西南地区地表花粉组合作为土地利用与人为植被变化的指示器：对古生态重建的启示

为解析人类活动对植被的影响机制，中国科学院研究人员通过分析西南地区117个地表花粉样本，揭示了不同土地利用类型下花粉组合特征及其与植被组成的指示关系。研究发现区域花粉组合以松属(Pinus)、铁杉属(Tsuga)和栎属(Quercus)为主，且0.2-20 km尺度能更好反映区域植被特征（贡献率>90%），为利用花粉数据重建历史植被变化提供了关键现代过程依据。

　　

在人类文明发展进程中，土地利用方式的改变深刻重塑着地球植被格局。作为记录历史环境变化的"时间胶囊"，花粉化石被广泛应用于古生态重建。然而一个关键科学难题始终存在：当现代植被已普遍受到人类活动干扰时，如何准确解读花粉数据所承载的自然与人为双重信号？这个问题在拥有数千年农耕历史的中国西南地区尤为突出——这里既是生物多样性热点，又是典型的人地关系敏感区，从新石器时代的刀耕火种到明清时期的梯田开垦，人类活动已使原始植被面貌发生根本性改变。

中国科学院的研究团队在《CATENA》发表的最新研究，通过系统分析西南五省区117个地表花粉样本，首次量化了不同土地利用类型（耕地、人工林、次生林）的花粉组合特征差异。研究发现：虽然区域花粉组合均以松属(Pinus)、铁杉属(Tsuga)、落叶/常绿栎属(Quercus)和桦木属(Betula)等乔木花粉为主导（占比71.8%），但耕地和人工林样本显著富集人类选择物种的花粉信号。通过主成分分析(PCA)和空间尺度解析，团队发现0-200米范围内花粉主要反映局地植被，而0.2-20公里尺度则能更准确捕捉区域植被特征（解释度>90%）。该研究建立的现代花粉-植被定量关系模型，为准确解译历史花粉记录中的人为干扰信号提供了关键标尺。

研究采用标准化采样策略，在西南地区不同海拔（100-1400米）和地貌（喀斯特/非喀斯特）单元设置样点，通过重液浮选法提取花粉并进行显微镜鉴定（平均每样本402粒）。运用主成分分析(PCA)解析花粉组合与土地利用类型的关联，通过距离衰减模型量化花粉源区范围。

主要发现包括：

1. 花粉组合特征差异：耕地样本中禾本科(Poaceae)花粉占比显著升高（>40μm粒径指示农作物），人工林以松属(Pinus)和桉属(Eucalyptus)为特征标记，而次生林则保留更多自然植被花粉谱。
2. 空间尺度效应：在200米半径内，不同样点间植被组成差异显著；当尺度扩展至20公里时，土地利用类型的空间异质性减弱，花粉组合趋于均质化。
3. 指示性花粉类型：松属(Pinus)高含量（>30%）可指示人工林扩张，而铁杉属(Tsuga)和栎属(Quercus)的比值变化能有效反映自然林分退化程度。

这项研究开创性地构建了人类世背景下花粉-植被关系的解释框架。其核心价值在于：首次量化了西南地区不同人为干扰强度下花粉组合的分异规律，证实20公里尺度是区域植被重建的理想空间单元。这不仅为解读该地区历史花粉记录（如明清时期松属衰退事件）提供了现代过程依据，更发展出通过花粉粒径（如>40μm禾本科花粉区分野生/栽培种）和关键属种比值诊断人类活动强度的新方法。在全球变化研究亟需区分自然与人为植被变化的今天，这项成果为重建人地关系演化历史提供了不可替代的孢粉学工具。