孢粉多数阶段以草本植物占优势，草本植物孢粉组合中以莎草科、藜、蒿为主；其次为乔木植物，乔木植物花粉以针叶乔木松属为主。其中松、藜、蒿花粉产量相对较高，具有超代表性；莎草科植物分布范围很广，草原、湖滨、河谷以及林下都可见到，其高含量可指示环境湿度增加；乔木植物中松属和桦较为常见，其增多可反映水热条件相对较好。阔叶乔木要求气候更为温暖湿润，因此，阔/针比例的变化又可反映气候冷暖变化，即针叶树种增多而阔叶树减少，可反映气候趋于变冷[12]。由于本区地形变化较大，山地至丘陵及山麓、河谷阶地、漫滩地带，植被水平与垂直分带存在差异性，因此沉积物中的孢粉是代表区域性综合特征。根据以上7个孢粉组合带特征，将围场御道口地区自中全新世以来的植被演替与环境变化对应地划分为7个阶段。

第一个阶段（5 692～5 356 a B.P.）：从孢粉组合特征可推测当时围场御道口地区的植被面貌为疏林草原：在广阔的山间湖盆上分布着由蒿属、藜科、禾本科和豆科等中旱生草本植物组成的温性草原，在河漫滩和沼泽湿地生长着莎草科、蒿属等植物，在周围的低山丘陵地带零星地生长有一些栎和桦木，较高山地可能发育小片森林，反映气候为凉略湿。此期正值5 500 a B.P.前后气候转变时期，世界上许多地区都表现为气候变冷[4]，在中国地区也有较为明显的降温反映[1]，在考古学上称此阶段为仰韶中期的寒冷期[13]。

第二阶段（5 356～4 684 a B.P.）：孢粉组合中针叶乔木植物松属花粉含量增加，阔叶乔木桦属相对减少，莎草科植物为代表的湿生草本植物也相对减少，但总体上仍是疏林草原植被景观，反映的气候特征为凉干。翟秋敏[8]在研究坝上高原安固里淖地球化学特征与环境变化时发现，在5 137～4 617 a B.P.气候相对干旱。

第三阶段（4 684～3 424 a B.P.）：阔叶乔木植物桦木属、栎属和鹅耳枥迅速增加，草本植物相对减少，乔木植物逐渐增加，表明气候变得相对温略湿，有利于乔木生长的水份和热量得到改善，森林面积扩张，草原收缩，植物种类繁盛。

第四阶段（3 424～2 210 a B.P.）：乔木植物和草本植物中的中旱生植物孢粉含量变化不大，但喜温湿的阔叶乔木增多，且湿地上的莎草科植物增加，反映出气候转变为温湿。 北京昆明湖沉积物中孢粉、炭屑及烧失量指标所反映的气候特征与历史文献中所揭示的特征为商周干凉气候[14]，与本区存在差异。

第五阶段（2 210～1 657 a B.P.）：乔木植物以针叶树松为主，喜温湿的阔叶树桦属、栎属减少，湿生草本莎草科又大量出现，喜温干的草本植物蒿属、藜科和菊科相反减少，反映气候为温略湿，与北京西山地区气候特征和历史记载的秦汉温暖期表现一致[14]。

第六阶段（1 657～947 a B.P.）：乔木植物增多，尤以松属占绝对优势，阔叶乔木继续减少，草本植物比例减少，森林面积扩张。推测此期温湿状况继续好转，呈现出温湿气候。相关研究表明，1 000 a A.D.在内蒙岱海地区出现干燥期，中世纪出现温暖期[15]。

第七阶段（947 a B.P.至今）：此期乔木植物仍以松为主，喜冷湿的冷杉和云杉变化不明显，耐干旱的草本植物麻黄和蒿略有增加，反映的气候总体为凉略干。此阶段的后期中华卷柏和水龙骨科蕨类植物突然增多，表明后期有短时间的明显回暖变湿的特征，可能与人类活动加剧以及全球温室效应相关[6]。

5 讨论

从整个剖面纵向变化看，湿地莎草科植物以及阔叶乔木和蕨类植物所反映湿度增加，表明：第三、四、五、六阶段气候相对温和湿润，第一、二、七阶段气候相对凉偏干旱。此特征与全新世北半球气候波动曲线能进行较好的对应[2]，通常认为气温升高夏季风增强，水热同期，表现为暖湿气候，而本区第四阶段与北京西山地区的差异，可能是由于不同地区受夏季风影响差别造成降雨量与蒸发量的不平衡，这一点同河北坝上地区湖泊沉积物记录的气候特征相一致[9]。从孢粉所反映历史时期的古植物面貌可以看出，该区由于地理位置特殊，受夏季风影响较弱，且植被对环境变化具一定的生态适应性，致使该区域总体植被面貌为森林-草原或疏林-草原，气温的升降和湿度的增减，主要表现为森林面积与草原面积的互为增减。本区为京、津、冀地区气候环境的天然屏障，此研究结论可为长期原生态的保护与恢复提供参考意义。

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