《Estuarine, Coastal and Shelf Science》:Hydroclimatic gradients and fluvial–estuarine filtering are associated with modern palynomorph assemblages across river–estuary systems in southeastern China
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•现代河流孢粉组合追踪区域水文气候梯度•乔木花粉在北部河流中占优势;蕨类孢子在南部水系中占主导•年均降水量和河流位置塑造孢粉组合•河流沉积物富集草本花粉,但保留了区域乔木类群引言孢粉是重建第四纪植被动态、气候变率和人类—环境相互作用最广泛应用的代用指标之一(Sepp? and
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现代河流孢粉组合追踪区域水文气候梯度
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乔木花粉在北部河流中占优势;蕨类孢子在南部水系中占主导
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年均降水量和河流位置塑造孢粉组合
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河流沉积物富集草本花粉,但保留了区域乔木类群
引言
孢粉是重建第四纪植被动态、气候变率和人类—环境相互作用最广泛应用的代用指标之一(Sepp? and Bennett, 2003; Xu et al., 2016; Cheng et al., 2023)。然而,孢粉记录的解释价值从根本上取决于对沉积组合忠实地代表源植被以及控制该植被的环境梯度的理解程度(Prentice, 1985)。在多种沉积档案(包括土壤表层、泥炭草垫、湖泊沉积物和泥炭沉积物)中开展的现代校准研究一致表明,孢粉谱保留了可识别的植被信息,但该信号不可避免地受到分类群特异性花粉生产力、传播途径和距离、源区面积、盆地形态、沉积环境和差异保存潜力的影响(Wilmshurst and McGlone, 2005; Papadopoulou et al., 2022; He et al., 2024; Chen et al., 2026)。空间全面的现代孢粉数据库的持续扩展(Chen et al., 2021; Pound and O'Keefe, 2025)为定量古环境重建提供了关键的训练数据集,但沉积环境特异性校准这一基本挑战在所有档案类型中依然存在。
河流代表了从陆源到海源孢粉传递路径中一个特别重要但校准相对不足的部分(Brown et al., 2007; Moss et al., 2005)。与小型湖泊或泥炭沼泽等相对封闭的沉积盆地不同,河流系统作为开放的、综合性的通道,接收来自河岸、支流、山坡、泛滥平原、河岸湿地以及跨越空间广阔且往往环境异质的流域中侵蚀沉积库的孢粉(He et al., 2023; da Silva et al., 2026)。在夹带和搬运过程中,孢粉经历了一系列物理过程,包括按粒径和沉降速度的水力分选、洪水事件中的再悬浮、漫滩沉积、河道沙洲和泛滥平原序列中的暂时储存、通过岸蚀的再沉积,以及因机械磨蚀和微生物降解抗性差异介导的选择性保存(Holmes, 1994; Catto, 1985; Barreto et al., 2024)。这些过程共同扩大了单个河流样品的有效源区,但也可以叠加局部河岸、泛滥平原和沉积学信号,从而掩盖区域植被成分(Brown et al., 2007; Xu et al., 2016)。
在潮汐影响的下游和河口,解释挑战进一步加剧,因为水文学和沉积学动态与纯河流环境有很大不同。潮汐泵送、盐度梯度、絮凝、河口沉积物捕获、河道迁移和淡海混合改变了沉积物停留时间、粒径分布和沉积路径(Garel et al., 2009; Nowacki et al., 2015)。同时,河口湿地、盐沼和潮间带贡献了大量本地产生的孢粉,可能将非地带性河岸或潮间带信号叠加在区域流域成分之上(Medeanic et al., 2016)。最近在杭州湾的工作表明,潮汐高程和沉积微相可以产生分类群特异性的孢粉分区,这表明河口孢粉组合不能被简单地解释为上游河流输入的被动混合物(Zhang et al., 2025)。
现有的河流孢粉研究主要聚焦于单个流域或单一气候带内有限的河段(Moss et al., 2005; Yang et al., 2016a; He et al., 2023; Liu et al., 2025)。这些单系统研究已确立了水运组合中包含生态源信息和搬运—沉积过滤器,但在分离区域气候梯度和河段尺度水动力效应方面提供的分析杠杆有限。因此,需要在共享季风气候域内进行系统的多流域比较,以确定邻近河流系统是否保存了一致的区域植被模式,定量评估组合沿河流—河口连续体的变化强度,并评估人类改造的广义指标是否在气候和河流位置之外解释了额外的成分变异。这些问题对于解释来自泛滥平原、三角洲、河口和大陆边缘的化石孢粉记录具有直接意义,在这些环境中,陆源孢粉通常被用作流域尺度环境变化的指标(Ellison, 2017; Zhang et al., 2025)。
中国东南沿海为这一研究提供了理想天然实验室。几个主要河流系统穿越东亚季风域内从北亚热带混交林到南亚热带常绿阔叶林的南北气候过渡带,在相对较短的纬度范围内产生显著的温度、降水和植被结构梯度(Ashton and Zhu, 2020)。在本研究中,我们分析了长江、钱塘江、瓯江、闽江、锦江和九龙江河流—河口系统的现代表层沉积物,以回答三个问题:(1) 河流孢粉组合是否沿区域气候梯度表现出连贯的纬度分异;(2) 河流搬运和河口过程如何影响孢粉组合的空间连续性;以及(3) 河流沉积物在记录局部河岸和泛滥平原植被的同时,在多大程度上保留了区域植被信号。为回答这些问题,我们采用样品排序和指示物种分析(ISA)来表征河流系统间的成分分异,并利用冗余分析(RDA)来考察孢粉组合与环境梯度的关系。我们使用Jaccard相似度和Cody周转指数评估单个河流系统沿程的空间连续性和成分周转,辅以分类群丰度与距河口纵距的相关性来评估差异搬运和沉积的模式。最后,将孢粉成分与陆地花粉数据进行了比较,以评估河流沉积物在捕捉更广泛植被信号的同时保留局部输入的程度。
章节摘要
研究区
研究区包括中国东南沿海的六个主要河流系统:长江(YR)、钱塘江(QTR)、瓯江(OR)、闽江(MR)、锦江(JR)和九龙江(JLR)(图1;表1)。采样断面从大约北纬24°延伸至北纬33°,横跨约1000公里,位于东亚季风区内,并跨越了北亚热带到南亚热带的气候过渡带。年平均气温(MAT)从北向南从约15°C增加到>21
样品采集
野外采样于2022年5月进行。沿六个河流系统从内陆河段到潮汐影响的下游和河口共采集了79个表层沉积物样品(0–2厘米深度)(图1,表2)。为减少与沉积物质地相关的变异并最大限度地回收孢粉,在每个采样点优先采集最细的沉积物。因此,采样点包括河岸、沙洲、泛滥平原表面以及
组合成分
从79个样品中共鉴定出29,746个孢粉,包括花粉、孢子和少量藻类和真菌残体,平均每样品计数326颗粒。79个样品共包含115种花粉、孢子和藻类:58种乔木或灌木花粉类群,25种陆生草本类群,7种水生草本类群,20种蕨类孢子类群,以及5种藻类类群(图2)。还鉴定了6种真菌孢子类群,包括散囊菌属、Savoryella和球囊霉属,但这些
区域河流组合模式
该数据集中空间上最连贯的信号是纬度方向上从北部河流(长江和钱塘江)以乔木花粉为主的组合过渡到南部水系(闽江、锦江和九龙江)以里白科蕨类孢子为主的组合。这一南北过渡伴随着南部河流总体上较低的孢粉多样性,长江、钱塘江和瓯江的Shannon多样性(H′)为2.57–3.02,而闽江、锦江和九龙江为1.56–2.14(图5a)。这
结论
中国东南沿海六个河流—河口系统的现代孢粉组合保留了一致的区域植被模式。北部长江和钱塘江系统以乔木花粉为主的组合向南逐渐过渡为闽江、锦江和九龙江系统以蕨类孢子为主的组合。与年均降水量的强相关性反映了一个广域的水文气候和植被梯度,支持将河流沉积物作为区域尺度植被档案的应用
CRediT作者贡献声明
Yang Changsheng:软件、调查研究。Chen Bin:资源。Lv Xiaoxia:撰写—审阅与编辑。Liu Yang:撰写—原稿撰写、概念化。Yang Shixiong:撰写—审阅与编辑、监督、概念化
未引用参考文献
中国科学院地理学名词审定委员会,1984。
利益冲突声明
? 作者声明他们不存在已知的竞争性财务利益或可能影响本文所述工作的个人关系。
致谢
本研究由山东省自然科学基金(中国,项目编号ZR2024MD037)、中国地质调查局项目(项目编号DD202607102003、DD2026031026)、部省合作项目(项目编号2024ZRBSHZ111)以及联合国海洋科学促进可持续发展十年2021-2030(ONCE方案第66.8项行动)共同资助。
Liu Yang|Yang Shixiong|Yang Changsheng|Chen Bin|Lv Xiaoxia