Prentice等^{[ 10, 11]}和Sugita^{[ 13]}在模型构建时假定沉积盆地为圆形、植被开阔、没有河流注入, 且各方向风力作用相同的理想对象。但是, 自然环境中沉积盆地大小、形状、风速、植被分布等变化十分复杂, 沉积盆地大小、风速、花粉沉降速率和植被变化是否对花粉源范围产生影响有待深入研究。

20世纪60年代起, 已有较多学者探讨了沉积盆地半径对花粉源范围的影响^{[ 9, 11, 13, 23]}。Sugita^{[ 13]}利用Lake模型1对不同半径沉积盆地进行了运算, 认为随沉积半径增加, 广义花粉源范围会逐渐增加；我们用Lake模型1对长白山地区研究也发现, 沉积盆地半径变化对广义花粉源范围变化影响明显, 随沉积盆地半径增加而变大。沉积盆地半径对相关花粉源范围也有影响^{[ 11, 24]}, Sugita^{[ 24]}运用ERV模型估算了森林内表土及不同沉积半径湖泊的相关花粉源范围, 认为半径小于2 m林间空地的相关花粉源范围为50～100 m, 半径小于50 m的小型湖泊为300～400 m, 半径小于250 m的中型湖泊在600～800 m之间。其他学者的研究结果也都支持这一结论^{[ 17, 18, 21]}；但当湖泊半径超过750 m之后, ERV模型无法准确估算沉积盆地的相关花粉源范围^{[ 24]}。

前人研究通常将沉积盆地风速设为常数(3 m/s)^{[ 11, 24]}, 而现实中风速是多变的。作者利用Sutton距离加权模型^{[ 12]}和Lake模型1^{[ 13]}对白洋淀和长白山地区广义花粉源范围运算结果显示：白洋淀地区捕捉器花粉组合中有20%～30%的花粉来源于山区, 采用平均最大风速(3.2 m/s)得到的广义花粉源范围(100 km)给与了较好的解释^{[ 25]}；长白山地区捕捉器花粉组合中出现了大量桦属和桤木属花粉 (20%～40%), 利用年平均风速 (3.5 m/s)计算的广义花粉源范围约为25 km, 该范围内几乎没有桦木科植物生长^{[ 43]}, 显然无法解释桦属和桤木属花粉的来源, 而该区域每年风速>6 m/s的日数高达190天左右(数据来源：中国气象科学数据共享服务网), 采用风速6 m/s计算后, 广义花粉源范围达到37 km, 与研究区桦木林的分布范围相符 (图2), 说明模型中风速参数变化对广义花粉源范围的影响十分明显, 所以在以后的研究中, 应考虑研究区的风速变化, 而不应将风速设为常数。

图2

Fig.2

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	图2 长白山地区不同风速条件下的广义花粉源范围(a) 年平均风速3.5 m/s；(b) 风速6 m/s；(c) 植被分布图Fig.2 Normal source areas of pollen under different wind speeds in Changbai Mountain Area(a) Mean annual wind speed 3.5 m/s; (b)Wind speed 6 m/s; (c) Vegetation distributions

然而, 笔者利用ERV模型对内蒙古典型草原区相关花粉源范围研究结果发现, 采用年平均风速(3.5 m/s)和极大风速(29 m/s)运算得到的似然函数得分值均在1000 m处趋于平缓, 说明风速对相关花粉源范围影响不大(图3)；Nielsen等对丹麦25个小湖泊不同风速条件下相关花粉源范围计算结果也发现^{[ 18]}, 风速在1～25 m/s范围内变化对所有湖泊的相关花粉源范围无明显影响；此外, 欧洲部分学者对不同区域的研究也得到相似结果^{[ 19, 21]}, 表明风速变化对相关花粉源范围影响不明显。

不同区域花粉大小存在明显差异, 一般认为花粉个体越小, 花粉沉降速率越小, 其被搬运的距离也就越远^{[ 24, 44]}；前人的研究结果均表明, 花粉沉降速率变化对广义花粉源范围和相关花粉源范围变化具有明显影响^{[ 11, 13]}。虽受诸多限制因素(花粉沉降速率、沉积盆地半径、风速等)的影响, 不同地区广义花粉源范围和相关花粉源范围变化较大, 但多数研究结果均显示广义花粉源范围在2～100 km之间^{[ 11, 12, 32, 33, 45]}, 相关花粉源范围在100～2000 m之间^{[ 18, 21, 24]}。我们对白洋淀^{[ 25]}、长白山地区的广义花粉源范围(37和100 km)和内蒙古典型草原区的相关花粉源范围(1000 m)计算结果也在这一范围内。

图3

Fig.3

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	图3 内蒙古典型草原区不同风速条件下相关花粉源范围(a) 年平均风速3.5 m/s；(b) 极大风速29m/sFig.3 Relevant source areas of pollen under different wind speeds in typical steppe area of Inner-Mongolia(a) Mean annual wind speed 3.5 m/s; (b) Maximum wind speed 29 m/s

一般认为当地花粉代表沉积盆地周围的植被状况^{[ 11, 17, 23, 24]}。部分学者将距离沉积盆地20～30 m范围划为当地花粉的界线^{[ 11, 23, 46, 47]}, 认为其含量可能占花粉组合的60%以上, 外来花粉含量较低, 对花粉组合影响不明显；而Calcote等^{[ 17, 24]}则认为当地花粉的范围大小应由沉积盆地周围花粉类型与植被调查对应关系决定, 其含量一般占花粉组合的30%～50%。笔者认为, 受区域条件、气候因素等的影响, 当地花粉来源范围存在明显区域差异, 笔者对内蒙古草原区和长白山地区研究结果显示, 当地花粉含量一般占30%～45%, 而且内蒙古草原区多数花粉类型与1000 m范围内植被的相关系数 R²达0.5以上, 进一步说明当地花粉是样点附近植被组成的反映, 是研究当地植被演替的重要指标^{[ 14, 17, 18, 21, 24]}。

花粉是重建区域气候变化的重要数据^{[ 48～ 50]}, 主要因为花粉组合中含有大量区域花粉, 反映区域植被组成, 对沉积盆地花粉组合影响较大^{[ 11, 12, 26]}；根据长白山地区和内蒙古草原区研究结果, 区域花粉含量可以占到花粉组合的25%～60%。Sugita^{[ 13, 24]}将当地花粉以外的花粉都看作是区域花粉, 认为其范围大小主要受风速条件影响；笔者对长白山地区的研究也表明风速对广义花粉源范围具有重要影响, 长白山地区风速为3.5 m/s时, 广义花粉源范围约为25 km, 风速为6 m/s时, 广义花粉源范围达到37 km。但风速不是影响广义花粉源范围的唯一重要因素, 沉积盆地大小也对广义花粉源范围具有重要影响。前文也提到, 随沉积盆地半径增大, 区域花粉对花粉组合的影响逐渐增大^{[ 23]}；Sugita^{[ 13, 24]}研究也认为半径大于750 m的沉积盆地花粉组合主要受区域花粉影响, 而非当地花粉, 尤其半径较大的湖泊受区域花粉影响更明显。

一般认为区域外花粉是花粉组合中来源距离较远、主要依靠高空气流搬运的外来成分^{[ 11, 12, 45]}, 其含量通常占花粉组合的10%～20%, 且以传播距离较远的松属、蒿属和藜科等超代表性花粉类型为主^{[ 25, 45]}。关于区域外花粉的传播距离, 前人已有较多研究, 没有植物生长的北极圈附近、格陵兰岛和南极洲地区都发现了区域外花粉^{[ 6, 7, 51]}；远离陆地的中国东海和西太平洋海域上空也出现大量来源于中国北方干旱、半干旱地区的蒿属和藜科花粉, 传播距离达上千公里^{[ 8]}。笔者对长白山地区捕捉器花粉的研究发现, 远距离搬运来的蒿属、藜科等区域外花粉在垂直方向上变化一致, 而且年际无明显变化 (含量为10%左右)；Ertl等^{[ 45]}研究也发现, 欧洲赤松花粉含量无明显的年际差异, 说明区域外花粉对植被指示意义较小。

图4

Fig.4

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	图4 河北省唐山市蚕姑庙剖面花粉百分比图[ 52]Fig.4 Pollen percentage diagram of Cangumiao section, Tangshan City, Hebei Province[ 52]

以河北省唐山市蚕姑庙剖面花粉记录为例^{[ 52]}(图4)：在1500 a B.P. 以前, 该剖面花粉组合变化主要表现为栎属、松属、榛属、莎草属、香蒲属等植物花粉含量的差异, 而蒿属和藜科植物花粉含量无明显变化(其含量约为20%左右), 说明当时该区域植被主要为以栎属为主的针阔混交林植被^{[ 52]}, 而蒿属和藜科等花粉类型多为区域外花粉, 由风力作用或流水远距离搬运来^{[ 25, 40, 41]}, 孢粉组合主要反映了区域植被演化过程。1500 a B.P.以后, 受气候变化和人类活动影响^{[ 52]}, 该区域植被演变为以草本为主的植物群落, 森林面积大规模减少, 乔木花粉主要以松属(含量为15～20%左右, 无明显变化)等易于传播的花粉类型为主。笔者认为, 孢粉组合中松属花粉主要来源于研究区北部的燕山山地^{[ 25, 52]}, 属区域外花粉, 对研究区植被指示意义较小；相反, 栗属、禾本科等栽培植物则反映了当地的植被组成^{[ 52]}。

由此可知, 受区域条件、沉积盆地半径和风速等因素的影响, 当地花粉, 区域花粉和区域外花粉的划分和界线存在较大差异, 但一般认为当地花粉对研究局地植被演替具有重要意义, 区域花粉是研究区域植被重建和气候变化的重要载体, 区域外花粉来源于距离较远的区域, 一般对植被指示意义较小。前人研究认为, 当地花粉和区域外花粉分别占花粉组合的30%～50%^{[ 17, 24]}和10%～30%^{[ 8, 45]}；根据我们的研究(内蒙古地区草原区和长白山地区), 笔者认为当地花粉, 区域花粉和区域外花粉分别占花粉组合的30%～45%, 25%～60%和10%～30%, 其中当地花粉和区域花粉是沉积盆地植被演替和变化的真实反映, 研究中应注重当地花粉和区域花粉与研究区周围植被的关系。此外, 区域外花粉也会对花粉组合产生一定影响, 如何去除其对花粉组合和植被重建的干扰仍需进一步研究。