11张文超

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1 第 68 卷第 3 期 2013 年 3 月 地理学报 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Vol.68, No.3 Mar., 2013 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 张文超 1, 李春海 2, 鹿化煜 1, 田先华 3, 张红艳 1, 雷昉 1 4, 唐领余 (1. 南京大学地理与海洋科学学院 气候与全球变化研究院, 南京 ; 2. 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊与环境国家重点实验室, 南京 ; 3. 陕西师范大学生命科学学院, 西安 ; 4. 中国科学院南京地质古生物研究所, 南京 ) 摘要 : 选取南洛河上游洛南盆地 10 种植被类型下 40 处样点表土苔藓开展孢粉与植被关系的研究 结果表明, 表土中孢粉组成能很好地反映植被类型 森林表土中乔木植物花粉含量平均值大于 40%, 且有较高含量的中华卷柏孢子 ; 疏林草原 灌丛群落中乔木植物花粉平均含量分别为 13.2% 和 16.6%, 灌木植物花粉相对草丛群落含量较高 ; 草丛群落和农田中乔木花粉平均含量均 <10%, 草本植物花粉 >80%, 灌木植物花粉 <1% 洛南盆地表土孢粉总浓度平均为 粒 /g, 与植被覆盖度关系较弱, 而与植被类型有一定联系, 能辅助植被类型的辨识 聚类分析和 PCA 分析都能较好区分森林和非森林植被, 前者能较好地区分松林和混交林, 后者能较好地区分农田和灌 草丛植被, 且比聚类分析更加稳定 松属 栎属等乔木花粉具有较强的扩散能力, 能指示区域植被, 松属没有表现出很强的超代表性, 栎属具有低代表性 ; 蒿属花粉与植被覆盖度间的相关关系较差, 具有明显的超代表性, 其大量出现与人类的干扰有一定的联系, 禾本科花粉具有很好的植被指示性和低代表性, 藜科花粉的高含量主要指示了高强度的人类活动 ; 中华卷柏孢子在地层中的大量出现具有指示森林或松林环境的意义 关键词 : 表土孢粉组合 ; 植被类型 ; 聚类分析 ;PCA 分析 ; 洛南盆地 孢粉分析是重建古环境 古气候的重要方法, 由于共存孢粉的产量 传播 沉积 保存等性质的差异, 导致孢粉重建植被 气候的复杂性, 表土孢粉和现代植被关系的研究成为正确解译化石花粉组合的基础 [1] 目前, 国内在很多区域都开展了表土孢粉分析研究工作 [2-15], 但是, 在秦岭地区仅见对秦岭南坡表土花粉和太白山辽东栎林的研究 [16-17], 南洛河流域的相关研究尚是空白 孢粉数据定量重建植被 气候的方法, 如转换函数法 现代类比法 生物群区化方法等, 被提出并在区域或全球范围内做了一些检验 [18-23], 但适于特定区域的优选方法和参数设置等受制于表土孢粉数据空缺, 还没有很好地解决 南洛河流域位于中国中部自然地理过渡地带的秦岭山脉东段, 是生态 气候等变化的敏感区域, 这一地区的表土孢粉研究可为中国孢粉数据库提供重要的数据 1 研究区概况 洛南盆地位于东秦岭地区南洛河流域上游 黄土高原东南缘 气候上处于中国北方温带大陆性季风气候和南方亚热带湿润性季风气候的过渡地带, 属于暖温带季风性半湿润气 收稿日期 : ; 修订日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金 ( ; ; ); 中国科学院战略性先导科技专项项目 (XDA ; XDA ) [Foundation: National Natural Science Foundation of China, No ; No ; No ; The Strategic Priority Research Program of the CAS, No. XDA , No. XDA ] 作者简介 : 张文超 (1988-), 男, 河南鹿邑人, 硕士研究生, 主要研究孢粉等记录的古气候古环境变化及其与古人类生存演化的关系 superwenly@yeah.net 通讯作者 : 鹿化煜 (1968-), 男, 教授, 中国地理学会会员 (S M), 从事第四纪环境变化和自然地理学教学与研究工作 huayulu@nju.edu.cn 页

2 3 期张文超等 : 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 399 候 由于群山连绵, 高差较大, 具有明显的山地气候特征 盆地年均气温 11.1 o C 左右,1 月均温 -1.9 o C, 极端最低温度可达 -18 o C, 中心地带的河谷地区多年 7 月均温 23.1 o C, 极端高温可达 37.1 o C; 年平均降水量 mm, 降水分布季节差异明显, 夏季降水量占全年的 57.5% [24] 由于近现代人类活动频繁, 洛南盆地的现代植被受人类影响显著 调查表明, 乔木主要有栓皮栎 (Quercus variabilis) 油松 (Pinus tabuliformis) 槲栎 (Q. aliena) 杨 (Populus spp.) 榆 (Ulmus spp.) 槐 (Sophora spp.) 臭椿 (Ailanthus altissima) 黄连木 (Pistacia chinensis) 泡桐 (Paulownia spp.) 柿子 (Diospyros kaki) 核桃 (Juglans regia) 板栗 (Castanea mollissima) 等温带和暖温带落叶阔叶林常见树种 ; 灌木有盐肤木 (Rhus chinensis) 杭子梢 (Campylotropis macrocarpa) 胡枝子 (Lespedeza bicolor) 连翘 (Forsythia suspensa) 忍冬 (Lonicera Japonica) 悬钩子 (Rubus corchorifolius) 荚蒾 (Viburnum dilatatum) 等 ; 草本有禾本科 (Gramineae) 铁杆蒿 (Artemisia sacrorum) 苔草 (Carex spp.) 紫菀 (Aster spp.) 蒲公英 (Taraxacum spp.) 野棉花 (Anemone vitifolia) 等 据洛南县志记载,> 1800 m 山区分布有桦木林和冷杉林 [24] 2 研究方法 2.1 野外样品采集 2011 年 11 月在洛南盆地沿南洛河及其支流采集 40 个表土苔藓样点, 大部分为表层苔藓, 个别无苔藓样点采表面 0~1 cm 腐殖质层的表土 采样时记录样点经纬度坐标 海拔 地貌单元 植被类型 优势植物种类及伴生植物种类 采样点地貌部位为沿河多级阶地和山坡 ( 图 1, 表 1) 2.2 实验室处理 [26] [27] 样品前处理采用李春海等改进的标准 HF 处理法 样品先在 40 o C 下烘干, 充分混合后少量多次取样至 2~9 g, 加石松试剂片 3 片 (27637 粒 / 片 ), 为使孢粉充分从苔藓上析 图 1 洛南盆地表土孢粉采样点分布 Fig. 1 Surface sample sites in Luonan Basin ( 注 : 底图参考 2007 年编制的 中华人民共和国植被图 (1: ) [25] 绘制, 并根据野外调查修订 )

3 400 地理学报 68 卷 表 1 洛南盆地采样点植被类型表 Tab. 1 Vegetation description of surface sample sites in Luonan Basin 植被类型 采样点号 植物成分 周边植被描述 油松林 油松, 植被盖度, 下同 栓皮栎等, 荚蒾 黄素馨等, 南 处有禾草群落 禾本科 蒿 委陵菜 菊科等, 中华卷柏密布 油松 侧柏 刺柏等, 蔷薇属等, 马唐等禾本科 蒿等, 中华卷柏密布 山下约 有玉米田 油松, 胡颓子 马桑等, 龙须草 铁杆蒿 臭蒿等 北 处有栓皮栎林 油松, 豆科 胡颓子 栓皮栎幼苗等, 龙须草 蒿 内无其他植被类型 菊科 一年蓬 野棉花等 栓皮栎油 油松 栓皮栎, 刺槐等, 禾本科 蒿 坡下 有玉米田 松混交林 栓皮栎 槲栎 油松 等, 绣线菊 盐肤木等, 河对岸阴坡 有油松林 禾本科 柴胡 菊科 蒿 栓皮栎 油松 等, 黄素馨 绣线菊等, 禾本科 山上部为疏林草地, 山下 蒿 菊科等, 里白等 为玉米田 栓皮栎 油松 侧柏, 刺梅 鼠李 杭子梢 刺槐 胡枝子等, 龙须草 蒿 菊科 鬼针草等 栓皮栎林 栓皮栎 油松 槲栎等, 苦糖果 卫矛等, 禾本科 蒿等 栓皮栎 油松 槲栎等, 刺槐 马桑 棠梨 绣线菊等, 龙须草 蒿 菊科等 杂木林 栓皮栎 油松 苦木 侧柏 白皮 松 臭椿等, 鼠李等, 蒿 菊科 豆科 堇菜 禾本科等 河对岸阴坡山上约 处有油松林和侧柏林 山下 有玉米田 南 处有油松林 外有玉米田 刺槐林 刺槐 油松等, 扶芳藤 悬钩子等, 禾本科 茜草 铁苋菜 外有玉米 大豆等农田 蒿等 刺槐, 桃树 悬钩子等, 蒿 禾本科 紫菀等 外有玉米等农田 刺槐, 悬钩子 构树 杠柳等, 蒿 禾本科 酸模为 外有玉米田 主 疏林草地 油松, 栎 牡荆 荚蒾等, 禾本科 蒿 野棉花 菊科 委陵菜等 外冲沟对面阴坡油松林, 外河对面栎 油松混交林 侧柏苗, 草本主要为菊科 外有玉米 大豆农田 油松, 悬钩子, 禾本科 蒿 蒲公英 豆科等 山下 处有小麦田和菜田 油松苗, 酸枣 刺槐 荚蒾 棠梨 马桑 胡枝子 鼠李等, 禾本科 蒿 委陵菜 菊科 紫菀 白茅 茜草等 内无其他植被类型 柿树 核桃 刺槐等, 悬钩子 槲栎苗 苦糖果 臭椿等, 茅草 蒿 唐松草 菊科等 核桃树 臭椿 泡桐 刺槐 构树 杨树 桑树 榆树等, 豆科等, 蒿 禾本科 蛇莓等 油松 臭椿 柿树等, 刺槐 榆树等, 蒿 禾本科 鬼针草 茜草等 刺槐 侧柏 核桃, 臭蒿 一年蓬 缺裂千里光 禾本科 蒲公英 刺儿菜 菊科等 白杨等, 刺槐等, 蒿 禾本科 堇菜 蛇莓 车前 菊科 豆科 苦买菜等 山坡上部为油松林 外有玉米田 内无其他植被 外有玉米田 外有玉米田 灌丛群落 卫矛 棠梨等, 马唐 黄背草 龙须草等, 蕨类植物有中华卷柏 外分布有小片刺槐 油松林林 苦糖果等, 鬼针草 蒿 龙须草 茜草 狗哇花 铁线莲等 外有玉米田 酸枣等, 蒿 禾本科等 外有玉米田 人工柿树疏林 栎 牡荆等, 龙须草 茅草 蒿 菊科 豆科 野棉花等 连翘 悬钩子等, 蒿 野豆角 禾本科 菊科 车前 堇菜等 外栎灌丛 油松混交林, 外河对岸为油松 栎混交林 外有零散分布的杨树 泡桐 核桃等

4 3 期张文超等 : 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 401 续表 植被类型 采样点号 植物成分 周边植被描述 蒿草群落 铁杆蒿 臭蒿 一年蓬 刺儿菜 行仪芝 菊科 野豆角等 外有玉米田 臭蒿为主, 伴菊科 少量禾本科 芦苇 处有少量杨树 刺槐 垂柳, 外有侧柏苗林 禾草群落 禾本科 蒿 菊科 野棉花 委陵菜 紫 向北 处为油松林 菀等, 酸枣, 中华卷柏 禾本科 蒿 菊科 委陵菜 马唐等, 中华卷柏 高处 有零散分布的油松, 外相对阳坡上有油松林 龙须草 茅草 蒿 菊科 酸枣 悬钩子 鬼针草等 外有单棵油松树和柿树, 山下 处有玉米田 禾本科 蒿 鬼针草 蛇莓 堇菜 苦买 外有疏林草地 菜 臭椿等 核桃, 刺槐, 白茅 蒿 鬼针草 狗尾草 蒲公 外有菜田 英 茜草 刺儿菜等 农田 废弃农田后草丛, 以蒿 狗尾巴草等为主, 伴芦苇 葎 外的山地有油松疏苗 草 铁苋菜等 玉米等 外的山上有栓皮栎 油松混交林 烟草 茅草 蒿 菊科 委陵菜 蛇莓 行仪芝 刺儿 菜等, 柳树, 刺槐 桑树 臭椿等 大豆 烟草 白茅 蒿 茜草 蛇莓 其它禾本科 鬼 针草 其它菊科等, 臭椿 泡桐 出并尽量减少大颗粒杂质, 煮 HF 酸后过 215 μm 筛, 反复冲洗多次弃去筛网上植物残体及碎屑 孢粉鉴定在 400 倍 Axio Scope A1 蔡司光学显微镜下完成, 观察统计玻片 2~4 个, 鉴定孢粉或花粉总数均在 400 粒以上, 花粉平均 643 粒, 孢粉平均 840 粒 2.3 数据分析处理方法 孢粉图示根据采样点周围植被群落的特征, 为较详细地观察表土花粉组合, 划分出 10 个植被类型, 分别为油松林 栓皮栎 油松混交林 栓皮栎林 杂木林 刺槐林 疏林草地 灌丛群落 蒿草群落 禾草群落和农田, 并根据植被类型对样号进行排序 ( 图 2) 在 Tilia 软件支持下, 做出孢粉百分比图示 ( 图 2) 和孢粉浓度图 ( 图 3) 孢粉百分比含量计算时, 乔木 灌木和草本以陆生植物花粉总量为基数, 而水生植物花粉和蕨类植物孢子以孢粉总量为基数 孢粉浓度计算公式为 [28] : PC = P Lt/L/M 其中,PC 为孢粉浓度,P 为鉴定的花粉数量,L 为同时出现的示踪石松孢子数量,Lt 为示踪石松孢子总数量 (Lt = 82911),M 为样品质量 聚类分析 (Cluster Analysis, CA) 聚类分析方法广泛用于孢粉学等研究领域 [29,30] 为更客观全面地反映孢粉与植被之间的关系, 选取较普遍出现的 30 种孢粉类型, 利用 MVSP 软件对所有表土样品做聚类分析 ( 图 4), 采用的聚类方法为 WPGMA (Weighted Pair-Group Method using Arithmetic averages), 显示距离为 Euclidean 距离 主成分分析 (Principal Components Analysis, PCA) 主成分分析也是被广泛应用于孢粉分析中的一种技术方法 [30-34] 本文利用 CANOCO 4.5 软件, 选取了较普遍出现的 32 种孢粉类型 ( 包括毛茛科 十字花科 )

5 402 地理学报 68 卷 图 2 洛南盆地表土孢粉百分比图示 Fig. 2 Pollen percentage spectra of surface samples in Luonan Basin 图 3 洛南盆地表土孢粉浓度图示 Fig. 3 Pollen concentration spectra of surface samples in Luonan Basin

6 3 期张文超等 : 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 3 结果与讨论 个表土样品 10 种植被类型共鉴定出孢粉 79 属 ( 科 ), 乔木植物花粉 23 属 ( 科 ), 主要有温带成分松属 (Pinus) 栎属 (Quercus) 桦属 (Betula) 胡桃属 (Juglans) 朴属 (Celtis) 榆属 (Ulmus) 漆属 (Rhus) 等, 伴极少量的亚热带成分枫香属 (Liquidambar) 枫杨属 (Pterocarya) 常绿栎类型 (Quercus-evergreen) 等 ; 灌木类型 15 属 ( 科 ), 主要有蔷薇属类型 (Rosa) 榛属 (Corylus) 荚蒾属 (Viburnum) 芸香科 (Rutaceae) 胡颓子科 (Elaeagnaceae) 等 ; 草本植物花粉类型 30 属 ( 科 ), 主要有蒿属 (Artemisia) 禾本科 (Gramineae) 藜科 (Chenopodiaceae) 紫菀 图 4 洛南盆地表土样品聚类分析结果 Fig. 4 The result of cluster analysis of surface pollen in Luonan Basin 类型 (Aster Type) 蒲公英类型 (Taraxacum Type) 毛茛科 (Ranunculaceae) 唐松草属 (Thalictrum) 豆科蝶形花亚科类型 (Leguminosae, 下简称豆科 ) 十字花科 (Cruciferae) 唇形科 (Labiatae) 葎草属 (Humulus) 石竹科 (Caryophyllaceae) 茜草科 (Rubiaceae) 等 ; 水 湿生植物花粉仅 2 属 ( 科 ), 含量较低, 为莎草科 (Cyperaceae) 香蒲属 (Typha); 蕨类 7 个属 ( 科 ), 主要为中华卷柏 (Selaginella sinensis), 还常见有卷柏属 (Selaginella) 里白属 (Hicriopteris) 和水龙骨科 (Polypodiaceae) 另外, 发现淡水藻类孢子 2 属, 环纹藻属 (Concentricystes) 和双星藻属 (Zygnema) 3.1 不同植被类型孢粉组合 油松林乔木花粉含量 24.5%~57.4%, 主要为松属 (14.3%~45.6%) 栎属 (2.5%~ 14.3%) 胡桃属 (0.3%~5.4%) 桦属 朴属 漆属 榆属 桤木属 (Alnus) 等 灌木花粉含量 1.0%~29.7%, 主要为蔷薇属, 少量胡颓子科 榛属等 ; 草本含量 37.8%~62.9%, 主要为蒿属 (21.4%~43.9%) 禾本科 (1.8%~5.2%) 紫菀类型 (1.4%~11.0%) 毛茛科, 普遍出现藜科 十字花科 唐松草属等 蕨类孢子含量 21.2%~79.4%, 其中中华卷柏孢子大量出现, 总孢粉中含量在 21.2%~78.7% 之间 栓皮栎 油松混交林乔木花粉含量 34.1% ~69.1%, 主要为松属 (11.6% ~ 40.5%) 栎属 (7.0%~34.9%), 普遍出现胡桃属 桦属 朴属 漆属 榆属 铁杉属

7 404 地理学报 68 卷 (Tsuga); 灌木含量 3.5%~6.1%, 主要为榛属和蔷薇属,NLH34 样品有较多的绣线菊属 (Spiraea) (4.2%); 草本含量 27.6%~60.8%, 主要为蒿属 (3.1%~42.3%) 禾本科 (1.7%~ 8.3%) 毛茛科 (0.7~46.2%), 普遍出现藜科 紫菀类型 豆科 葎草属等 蕨类含量 0.4% ~12.6%, 主要为中华卷柏 栓皮栎林乔木花粉含量分别为 69.5% 和 43.7%, 以栎属 (33.2% 11.1%) 和松属 (29.4% 23.9% ) 为主, 普遍出现有胡桃属 朴属 榆属和极少量的漆属 栗属 (Castanea) 常绿栎类型 灌木含量分别为 1.6% 2.7%, 普遍出现蔷薇属 榛属 胡颓子科, 含量均在 1% 以下 草本含量分别为 28.9% 53.6%, 主要为蒿属 (16.6% 34.8%) 禾本科 (2.9% 10.4%), 普遍出现有藜科 唇形科 毛茛科 十字花科 葎草属和蒲公英类型 蕨类含量分别为 0.7% 79.8%, 主要为中华卷柏 杂木林乔木花粉含量为 33.7%, 主要为松属 (13.5%) 栎属 (10.4%) 朴属 (2.4% ) 漆属 (2.0% ) 苦木科 (Simaroubaceae) 榆属和胡桃属等 灌木花粉总含量 1.6%, 各花粉类型含量均小于 1% 草本花粉总含量 64.7%, 主要为蒿属 (37.3%) 紫菀类型 (18.3%) 禾本科 (3.6%) 藜科 毛茛科等 蕨类孢子含量 4.9%, 主要为中华卷柏 (4.7%) 刺槐林乔木花粉含量 9.3%~40.0%, 主要为松属 (6.0%~22.2%) 栎属 (1.9%~ 5.7%), 普遍出现胡桃属 桦属 榆属 漆属等 灌木花粉 0%~2.3%, 主要为榛属 草本花粉含量较高,59.6%~90.7%, 主要为蒿属 (10.5%~83.0%) 禾本科 (4.9%~11.2%) 毛茛科 (0.4%~41.8%), 有较多的藜科 (0.6%~5.2%) 紫菀类型 (0.3%~4.6%) 蒲公英类型 (0.4%~3.8%) 豆科 (0.3%~2.7%) 蕨类孢子含量较低, 平均 0.7% 疏林草地乔木花粉含量 5.6%~55.5%, 主要为松属 (3.4%~41.8%) 栎属 (0.7%~ 8.8%), 较普遍出现有胡桃属 桦属 桤木属 榆属 朴属 漆属 灌木花粉含量 0.1%~ 14.9%, 主要为蔷薇属 (0%~7.6%),NLH52 NLH50 含较多的荚蒾属 ( 分别为 4.4% 1.1%) 草本花粉含量较高,29.6%~94.2%, 主要为蒿属 (18.5%~75.8%) 禾本科 (2.4%~ 16.7%) 紫菀类型 (0.2%~41.6%), 普遍出现藜科 蒲公英类型 豆科 葎草属 毛茛科等,NLH32-1 NLH50 两样品含较多的唐松草属 ( 含量分别为 4.4% 21.3%) 蕨类孢子含量 0~52.7%, 主要为中华卷柏 (0~51.7%) 灌丛群落乔木花粉含量 12.7%~41.5%, 主要为松属 (8.9%~29.3%) 栎属 (1.1%~ 7.5%), 普遍出现胡桃属 桦属 榆属 朴属 漆属等 灌木花粉含量 0.1%~13.2%, 主要为蔷薇属, 部分样品分别有较高含量的榛属 芸香科 冬青属 (Ilex) 草本花粉含量 45.3%~87.2%, 主要为蒿属 (20.2%~69.1%) 禾本科 (2.6%~9.5%) 藜科 (0~14.5%), 普遍出现紫菀类型 豆科 蒲公英类型 毛茛科 十字花科 唇形科,NLH28-2 出现较高含量的石竹科, 达 11.6% 蕨类孢子含量较低,0.3%~10.7%, 主要为中华卷柏 蒿草群落乔木花粉含量较低, 分别为 9.8% 1.1%, 主要有松属 栎属和胡桃属 灌木花粉含量极低, 平均 0.5% 草本花粉含量极高, 分别为 89.3% 98.9%, 主要为蒿属 (61.5% 95.8%) 禾本科 (13.4% 0.8%) 藜科 紫菀类型 水生植物花粉类型和蕨类植物孢子含量极少, 平均在 0.1% 以下 禾草群落乔木花粉含量 7.1%~41.3%, 主要为松属 (4.1%~31.7%), 较普遍出现栎属 胡桃属 朴属 榆属 灌木花粉 0.5%~2.4%, 普遍出现蔷薇属 榛属 胡颓子科 草本花粉含量 56.3%~92.4%, 主要为蒿属 (17.2%~81.9%) 禾本科 (2.3%~22.9%), 普遍出现有蒲公英类型 紫菀类型 藜科 十字花科, 其中十字花科仅 NLH62 样品有较高含量, 高达 41.7% 蕨类孢子含量 0.2%~54.4%, 主要为中华卷柏 农田乔木花粉含量 1.2%~23.9%, 平均 14.6%, 主要为松属 (0.6%~15.5%) 栎属, 朴属 胡桃属有一定含量, 其它乔木花粉均在 1% 以下 灌木花粉 0~1.8%, 平均

8 3 期张文超等 : 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 %, 主要为榛属 草本 75.0%~98.8%, 平均 84.4%, 主要为藜科 (8.1%~83.3%) 禾本科 (2.9%~35.4%) 蒿属 (4.1%~27.7%), 普遍出现葎草属 十字花科 紫菀类型 蒲公英类型等 蕨类孢子含量极低 3.2 不同植被类型孢粉浓度从主要孢粉类型浓度结果的总体来看 ( 图 3), 各植被类型中表土孢粉总浓度变化较大, 与覆盖度关系不大 许清海等对中国北方草原区的表土研究结果也表明, 花粉浓度与 [35] 植被盖度关系不明显 所有表土中孢粉平均浓度为 粒 /g, 油松林中平均孢粉浓度最大, 为 粒 /g, 而农田 杂木林 灌丛群落中孢粉浓度较低, 分别为 粒 /g 粒 /g 粒 /g, 与植被类型有一定的相关性 对新疆表土花粉研究指 [36] 出, 孢粉浓度从针叶林 干草原到荒漠迅速降低, 也说明一定程度上能反映植被类型 从单个花粉类型浓度来看, 乔木类花粉浓度峰值分布在以此乔木为建群种或优势种的森林样品中, 如松属花粉浓度的高值集中在油松林下以及油松为优势种的混交林和疏林灌丛中, 栎属浓度的高值集中在栓皮栎林和栓皮栎 油松混交林中 孢粉浓度在一定程度上能辅助植被类型的辨别 3.3 聚类分析结果通过聚类分析 ( 图 4), 洛南表土样品可以基本分为三组, 另有零散的 16 (NLH38-2) 和 37 号 (NLH36) 样品 第一组可以归为油松林, 包括 1~3 号油松林 18 号油松幼苗灌丛 32 号油松林旁的禾草丛和 10 号油松林旁的栓皮栎林, 有较高的松属和中华卷柏含量,4 号的油松林不在其内, 可能与含较高的栎属花粉 稍低的中华卷柏孢子有关 第二组可以归为非森林组, 包括刺槐林 疏林草地 灌丛群落 禾草群落 农田的大部分和蒿草群落的全部, 还包括杂木林和 5 号栓皮栎 油松混交林, 可以细分为 4 个亚组 第三组包括栓皮栎林 栓皮栎 油松混交林和除第一组外其它附近有油松分布的非森林植被, 特点是松属和栎属花粉含量较高 NLH38-2 为人工侧柏苗林, 受人类活动干扰很大, 花粉组合突出的特点是菊科含量极高, 显著高于其它样品中含量 ;NLH36 样品为位于南洛河一级阶地上的弃荒草地, 花粉组合突出特点是藜科含量极高 另外在聚类分析时, 剔除了毛茛科和十字花科, 因局地原因导致的 NLH33 NLH37 NLH62 样品中的高含量干扰了聚类的结果 由此可见, 样品中某种花粉含量的异常值会显著影响聚类分析的结果, 对阿根廷泻湖现代孢粉聚类分析也 [37] 有此结论 聚类分析能够很好地把洛南盆地森林植被和非森林植被分开, 森林植被也能较好地进一步分为松林和混交林, 非森林植被进一步划分比较困难 这反映了不同植被类型下的孢粉组成特征差异情况 3.4 PCA 分析结果前四轴的特征值分别为 , 累积解释量 42.1%, 其中前两轴累积解释量 26.9% 样品可以分为三组: 森林组 灌丛草原组和农田组 ( 图 5) 森林组位于第一轴的右侧部分, 包括油松林 栓皮栎 油松混交林 栓皮栎林 杂木林的全部以及 3.1 中讨论的附近有油松分布样品的全部 与聚类分析的第一组和第三组类似 灌丛草原组位于第一轴的左侧部分, 包括刺槐林 疏林草地 灌丛群落 禾草群落的大部分, 蒿草群落的全部以及一个农田样品, 几乎与聚类分析相同, 而大部分农田样品被分出 5 号栓皮栎 油松混交林和 11 号杂木林归入森林组内 农田组独立于第二轴的最上侧, 包括除 37 号样品外的全部农田样 PCA 分析能很好地区分洛南盆地森林 灌丛草原和农田样品, 可用于地层孢粉植被类型的判别和孢粉带划分 对西昆仑地区表土花粉研究表明, 通过典型花粉类型的主成分分 [32] 析能够将不同植被类型的样品区分开 ; 对北京地区表土和坟庄剖面研究表明,PCA 能辅

9 406 地理学报 68 卷 助花粉带划分并能消除人为因素影 [38] 响 ; 对西伯利亚中北部表层湖相沉积孢粉样品做 PCA 分析, 能很好地把森林和苔原样品分开, 并用于晚 [39] 第四纪化石孢粉组合的解译 洛南盆地 PCA 前四轴累积解释量较低, 可能与植被受多种自然和人为因素影响有关, 北京地区表土花粉也有 [38] 类似特征 与聚类分析相比, 能较明显地分出农田样品, 但森林组内较难进一步划分 ; 虽然大类基本相同, 但每个大类内相同样品间的距离相差较大 ;PCA 排序结果受单个孢粉类型异常值的影响较小, 结果更加稳定 两者的差异与所要实现的功能有关, 聚类分析侧重考虑样品间数据的最小差异, 而 PCA 分析是在综合出的影响数据分布的主要指标因子轴上排序, 更侧重综合指标因子 [40] 为了探求 PCA 分析中前两个主要指标因子轴所代表的可能环境因子, 对参与分析的 32 中孢粉类型进行 PCA 排序分析 ( 图 6) 乔木 灌木 草本以及禾本科花粉类型在排序轴上被很好地分开, 适于湿润环境的乔木类型集中沿第一轴正向分布, 而代表干旱环境的蒿属 藜科 菊科等草本类型沿第一轴负向分布, 第一轴很可能主要反映湿度的变化 这与中国西北地区的研究结果一致, 对西昆仑地区研究也指出,PCA 第一主成分的大小一定程度上反映了当地的干燥程度 [32] ; 对新疆表土主要草本和灌木植物花粉分析表明,PCA 前两轴主要反映水文和湿度状况 [30] ;Zhao 等对柴达木盆地和周边山地表土花粉研究表明,PCA 第一轴与年均降水量 年均温和 7 月均温有很高的相关性 [41] 受人类农业活动影响较大的禾本科花粉集中沿第二轴正向分布, 表明第二轴可能反映了人类活动的强度 3.5 不同植被类型孢粉组合特征 图 5 洛南盆地表土样品 PCA 分析结果 Fig. 5 The result of PCA to surface samples in Luonan Basin 图 6 洛南盆地表土孢粉类型 PCA 分析结果 Fig. 6 The result of PCA to surface pollens in Luonan Basin 不同的植被类型表土中乔木 灌木 草本 蕨类等孢粉平均含量有较大差别 ( 表 2) 除去刺槐林和杂木林的森林表土中, 乔木花粉含量平均值大于 40%, 灌木也有一定的含

10 3 期张文超等 : 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 407 表 2 洛南盆地 10 种植被类型下表土孢粉类型平均含量 (%) Tab. 2 Pollen assemblage characteristics of 10 modern vegetation types in Luonan Basin 油松林 栓皮栎 油松混交林 栓皮 杂木林 刺槐林 疏林 灌丛 蒿草 栎林 草地 群落 群落 禾草 农田 群落 乔木 灌木 草本 蕨类孢子 量 ; 另一个重要的特点是有极高的中华卷柏孢子含量, 尤其是油松林下平均达 59.2% 杂木林样品较少, 表土花粉特征可能有很大的不确定性, 相对较低的乔木花粉含量可能与此样点乔木覆盖度不高, 林下草本植物覆盖度高有关 刺槐林下表土孢粉特征与其它森林相差较大, 与草地花粉特征相近, 刺槐花粉代表性极低 疏林草地 灌丛群落中乔木花粉有一定含量, 均值分别 23.2% 和 23.9%, 灌木花粉相对草丛含量较高 草地和农田中以高含量的草本花粉 (>80%) 较低含量的乔木花粉 (<20%) 和极低含量的灌木花粉 ( 仅 1% 或以下 ) 为特征 对比图 2 和表 1 可以进一步发现, 乔木花粉含量较高 (>30%) 的非森林表土样品, 如 NLH52 NLH48 NLH55 NLH28-1 NLH51 NLH39-2 NLH43 等, 附近均有油松林或较多的油松分布 ; 附近有油松分布的非森林表土样品也均有较高含量的乔木类花粉 排除这些样点, 疏林草地 灌丛群落 蒿草群落 禾草群落 农田表土样品中, 乔木花粉平均含量更低, 分别为 13.2% 16.6% 5.4% 9.0% 14.6%, 均低于 20%, 疏林草地和灌丛群落比草地样品的乔木花粉含量高 排除这些样点, 这些植被类型中以中华卷柏为主的蕨类孢子平均含量也有明显的变化, 分别变为 0.5% 1.2% <0.1% 2.2% 0.9% 聚类分析和 PCA 分析均能很好地区分森林和非森林植被, 聚类分析能进一步区分油松林和栓皮栎 油松混交林 栓皮栎林,PCA 能区分农田和其它非森林植被, 也表明大的植被类型下表土孢粉具有独特性, 能够很好地反映植被群落, 但更细致的植被类型很难由孢粉组合重建 3.6 表土孢粉分布特征及代表性 松属洛南盆地所有表土中均出现松属花粉, 含量在 0.5%~45.6% 之间 含量 > 20% 的样品共 14 个, 全部在森林或 100 m 内有较多油松分布的植被表土中 含量在 10%~ 20% 之间样品 12 个, 植被中含油松的样品占 41.7%, 除 NLH35 样品外, 油松多为幼苗或较为稀疏 含量在 10% 以下的样品共 14 个, 几乎全为附近无松分布的灌丛和草地, 仅 NLH60 号样品有少量油松分布, 松属花粉含量为 9.8% 由此可见, 松属花粉具有很强的扩散能力, 这与其它研究结果相同 [1,13,29,42-44] 前人研究多支持松属花粉具有超代表性 [3,6,12,16,45-48], 但洛南盆地表土中松属花粉并没有表现出较强的超代表性, 油松林中覆盖度可达 80% 以上, 但花粉含量仅在 20%~50%, 无油松分布的表土中, 松属花粉降到 20% 以下, 大部分在 10% 以下 这可能与油松的树龄较小 蒿属花粉的高含量等因素有关 栎属所有样品均出现栎属花粉, 含量 0.4%~34.9% 栎属花粉高值集中在栓皮栎林 栓皮栎 油松混交林和栎为优势种的灌丛内 ( 图 2), 含量在 7%~35% 之间, 其它植被类型中含量均在 6% 以下 栎属花粉也具有一定的扩散能力, 但分布比松属集中, 对植被有较好的指示作用, 这与前人研究相同 [6, 49] 含栎植被带中栎属花粉的含量小于其植被覆盖度, 覆盖度高于 80% 的林中, 花粉含量低于 35%, 具有低代表性, 前人也有此结论 [29, 47] 其它乔木类型普遍出现的其它乔木类型有桦属 胡桃属 榆属 朴属 桤木属

11 408 地理学报 68 卷 和漆属等, 在植被调查中较少出现, 表土中花粉含量均较低, 几乎全在 5% 以下 这些植物花粉具有较好的散布能力, 一定程度上反映了区域的植被组成 灌木类型洛南盆地灌木花粉含量普遍很低, 即使在较高的灌木覆盖度的灌丛群落中也不超过 15%, 普遍具有低代表性 对比植被调查数据 ( 表 1) 和花粉百分比组成 ( 图 2), 蔷薇属 荚蒾属花粉具有良好的植被指示作用 蒿属所有样品中均出现蒿属花粉, 并且具有较高含量,3.1%~95.8%, 平均达 38.3% 蒿草群落 疏林草地和蒿占优势的灌草丛中, 蒿含量最高, 一般在 60% 以上 乔木覆盖度较高的森林带和农田样品中, 蒿属含量相对较低, 含量一般在 30% 以下, 但部分森林下表土样品蒿属含量在 40% 以上, 可达 43.8% 总体来看, 蒿属花粉与植被覆盖度间的相关关系较差 蒿属花粉具有明显的超代表性, 即使在覆盖度很低的森林植被和禾草群落也有较高的 [2, 6, 10, 29-30, 35, 41-42, 45, 48,4 9-52] 含量, 这与前人的研究结果一致 蒿属花粉是中国干草原植被表土中的优势种类,Zheng 等对中国主要花粉类型的地理分布和气候阈值研究提出, 蒿属花粉出现的年均降水量范围为 172~481 mm [53],Zhao 等对 [41] 柴达木盆地及周边山地的研究表明, 蒿属高值出现在年均降水量 250~350 mm 之间 孙 [54] [55] [56] 湘君等 刘鸿雁等 丁伟等研究指出蒿属在某种意义上可揭示人类活动对植被的破坏及干扰 洛南盆地多年平均降水量 795 mm 左右, 蒿属花粉的大量出现可能与人类的干扰有一定的联系 禾本科所有样品中均含一定数量的禾本科花粉,0.8%~35.4%, 平均 8.6% 从百分比图示 ( 图 2) 可以看出, 高值主要集中在禾草群落和农田中, 平均 18.1%, 而粒径 >35 μm 尤其是 >45 μm 的禾本科花粉在农田表土中占有较大的比例 其它植被类型中, 花粉含量基本在 10% 以下 这说明禾本科花粉具有很好的植被指示性 与前人研究结果相同, 洛南盆地表土中禾本科也表现为低代表性, 可能与花粉的低产 [35] [41] 量和低保存能力有关 禾本科植物占绝对优势的禾草丛中禾本科花粉含量基本在 18% ~23% 之间, 小麦 玉米等的农田中约占 30%, 与 Zhao 等在柴达木盆地及周边山地干草原 [41] 表土孢粉的研究结果类似 但较多研究表明, 即使禾本科占优势的表土中花粉也多在 [8, 10, 29, 35, 47, 57-58] 10% 以下 而 NLH62 白茅群落样品中, 禾本科花粉仅占 2.3%, 这种低含量又与前人研究结果一致 由此可见, 禾本科花粉的代表性也较为复杂, 不同的类型可能相差较大 藜科藜科花粉在洛南盆地表土花粉中普遍出现, 而在人类活动影响最大的农田中, 含量较高,8.1%~83.3%, 平均 35.0% 其它样品含量并不高, 绝大部分在 10% 以下, [5] [55] 平均为 2.9% 藜科花粉的高含量可能指示了高强度的人类活动,Liu 等 刘鸿雁等 [56] 丁伟等的研究也指出了藜科花粉含量对人类活动的指示意义 其它草本花粉菊科 十字花科 毛茛科 葎草属等在表土花粉中也较为常见, 但一般含量均较低, 对比图 2 和表 1, 高值的出现一般均与该类植物的高含量有关, 对植被有很好的指示性, 代表性也较好 豆科花粉也较普遍出现, 从植被上看, 有较多的乔木 ( 刺槐 ) 和灌木 ( 胡枝子等 ) 成分, 但其花粉含量与植被盖度关系不明显, 对植物的指示 [52] [29] 作用较弱, 李月丛等 许清海等也有相似的研究结果 中华卷柏中华卷柏孢子是洛南地区蕨类孢子的主要成分, 对比图 2 和表 1, 中华卷柏孢子的含量与其植物相关性极好, 对植被有很好的指示性 且在不同的植被类型中变化极大, 高值集中在森林带内, 尤其是油松林中 其它高值如 NLH39-2 NLH48 NLH49 NLH52 等也均分布在油松林带附近 做中华卷柏孢子与松属花粉含量的散点图 ( 图 7), 两者线性相关较差, 但分布有一定的规律, 中华卷柏含量的高值全分布在松属花粉含量 >15% 的样品中, 且松属花粉含量 >20% 的样品中, 中华卷柏的含量也普遍较高 中

12 3 期张文超等 : 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 409 华卷柏孢子在地层中的出现可能具有指示森林或松林环境的意义 张佳华 孔昭宸对中华卷柏在中国现代分布规律的研究也表明, 中华卷柏生长在温度适中 较为湿润的区域, 分布区域的植被群落类型主要 [59] 是森林和森林草原 [60] 而郭盛乔等 许清海 [61] [56] 等 丁伟等认为中华卷柏是暖温带先锋物图 7 洛南盆地表土中华卷柏孢子含量与松属花粉含量的关系 Fig. 7 Correlation between Selaginella sinensis and Pinus percentages 种, 在自然植被尤其是 of surface pollen in Luonan Basin 森林植被人为破坏后能迅速繁盛起来, 伴随的是杂草丛生的景观, 与本研究的结果有较大差别 4 结论 (1) 洛南盆地不同的植被类型表土中乔木 灌木 草本 蕨类等孢粉平均含量有较大的差别 森林表土中 ( 不包括刺槐林 ), 乔木花粉含量平均值大于 40%, 且有较高含量的中华卷柏孢子 刺槐林下表土孢粉与植被相差较大, 与草地花粉特征相近, 刺槐花粉代表性极低 疏林灌草丛 灌草丛中乔木花粉有一定含量, 排除油松干扰样点, 平均为 13.2% 和 16.6%, 灌木花粉相对草丛含量较高 草丛和农田中以高含量的草本花粉 (>80%) 较低含量的乔木花粉 ( 平均 <10%) 和极低含量的灌木花粉 ( 仅 1% 或以下 ) 为特征 (2) 表土孢粉总浓度与植被覆盖度关系较弱, 但与植被类型有一定的相关性 油松林中平均孢粉浓度最大, 而农田 杂木林 灌草丛中孢粉浓度较低, 一定程度上能辅助植被类型的辨别 聚类分析可把洛南表土样品分为油松林组 非森林组和栓皮栎为优势种的森林组, 进一步划分非森林植被比较困难 PCA 分析能很好地区分森林 灌丛 草原和农田样品, 结果比聚类分析更加稳定, 且第一轴主要反映湿度的变化 (3) 松属花粉具有很强的扩散能力, 但并没有表现出很强的超代表性, 油松林中花粉含量在 20%~50% 之间, 无油松分布的表土中松属花粉降到 20% 以下, 大部分在 10% 以下 栎属花粉对植被有较好的指示作用, 栓皮栎林中花粉含量 7%~35% 之间, 具有低代表性 灌木花粉含量普遍很低, 灌丛群落中也不超过 15%, 普遍具有低代表性, 蔷薇属 荚蒾属花粉具有良好的植被指示作用 蒿属花粉具有明显的超代表性, 与植被覆盖度间的相关关系较差, 花粉的大量出现可能与人类的干扰有一定的联系 禾本科花粉具有很好的植被指示性, 禾草丛中含量基本在 18%~23% 之间, 农田中约占 30%, 其它植被类型在 10% 以下, 其代表性较为复杂, 不同的植物类型可能相差较大, 但普遍具有低代表性 藜科花粉的高含量可能指示了高强度的人类活动 中华卷柏孢子的大量出现可指示森林或森林草原植被, 显示较温湿的环境 致谢 : 感谢马春梅老师在花粉鉴定方面给予的指导 ; 感谢朱芳莹 庞有智 何翠玲 杨春蕾在实验上的帮助, 感谢孙雪峰 韩志勇 弋双文 王晓勇 王先彦 史江峰 曾琳 徐志伟 陈英勇 翟敏 俞凯峰 卓海昕等老师和同学给予的建议

13 410 地理学报 68 卷 参考文献 (References) [1] Li Wenyi. Quaternary Vegetation and Environment in China. Beijing: Science Press, [ 李文漪. 中国第四纪植被与环境. 北京 : 科学出版社, 1998.] [2] Li Wenyi. Relationships between pollen and plant of the Abies fargesii forest and its succession in the Shennongjia Mountain. Acta Geographica Sinica, 1991, 46(2): [ 李文漪. 神农架巴山冷衫林花粉与植物关系及其森林植被之演替. 地理学报, 1991, 46(2): ] [3] Tong Guobang, Yang Xiangdong, Wang Sumin et al. Sporo-pollen dissemination and quantitative character of surface sample of Manzhouli-Dayangshu region. Acta Botanica Sinica, 1996, 38(10): [ 童国榜, 羊向东, 王苏民等. 满洲里 大杨树一带表土孢粉的散布规律及数量特征. 植物学报, 1996, 38(10): ] [4] Liu Hongyan, Cui Haiting, Pott R et al. The surface pollen of the woodland-steppe ecotone in southeastern Inner Mongolia, China. Review of Palaeobotany and Palynology, 1999, 105: [5] Liu Hongyan, Wang Yi, Tian Yuhong et al. Climatic and anthropogenic control of surface pollen assemblages in East Asian steppes. Review of Palaeobotany and Palynology, 2006, 138: [6] Li Yiyin, Zhang Xinshi, Zhou Guangsheng. Quantitative relationships between vegetation and several pollen taxa in surface soil from North China. Chinese Science Bulletin, 2000, 45(16): [7] Yu Ge, Tang Lingyu, Yang Xiangdong et al. Modern pollen samples from alpine vegetation on the Tibetan Plateau. Global Ecology & Biogeography, 2001, 10: [8] Luo Chuanxiu, Zheng Zhuo, Pan Anding et al. Distribution of surface soil spore-pollen and its relationship with vegetation in Xinjiang, China. Arid Land Geography, 2007, 30(4): [ 罗传秀, 郑卓, 潘安定等. 新疆地区表土孢粉分布规律及其与植被关系研究. 干旱区地理, 2007, 30(4): ] [9] Li Chunhai, Tong Guobang, Shen Ji et al. A study of surface pollen on an elevational gradient in Lijiang and Dali areas, Yunnan Province, China. Acta Palaeontologica Sinica, 2008, 47(2): [ 李春海, 童国榜, 沈吉等. 云南丽江 大理地区现代表土花粉垂直分布特征. 古生物学报, 2008, 47(2): ] [10] Shang Xue, Li Xiaoqiang, An Zhisheng et al. Modern pollen rain in the Lake Qinghai basin, China. Science in China: Series D, 2009, 39(9): [ 尚雪, 李小强, 安芷生等. 青海湖流域表土花粉分析. 中国科学 : D 辑, 2009, 39 (9): ] [11] Zheng Zhuo, Zheng Yanwei, Huang Kangyou et al. Satellite MODIS- and modern pollen-based quantitative vegetation cover simulation in China. Acta Palaeontologica Sinica, 2009, 48(2): [ 郑卓, 郑艳伟, 黄康有等. 基于遥感数据对中国表土花粉进行植被覆盖度定量估算的研究. 古生物学报, 2009, 48(2): ] [12] Cai Yao, Wang Yan, Jiang Fuchu et al. Relationship between the surface pollen and modern vegetation in Zoige Plateau, northern Sichuan, China. Geological Bulletin of China, 2010, 29(5): [ 蔡遥, 王燕, 蒋复初等. 川北若尔盖高原表土孢粉的特征及其与现代植被的关系. 地质通报, 2010, 29(5): ] [13] Cheng Bo, Chen Fahu. Pollen analysis of topsoil samples from Shiyang River drainage, Northwest China. Journal of Desert Research, 2010, 30(2): [ 程波, 陈发虎. 西北干旱区石羊河流域表土花粉分析. 中国沙漠, 2010, 30 (2): ] [14] Hao Xiudong, Ouyang Xuhong, Xie Shiyou et al. The surface palynoflora from Jinfo Mountain national nature reserve, Chongqing. Acta Palaeontolog ica Sinica, 2011, 50(2): [ 郝秀东, 欧阳绪红, 谢世友等. 重庆金佛山国家自然保护区现代植被表土孢粉的初步研究. 古生物学报, 2011, 50(2): ] [15] Li Manyue, Li Yuecong, Xu Qinghai et al. Surface pollen assemblages of human-disturbed vegetation and their relationship with vegetation and climate in Northeast China. Chinese Science Bulletin, 2012, 57(6): [ 李曼玥, 李月丛, 许清海等. 东北地区人工扰动植被表土孢粉与植被和气候的关系. 科学通报, 2012, 57(6): ] [16] Zhao Xiangui, Xiao Ling, Chen Cungen et al. Pollen analysis of surface soil samples from the Qinling Mountains. Journal of Northwest Forestry University, 1999, 14(1): 1-5. [ 赵先贵, 肖玲, 陈存根等. 秦岭表土的花粉分析. 西北林学院学报, 1999, 14(1): 1-5.] [17] Zhao Jingbo, Yue Yingli, Yue Ming. Sporo-pollen assembledge of surface earth in Quercus liadtuongensis forests in Qinling Mountain and loess areas. Scientia Geographica Sinica, 1997, 17(4): [ 赵景波, 岳应利, 岳明. 秦岭与黄土区现代辽东栎林孢粉组合. 地理科学, 1997, 17(4): ] [18] Webb III T, Bryson R A. Late and postglacial climate change in the Northern Midwest, USA: Quantitative estimates derived from fossil pollen spectra by multivariate statistic analysis. Quaternary Research, 1972, 2: [19] Prentice I C, Cramer W, Harrison S P et al. A global biome model based on plant physiology and dominance, soil properties and climate. Journal of Biogeography, 1992, 19: [20] Prentice I C, Guiot J, Huntley B et al. Reconstructing biomes from palaeoecological data: A general method and its application to European pollen data at 0 and 6 ka. Climate Dynamics, 1996, 12:

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16 3 期张文超等 : 南洛河流域洛南盆地表土孢粉与植被的关系 413 Relationship between surface pollen assemblage and the vegetation in Luonan Basin, eastern Qinling Mountains, Central China ZHANG Wenchao 1, LI Chunhai 2, LU Huayu 1, TIAN Xianhua 3, ZHANG Hongyan 1, LEI Fang 1, TANG Lingyu 4 (1. School of Geographic and Oceanographic Sciences, Institute for Climate and Global Change Research, Nanjing University, Nanjing , China; 2. State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, CAS, Nanjing , China; 3. College of Life Sciences, Shaanxi Normal University, Xi'an , China; 4. Nanjing Institute of Geology and Paleontology, CAS, Nanjing , China) Abstract: The catchment of South Luohe River in Central China is a major region for investigating modern pollen-environment relationship because it is an environment transitional zone which is sensitive to the climatic change. In this study, 40 surface sediment samples under 10 vegetation types in Luonan Basin, upper catchment of South Luohe River were taken to investigate the relationship between pollen assemblage and plant vegetation. The results show that the surface pollen compositions reflect the vegetation quite well, with unique features among different vegetation types. In the forest topsoils, the average of arboreal pollen percentage is greater than 40%, and the Selaginella sinensis spore content is higher. As to woodland shrubs and shrubs, the tree pollen average is 13.2% and 16.6% respectively, and the shrub pollen is higher than grass samples. And the grass and farmland topsoils are characterized by the low percentages of tree and shrub pollen (<10% and <1%), and high percentages of herb pollen (>80%). Pinus, Quercus and some other tree pollens can indicate the regional vegetation in terms of their dispersal ability. Quercus pollen is under-representative and so is to Pinus, which is quite different from general. Artemisia pollen is significantly over-represented, has poor correlation with plant coverage, and may reflect human disturbance. Gramineae can indicate plants quite well, but with low representation. High percentages of Chenopodiaceae component probably suggest human activities and predominant Selaginella sinensis may be a significant indication of forest environment. Cluster analysis (CA) and principal components analysis (PCA) can distinguish forest and non-forest vegetation well. The former one is better at separating pine and mixed forests, while the latter one at farmland and other non-forest and more stable than that of the cluster analysis. The first axis of PCA analysis is likely to mainly reflect the humidity. The average of surface pollen concentration in Luonan Basin is grains/g. The pollen concentration does not correlate with vegetation coverage, but may help to distinguish vegetation types. Key words: surface pollen; vegetation type; cluster analysis; PCA; Luonan Basin