西风区和季风边缘区泥炭炭屑记录的全新世火演化历史及其与植被组成、气候变化研究

The main aim of this project is to quantitatively reconstruct high-resolution fire history in West China based on Holocene charcoal records from peatlands in Zoige basin, Tibet and Altai Mountains, Xinjiang. The main objective is to gain insights into the long-term relationships between fire, climate, human-impact, other environmental factors and the history of biodiversity in the study region on the basis of multi-proxies study (pollen, plant macrofossil, microscopic and macroscopic charcoal).Three hypotheses based on global charcoal records and former studies on palaeofire carried out in China need to be test by this project: 1) during early-mid Holocene period, fire frequency in the study area is relative low and best explained by the changes of regional climate; 2) during the late Holocene, fire activities in the study area increased might due to impacts of the human activities over the climate changes, and human activities is responsible for the temporal and spatial variations in fire regime; 3) the difference of two fire histories can be explained by the difference of vegetation composition at site.

本项目拟选青藏高原东部若尔盖和新疆阿勒泰泥炭作为研究对象，在AMS 14C 测年建立的年代学框架下，通过对泥炭岩芯记录的炭屑进行高分辨率的定量分析，重建西风区-季风区边缘区的全新世火演化历史。通过对比同一样点内平行泥炭样中炭屑沉积通量，探讨炭屑记录在泥炭中的代表性问题，为解译火事件提供依据。依据火的代用指标（炭屑）与植被、气候代用指标之间的相关关系研究，探讨百年、千年时间尺度上的火对植被演化和生物多样性的影响。对比本研究结果与西风区和季风区具有良好的年代控制的气候代用指标和人类活动记录，探讨全新世以来研究区火演化规律的驱动因子。该项目试图验证三个全新世火演化规律假设：1）早-中全新世，研究区为低火时段，其驱动因子主要是气候变化； 2）晚全新世，研究区为多火时段，驱动因子为人类活动与气候变化的叠加，其时空差异与人类活动相关; 3）西风区-季风区火演化历史可被植被组成的不同来解释。

正确认识火在我国西部陆地生态-气候系统中的作用及其影响是评价现今生态系统脆弱性及应对未来气候增温及高火险的需要。而百年、千年尺度的，火（炭屑）及其主要影响因子植被（孢粉）、气候、人类活动的信息，均被记录在地层中。因此在我国西部地区开展多样点、多指标综合分析研究是十分必要。本项目选取季风边缘区的若尔盖泥炭地和西风区的阿勒泰泥炭地5个泥炭钻孔作为研究对象，使用贝叶斯统计方法Bacon建立年代模式，进而基于孢粉记录（LRA植被-关系模型）定量重建研究点附近植被盖度，和基于炭屑记录（炭屑统计模型Charster）定量重建研究点火灾历史。依据火的代用指标（炭屑）与植被（孢粉）、气候代用指标、人类活动历史记录之间的相关关系研究，探讨百年、千年时间尺度上的古火演化的驱动因子，及火对植被组成的影响。现阶段的主要认识如下：1）全新世以来，新疆阿勒泰山地区、青藏高原若尔盖盆地，植被类型可能以亚高山草甸和沼泽为主（湿生的莎草科为优势种，并伴有蔷薇科、蓼科、石竹科、十字花科等草灌植物），附近山地生长有云杉、桦木和松树。局限于研究区内没有云杉（Picea）花粉产量估值，因此LRA重建过程中没有加入对云杉花粉的计算。但鉴于研究点孢粉谱中云杉花粉普遍出现，考虑云杉花粉个体大，传播范围较小，研究点不排除有云杉生长的可能，尤其在6000 cal a BP时段ZB10-C14孔可能为浅湖期（沉积相为砂质粘土），湖泊周围有云杉林生长（孢粉百分比组合出现云杉含量高值达50%+）。LRA模型的植被定量重建结果有待于验证，及西北地区云杉花粉产量获得。2）若尔盖2个钻孔中的不同粒径级的炭屑沉积通量对比研究表明：不同粒径分级的炭屑记录，变化趋势一致；不同泥炭钻孔的炭屑沉积通量变化趋势有很好的相关性，但仍有存在差异。在过去1500年以来，在若尔盖地区ZB08-S4地区发生过7次火事件（20，240，450，640，970，1270，1450 cal a BP）；在过去3000年以来，在若尔盖地区ZB08-S9孔所在区域发生过8次火事件（-20，100，380，660，1140，1670，2130，2840 cal a BP）。3)对比若尔盖2个钻孔中火与植被重建、人类活动记录，晚全新世研究区多为草原火，火灾对研究区植被组成的影响不显著，可能更多受人类活动的影响，可能与战争存在关联。定量重建结果有待后续研究验证。