壳斗科花粉形态学研究及其鉴定：基于现生花粉与表土-第四纪花粉的对比分析

Fagaceae consists of dominant arboreal community in temperate and subtropical north hemisphere. Pollen data of Fagacea is important proxy in reconstructing Quaternary vegetation and climate changes. However, pollen identification for some key pollen types is still problematic: 1) No criteria to classify Quercus pollen into evergreen and deciduous types, such as evergreen and deciduous types of subgenus Quercus and evergreen subgenus Cyclobalanopsis, most representative taxa in subtropical and tropical area; 2) Identification limitation in highly similar pollen taxa is still unsolved, such as Castanopsis and Lithocarpus, which can be dominant community in south tropical forests; 3) Fagus pollen has potentials to be identified into intraspecies types, still no high resolution morphological investigation; 4)Limitation of pollen identification of Group Ilex (=Quercus subgenus Heterobalanus) renders its Paleoecological interpretation. Based on both extant pollen morphological examination and comparison with extracted Fagaceae pollen grains from surface sediments with light microscope and scanning electronic microscopy, this proposal tries to 1) study pollen diagnostic keys to genus and subgenus types; 2) Assess potential identification for evergreen subgenus Quercus, Cyclobalanopsis and Group Ilex, assessing their Palecological significance based on pollen types from various habitats; and investigate pollen morphology and its evolutionary trend associated with their phylogeny. 3) Comparing modern pollen, sub-fossil and fossil pollen, try to find pollen identification guidelines for Quaternary pollen of Fagaceae.

壳斗科是北半球温带和亚热带森林的优势木本植物群落，其花粉记录是重建第四纪植被与气候变化的关键代用指标，但花粉鉴定仍有不确定性：1）栎属花粉不同类型的鉴别与划分缺少统一的标准（如广义栎属的常绿与落叶种类、常绿的栎亚属和青冈亚属等）；2）花粉形态相似的栲属和石栎属的区分问题；3）水青冈属的种间鉴别可能性；4）高山栎组花粉的鉴别难题等，这些问题都限制了壳斗科花粉数据的古生态与古气候解释。本项目基于现生壳斗科花粉的系统形态学研究，结合表土-第四纪沉积物的壳斗科花粉的鉴别与对比，主要的研究目是：1）建立壳斗科属间及重点类型的种间鉴别标准及其应用于沉积物花粉鉴定的准确度分析；2）评估常绿栎、青冈亚属与高山栎组花粉的鉴定潜力，探索不同生境的花粉类型识别与古生态学价值、演化趋势与植物类群系统发育关系；3）通过现代-表土-第四纪花粉的鉴别与对比，总结壳斗科花粉鉴定指南，为第四纪花粉分析提供实用的方法学支撑。

壳斗科是北半球亚热带和温带森林中的优势树种，其花粉在第四纪沉积物中频繁出现，其中栎属花粉是恢复古植被与古气候的关键类型，但常绿与落叶类型归类缺乏一致标准，在属内物种多样性高的亚热带地区，花粉归类偏差直接影响到古植物地理、古生态与古气候的解释；光镜下的栗亚科花粉归类也有一定难度（如高度相似的栲、栗与石栎）；水青冈属的种间花粉鉴别还有提高鉴定分辨率的潜力。因此，对壳斗科花粉形态的深入研究对第四纪花粉分析具有明确的古生态学意义。.本研究测量分析了壳斗科花粉形态学指标；扫描电镜观察分析了纹饰，提取了鉴别特征；重点分析了栎属的常绿栎类（如乌冈栎）、青冈亚属与高山栎类的花粉鉴别特征；调查了壳斗科优势群落内表土、在电镜下鉴定了亚热带地区第四纪沉积物中的重点花粉类型，包括栎属的高山栎类、常绿栎类与落叶栎类，以及青冈属。.取得关键数据包括花粉形态量化指标；高清光镜与电镜图集，不同花粉粒的纹饰用于分析花粉形态特征的保守性与变异；野外花期植物标本、表土以及第四纪沉积物样品；所有研究样品的孢粉提取浓缩液与孢粉玻片作为研究档案保存，用于后续再研究与备查。 研究结果表明，栗亚科与水青冈属的花粉光学显微镜下区分栗亚科的不同属、水青冈属的不同种仍然存在问题。对广义栎属花粉，传统的光学显微镜鉴定主要制约因素是同一种类的花粉大小分布区间较宽，单粒花粉的光镜鉴定存在明显的不确定，而萌发孔沟也有明显的变异。因此，利用扫描电镜观察分析，得到以下几点重要结果：落叶类型的栎亚属花粉具有不规则疣状和大小不一的分散瘤状纹饰，而常绿类型的栎亚属具有聚合棒状纹饰与不规则分布的棒状（类似“蠕虫堆叠”，如典型的高山栎）；青冈亚属最为复杂，纹饰具有多样性，如颗粒聚合形成的块状-皱波状、不规则排列的细刺状，还有聚合的短棒状纹饰。根据这些鉴别特征，鉴定了亚热带-热带地区部分表土与第四纪钻孔沉积物中的栎属花粉（末次冰盛期以来），数据成功地用于校正第四纪植被与气候重建。