青藏高原西部高寒荒漠草原相对花粉产量估算

doi:10.11867/j.issn.1001-8166.2024.086

地球科学进展 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (11): 1169 -1182. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.086

李悦 ¹(

), 王莹 ¹, 李月从 ¹ ^, ², 张茹春 ³, 马林原 ⁴, 由翰飞 ¹, 王荣荣 ¹, 曹义航 ¹, 许清海 ¹ ^, ²(

)

^1.河北师范大学地理科学学院，河北石家庄 050024
^2.河北省环境演变与生态建设重点实验室，河北石家庄 050024
^3.河北省科学院地理科学研究所，河北石家庄 050011
^4.中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃兰州 730000

收稿日期:2024-06-21 修回日期:2024-09-26 出版日期:2024-11-10
通讯作者: 许清海 E-mail:19831120190@163.com;xuqinghai@hebtu.edu.cn
基金资助:
青藏高原地球系统基础科学中心项目(41988101);国家自然科学基金项目(U20A20116)

Estimation of Relative Pollen Productivity in Alpine Desert Steppe of Western Tibetan Plateau

Yue LI ¹( ), Ying WANG ¹, Yuecong LI ¹ ^, ², Ruchun ZHANG ³, Linyuan MA ⁴, Hanfei YOU ¹, Rongrong WANG ¹, Yihang CAO ¹, Qinghai XU ¹ ^, ²( )

^1.School of Geographical Sciences, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050024, China
^2.Hebei Key Laboratory of Environmental Change and Ecological Construction, Shijiazhuang 050024, China
^3.Institute of Geographical Science, Hebei Academy of Sciences, Shijiazhuang 050011, China
^4.Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China

Received:2024-06-21 Revised:2024-09-26 Online:2024-11-10 Published:2025-01-17
Contact: Qinghai XU E-mail:19831120190@163.com;xuqinghai@hebtu.edu.cn
About author:LI Yue, research area includes surface pollen in the Tibetan Plateau. E-mail: 19831120190@163.com
Supported by:
the Basic Science Center of Tibetan Plateau Earth System(41988101);The National Natural Science Foundation of China(U20A20116)

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高寒荒漠草原是青藏高原独有的荒漠草原类型，阿里地区是其代表区域。其相对花粉产量和相关花粉源范围，是基于花粉进行植被和气候定量研究的重要参数之一。基于阿里地区37个样点的现代表土花粉和植被数据，利用ERV模型的不同子模型，以藜科花粉为参考种，估算了禾本科、藜科、蒿属、菊科、十字花科和委陵菜属6种主要花粉类型的相对花粉产量及相关花粉源范围。结果显示，子模型2估算结果最为理想，计算得到的研究区相关花粉源范围为1 550 m。主要花粉类型的相对花粉产量如下：藜科（1.000），蒿属（1.286±0.058），菊科（0.689±0.043），委陵菜属（0.139±0.008），十字花科（0.763±0.063）和禾本科（0.003±0.006）。留一法和REVEALS模型检验表明，上述相对花粉产量和相关花粉源范围结果均较为可信，可应用于区域植被重建。

关键词: 高寒荒漠草原, 相对花粉产量, 相关花粉源范围, ERV模型, REVEALS

Ngari is a unique desert steppe type on the Tibetan Plateau, characterized by its desert steppe ecosystem. This region serves as an ideal representation for studying the quantitative relationships between vegetation and climate. Relative Pollen Productivity (RPP) and Relevant Source Area of Pollen (RSAP) are important parameters for quantitative studies of vegetation and climate based on pollen. Based on modern topsoil pollen and vegetation data from 37 sample sites in the Ngari Desert steppe, different sub-models of the ERV model were utilized, with Chenopodiaceae pollen as the reference species, to estimate the relative pollen production and relevant source area of pollen for five major pollen types: Poaceae, Chenopodiaceae, Artemisia, Asteraceae, Brassicaceae, and Potentilla. The results showed that sub-model 2 provided optimal estimates. The relevant source of pollen in the study area was 1 550 m. The relative pollen productivities of the main pollen types are as follows：Chenopodiaceae (=1.000), Artemisia (1.286±0.058), Asteraceae (0.689±0.043), Brassicaceae (0.763±0.063), Potentilla (0.139±0.008), and Poaceae (0.003±0.006). The results of the leave-one-out method and the REVEALS model validation indicate that the above RPP and RSAP results are reliable and can be applied to regional vegetation reconstruction.

Key words: Alpine desert steppe, Relative pollen productivity, Relevant source area of pollen, Extended R-Value models, REVEALS.

中图分类号:

P941.73

图1 青藏高原西部高寒荒漠草原采样点示意图
（a）阿里地区荒漠草原区地理位置（底图来自https：//livingatlas.arcgis.com/wayback）；（b）荒漠草原区主要植被类型 ^{［

38
］}；（c）荒漠草原研究区采样点分布

Fig. 1 Sampling sites of alpine desert steppe in the western Tibetan Plateau
（a）The location of desert steppe area in Ngari（base map from https：//livingatlas.arcgis.com/wayback）；（b）The main vegetation types of desert steppe ^{［

38
］}；（c）Sampling sites in desert steppe study area

图2 “Crackles Bequest Project”植被调查示意图^{［

38
］}
（a）10 m内样方调查图；（b）10~100 m群落调查图；A~E表示不同群落类型

Fig. 2 Sketch map of vegetation survey method based on“Crackles Bequest Project”^{［

38
］}
（a）Quadrats from 0 to10 m；（b）Vegetation survey from 10 to 100 m；A ~ E represent types of vegetation communities

图3 不同子模型校正效果对比
（a）子模型2校正后花粉植被拟合关系；（b）子模型1校正后花粉植被拟合关系

Fig. 3 Scatter plots of adjusted relationship between pollen loading and vegetation cover
（a） Relationship between adjusted pollen proportions and original vegetation cover of submodel 2；（b） Relationship between original pollen proportion and relative vegetation cover of submodel 1

图4 青藏高原西部高寒荒漠草原区植被组成
（a）0~100 m植被组成；（b）3 km范围距离加权植被盖度

Fig. 4 Vegetation composition of alpine desert steppe in western Tibetan Plateau
（a） Vegetation composition from 0 to 100 m；（b） 3 km distance-weighted plant abundance

图5 高寒荒漠草原区表土花粉组成

Fig. 5 Pollen percentage composition from surface soil of alpine desert steppe area

表1 主要花粉类型花粉大小与沉降速率

Table 1 Pollen grains sizes and fall speed for main taxa

花粉类型	长轴/μm	短轴/μm	沉降速率/（m/s）
禾本科	26.793 9	23.695 0	0.022 8
藜科	11.149 4（直径）		0.015 2
蒿属	19.987 6	17.818 0	0.012 6
菊科	20.920 9	17.886 3	0.014 0
十字花科	20.985 9	16.723 9	0.014 5
委陵菜属	21.411 6	16.988 8	0.015 1

表1 主要花粉类型花粉大小与沉降速率

Table 1 Pollen grains sizes and fall speed for main taxa

花粉类型	长轴/μm	短轴/μm	沉降速率/（m/s）
禾本科	26.793 9	23.695 0	0.022 8
藜科	11.149 4（直径）		0.015 2
蒿属	19.987 6	17.818 0	0.012 6
菊科	20.920 9	17.886 3	0.014 0
十字花科	20.985 9	16.723 9	0.014 5
委陵菜属	21.411 6	16.988 8	0.015 1

图6 不同子模型和风速条件下相关花粉源范围
（a）3种子模型结合Prentice和1/d加权法获得的对数似然函数得分值曲线；（b）使用最大风速28 m/s计算Prentice加权得到的结果

Fig. 6 Relevant source areas of pollen under different sub-models and wind speeds
（a） Results of 1/d distance-weighting and Prentice’s distance-weighting method；（b） Results of Prentice’s distance-weighting method calculated by max wind speed （28 m/s）

表2 不同加权方法的相对花粉产量

Table 2 Estimates of RPPs using different distance-weighting methods

花粉类型	子模型2+ Prentice	误差值	子模型2+ 1/d	误差值
藜科	1.000	0.000	1.000	0.000
禾本科	0.003	0.006	0.012	0.006
蒿属	1.286	0.058	1.154	0.042
菊科	0.689	0.043	0.690	0.040
十字花科	0.763	0.063	0.743	0.056
委陵菜属	0.139	0.008	0.138	0.010

表2 不同加权方法的相对花粉产量

Table 2 Estimates of RPPs using different distance-weighting methods

花粉类型	子模型2+ Prentice	误差值	子模型2+ 1/d	误差值
藜科	1.000	0.000	1.000	0.000
禾本科	0.003	0.006	0.012	0.006
蒿属	1.286	0.058	1.154	0.042
菊科	0.689	0.043	0.690	0.040
十字花科	0.763	0.063	0.743	0.056
委陵菜属	0.139	0.008	0.138	0.010

图7 留一法估算37个样点的相对花粉产量值

Fig. 7 RPPs estimated by the leave-one-out method and for all samples

图8 REVEALS湖泊重建结果与实际植被调查盖度对比

Fig. 8 Comparation of REVEALS simulated by lakes and actual vegetation coverage

表3 不同地区计算的 RPP对比

Table 3 RPP for the pollen types used in the analysis in different study areas

研究区	子模型	藜科	禾本科	蒿属	菊科	委陵菜属	十字花科	参考种	参考文献
阿里地区荒漠草原	2	1.000	0.003	1.286	0.689	0.139	0.763	藜科	本文
青藏高原高山草甸	2	1.000	0.020	1.149	0.308	0.002	0.090	莎草科	［ 31 ］
青藏高原高寒草甸草原	2	1.000	0.186	0.607	—	—	—	禾本科	［ 30 ］
巴里坤荒漠草原	2	1.000	0.035	0.570	0.722	—	—	禾本科	［ 3 ］
坝上典型草原	3	1.000	0.048	0.920	0.368	0.010	—	禾本科	［ 26 ］
阿拉善高原荒漠/荒漠草原	1	1.000	0.030	4.160	—	—	—	藜科	［ 61 ］
苏尼特左旗荒漠草原	1	1.000	0.059	0.027	0.185	—	—	蒿属	［ 62 ］
锡林格勒典型草原	2	1.000	0.168	1.857	0.030	0.188	1.271	禾本科	［ 25 ］
锡林格勒典型草原	1	1.000	0.088	1.754	0.158	0.123	0.298	蒿属	［ 60 ］

表3 不同地区计算的 RPP对比

Table 3 RPP for the pollen types used in the analysis in different study areas

研究区	子模型	藜科	禾本科	蒿属	菊科	委陵菜属	十字花科	参考种	参考文献
阿里地区荒漠草原	2	1.000	0.003	1.286	0.689	0.139	0.763	藜科	本文
青藏高原高山草甸	2	1.000	0.020	1.149	0.308	0.002	0.090	莎草科	［ 31 ］
青藏高原高寒草甸草原	2	1.000	0.186	0.607	—	—	—	禾本科	［ 30 ］
巴里坤荒漠草原	2	1.000	0.035	0.570	0.722	—	—	禾本科	［ 3 ］
坝上典型草原	3	1.000	0.048	0.920	0.368	0.010	—	禾本科	［ 26 ］
阿拉善高原荒漠/荒漠草原	1	1.000	0.030	4.160	—	—	—	藜科	［ 61 ］
苏尼特左旗荒漠草原	1	1.000	0.059	0.027	0.185	—	—	蒿属	［ 62 ］
锡林格勒典型草原	2	1.000	0.168	1.857	0.030	0.188	1.271	禾本科	［ 25 ］
锡林格勒典型草原	1	1.000	0.088	1.754	0.158	0.123	0.298	蒿属	［ 60 ］

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