半干旱区植被覆盖多变,对气候变化存在较为复杂的响应过程,该过程一直是全球变化研究领域的核心科学问题。此前有研究基于植被组成中木本植物的相对覆盖度,发现全新世(11.7-0 ka)以来中国半干旱区森林覆盖对东亚夏季风降水存在约3000-4000年的滞后,即季风降水在全新世早期达到峰值,而木本植物盖度在全新世中期达到峰值(Cheng J. et al., Nat Commun, 2021)。然而,该研究所使用的木本植物相对覆盖度在衡量森林对气候变化的响应方面存在问题。

  受降水限制,半干旱区植被除森林、灌丛和草地等植被覆盖以外,还存在一定比例的未被覆盖的裸露地表,依靠木本植物相对覆盖度难以准确描述植被对气候变化的响应。相反,使用绝对覆盖度可以有效反映多种植被类型对气候变化的响应。我们此前在中国北方达里湖的孢粉研究,发现基于花粉浓度重建的木本植物绝对覆盖度在早全新世最高,与季风降水的变化基本同步,而基于花粉百分比重建的相对植被覆盖度则在中晚全新世呈现峰值(Han Y. et al., QSR, 2020;图1A, B),这说明按照绝对覆盖表征的植被响应不存在千年时间尺度的时滞。该研究同时提出,除气候变化外,次生干扰(包括火)也是影响森林绝对覆盖的一个关键因素。即在100008000 cal. yr BP之间,季风降水丰沛并且火干扰较少,使得绝对木本覆盖增加。而6500 cal. yr BP以来,季风降水减少而火干扰增加,导致草本覆盖增加和木本覆盖的减少 (1B, C, D)。因此,相对木本覆盖不能作为唯一的证据来证实全新世森林对季风降水存在千年时间尺度的滞后响应,这一复杂过程需要进一步结合绝对覆盖度和次生干扰等因素进行综合探究。以上发现为进一步理解植被对气候变化的响应过程提供了重要依据。

 

1 中国北方半干旱区达里湖全新世花粉百分比、绝对植被覆盖度以及火干扰变化趋势

  该研究成果以“Relative tree cover does not indicate a lagged Holocene forest response to monsoon rainfall”为题发表在《自然-通讯》(Nature CommunicationsMatters Arising栏目(DOI: 10.1038/s41467-022-33958-7)。陕西师范大学地理科学与旅游学院程颖副教授为第一作者,北京大学城市与环境学院刘鸿雁教授为通讯作者,共同作者包括来自北京大学的韩玥博士。该论文得到了国家自然科学基金重大项目课题(41790422)的资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-33958-7

参考文献:

Cheng, J. et al. Vegetation feedback causes delayed ecosystem response to East Asian Summer Monsoon Rainfall during the Holocene. Nat. Commun. 12, 1–9 (2021).

Han, Y. et al. Postglacial evolution of forest and grassland in southeastern Gobi (Northern China). Quat. Sci. Rev. 248, 106611 (2020).

 

 

程颖,女,陕西师范大学地理科学与旅游学院副教授,硕士生导师。2018年获北京大学理学博士学位,美国加州大学伯克利分校联合培养博士。主要从事第四纪生态学与环境演变的研究。