《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Using modern pollen assemblages in vegetation and climate reconstructions from the eastern Tibetan Plateau
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本研究基于东部藏北高原181个地表花粉样本，通过聚类与冗余分析揭示花粉组合与植被垂直带谱及气候因子（最冷月均温）的耦合关系，验证随机森林模型在古气候重建中的最优性能，填补区域研究空白并为环境重建提供可靠参考。
曹超群|宋琳娜|王梓彤|刘芳茹|韩圆圆|曹先勇
青藏高原地球系统、环境与资源国家重点实验室（TPESER）高山古生态学与人类适应研究组（ALPHA），中国科学院青藏高原研究所，北京 100101，中国
摘要
花粉是重建过去气候和植被的重要指标。然而，青藏高原东部地区花粉、植被与气候之间的关系尚未得到充分验证。本研究基于181个地表样本中的花粉组合来探讨这些关系。判别分析和聚类分析表明，花粉组合能够很好地反映垂直植被带的变化。冗余分析（RDA）显示，最冷月份的平均温度（Mtco）是解释花粉组合变化的主要气候因素。常见花粉类群的加权平均生态最适值及其对环境变量的耐受性与它们的现代分布一致，表明它们能强烈指示植被和气候状况。在用于预测Mtco的方法中，随机森林（RF）表现最佳，适用于过去气候的重建。部分花粉类群的指示能力有限，需要谨慎解读以减少潜在偏差。总体而言，本研究填补了青藏高原东部地区的相关研究空白，证明了花粉组合、植被和气候因素之间的稳健且一致的关系，并为该地区的过去环境重建提供了可靠参考。
引言
花粉是研究过去植被和气候变化的重要指标（Birks和Berglund，2017），因为它保存良好且能形成长期连续记录，其形态反映了植被组成，花粉组合的变化揭示了过去的植被动态并间接指示了气候变化（Lu等人，2004；Miao等人，2022）。然而，由于植被组成、气候条件以及花粉的产生和传播的影响，解释花粉组合较为复杂（Zhang等人，2018；Sánchez-Morales等人，2025）。因此，获取高质量的现代花粉数据、推进花粉过程研究以及建立定量的花粉-植被-气候关系对于准确解释花粉记录和提高过去环境重建的可靠性至关重要（Yu等人，2001；Zhao等人，2025）。
青藏高原东部地区夏季温暖湿润，受亚洲季风影响；冬季寒冷干燥，受西风影响（Yao等人，2013；Huang等人，2023）。该地区以横断山脉为特征，山谷深邃，地貌破碎，形成了从亚热带森林到高山草甸的明显垂直植被带（西藏调查组，1988；Yu等人，2001；Sun等人，2012）。此前已有多项研究在局部尺度上探讨了花粉组合、植被和气候之间的关系，例如在玉龙山和贡嘎山沿海拔梯度（Xiao等人，2009；Li等人，2012）、横断山脉南北两侧不同植被类型（Chi等人，2024；Ren等人，2024）以及雅鲁藏布江下游流域沿海拔梯度（Ma等人，2023）。这些研究强调了花粉组合在反映当地植被和气候方面的价值。然而，鉴于该地区生境的破碎性，少数采样点的结果是否能够可靠地代表整个区域的植被和气候仍有待验证。此外，作为青藏高原主要的森林区域之一，该地区是高原湖泊中树木花粉的主要来源。独特的地形和气候因素对花粉的产生、传播和沉积有显著影响。其中一个影响是外来树木花粉的存在，这给湖泊沉积物中的花粉记录解释带来了不确定性（Li等人，2020；Cao等人，2023）。因此，系统地研究青藏高原东部地区现代花粉组合、植被和气候之间的关系对于提供可靠的过去环境重建基础至关重要。
我们收集了来自青藏高原东部的181个地表样本（包括土壤和苔藓），并使用聚类分析、判别分析以及加权平均生态最适值和耐受性来探讨现代花粉组合与植被类型之间的关系。我们还利用冗余分析（RDA）评估了花粉组合的气候意义，并比较了加权平均偏最小二乘法（WA-PLS）、现代类比技术（MAT）和随机森林（RF）在该地区定量气候重建中的表现。本研究的目标是：（1）提高我们对青藏高原东部地区现代花粉-植被关系的理解，并为植被重建提供坚实的生态基础；（2）阐明现代花粉组合的气候含义，并评估多种定量重建方法。本研究为青藏高原东部地区过去植被和气候的可靠重建提供了数据和方法论基础。
研究区域
青藏高原东部的植被呈现出明显的垂直分布模式：a) 亚热带常绿阔叶林主要分布在四川西部和云南南部的山谷中，海拔2000–2500米之间，主要由栎树（Quercus incana和Q. gilliana组成，下层植被富含亚热带东亚植物。b) 混合针叶林和阔叶林分布在海拔2500米以上地区
野外和实验室工作
共收集了181个地表样本，来自青藏高原东部地区。为减少随机采样误差，每个站点在1–2米半径范围内选取约5个子样本，合并成一个复合样本，样本由苔藓和约1厘米的底层土壤或1厘米的表层土壤组成。所有站点均使用GPS进行精确地理定位，样本分布范围为北纬26.9至35.5度、东经98.7至103.8度（图1），海拔范围为1862–4580米。每个站点的主要植被...
现代花粉组合
在181个样本中，鉴定出79种陆地花粉类群，包括28种树木、16种灌木和35种草本植物。主要树木类群包括Abies、Picea、Pinus、Tsuga、Quercus（E：常绿；D：落叶）、Betula和Alnus。灌木类群主要由蔷薇科、Salix、Hippophae、杜鹃花科和鼠李科植物代表。草本植物包括莎草科、Artemisia、菊科（不含Artemisia）、禾本科、毛茛科（不含Thalictrum）和Thalictrum。
讨论
本研究从青藏高原东部地区收集了额外的现代花粉样本，以扩充区域现代花粉数据库，并建立涵盖整个海拔梯度的完整数据集。该数据集为研究垂直植被动态提供了重要支持，为定量气候重建和环境变化研究提供了坚实基础。
结论
基于青藏高原东部的181个现代花粉样本，我们发现花粉组合清晰地反映了垂直植被带的区域分布模式。Mtco、Elev和Pann被确定为解释花粉组合变化的关键环境因素。这些因素对常见花粉类群的加权平均生态最适值及其耐受性与其现代分布一致，表明花粉作为植被乃至气候指标的强大作用。在预测Mtco方面，随机森林（RF）表现最佳...
曹超群：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、调查、数据分析、数据管理。宋琳娜：撰写 – 审稿与编辑、软件使用、数据分析。王梓彤：数据验证。刘芳茹：数据验证。韩圆圆：数据验证。曹先勇：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源获取、概念构思。
作者声明没有利益冲突。
本研究得到了中国科学院西部之光项目（xbzg-zdsys-202204）和中国国家重点研发计划（2024YFF0809101）的支持。感谢Cathy Jenks在语言编辑方面的帮助。
