09李杰

Transcription

1 第 68 卷第 1 期 2013 年 1 月 地理学报 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Vol.68, No.1 Jan., 2013 神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化 1, 李杰 2, 郑卓 2, Rachid Cheddadi 3, 杨士雄 1 2, 黄康有 (1. 国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室, 青岛海洋地质研究所, 青岛 ; 2. 中山大学地球科学系, 广州 ; 3. University of Montpellier II, Institute of Evolutionary Sciences, UMR 5554, Montpellier 34095, France) 摘要 : 通过对大九湖 6 m 长连续沉积岩芯剖面 (DJH-1 孔 ) 7 个样品的 AMS 14 C 年龄测定和 151 块孢粉样品的鉴定分析, 揭示了神农架区域 4 万以年来植被和气候演变 末次冰期阶段大九湖附近发育森林草地或草地 草甸植被 MIS 3 晚期,~42-39 cal ka BP 之间, 气候相对干冷, 发育森林草地 ;~39-31 cal ka BP 之间, 气候较为湿润, 草甸扩张并伴随低海拔阔叶树种的发育 MIS 2 阶段, 草甸组分中蒿属显著增加, 高海拔可能分布有荒漠草地, 气候极端干冷 ; 该时期植被带垂直下降达到 1000 余 m, 按垂直温度递减率推算, 冰盛期阶段该区域温度下降约 7 o C 左右 从冰消期开始, 森林植被开始扩张, 北温带 暖温带和亚热带乔木组分依次增加 约在 cal ka BP 之间, 演变为亚热带常绿阔叶落叶林, 属全新世适宜期 ; 从约 4 cal ka BP 以来, 北温带阔叶和针叶树开始增加, 气候趋于凉干 通过对比区域高分辨率的洞穴石笋及高纬冰芯氧同位素记录, 表明神农架区域植被环境变化对气候变化敏感, 并记录了 H1,YD 气候突变事件 ; 进一步体现出该区域气候环境演变主要与北半球太阳辐射控制的东亚夏季风强度变化有关, 且与北半球高纬气候变化一致 关键词 : 神农架 ; 大九湖 ;4 万年 ; 孢粉分析 ; 古植被与古气候 末次冰期过渡到全新世阶段, 全球气候环境发生巨大变化 冰期阶段尤其冰盛期主要 [1-2] [3-4] [5-6] [7-9] 表现为气温大幅下降, 冰川大规模发育, 海平面大幅下降, 草本植被大幅扩张 东亚季风区作为全球变化的重要组成部分, 其植被类型和分布格局以及气候条件从末次冰 [10-12] [10] [12] 盛期到冰后期变化十分显著 Yu 等和 Ni 等综合前人化石孢粉记录, 利用生物功能群区的方法重建了中国冰盛期时段和中全新世阶段的植被覆盖类型, 结果表明冰盛期期间由于气候干冷, 中部和北部森林植被带向南迁移 300~1000 km, 北方和西部及青藏高原的草原和荒漠植被也同步向东部和南部大幅迁移, 南方常绿阔叶落叶林及热带森林植被带分布变窄或缺失 但由于前期孢粉记录成果多集中于全新世阶段, 末次冰期记录较少, 森林 [10, 12] 草地界限并不十分明确, 尤其是温带草原植被迁移的幅度, 一直以来备受关注 ; 同时, 多数古环境记录集中于对气候变化较敏感的西部和北部中高纬度地区, 而较低纬度地 [13-16] 区尤其是亚热带区域植被变化对气候的响应程度并没有得到系统探讨, 研究相对贫乏 [17] 位于亚热带地区的神农架山地, 以其生物多样性古老 丰富且特有性强著称, 该区域气候环境主要受控于东亚夏季风强度的变化, 是研究该地古植被古气候变化及其对东亚季风响应程度的理想场所 大九湖亚高山沼泽位于神农架山间盆地, 盆内具保存完好的连续湖沼沉积, 众多学者已通过多种指标包括孢粉学, 地球化学, 磁学等对其展开古环境研 [17-23] [25] 究工作, 但大都集中于全新世或末次冰消期阶段, 更长时间尺度的研究还相当缺乏 收稿日期 : ; 修订日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( ; ); 国家教育部博士点专项基金资助 ( ) [Foundation: National Science Foundation of China, No ; No ; Doctoral Fund of Ministry of Education of China No ] 作者简介 : 李杰 (1984-), 女, 河南安阳人, 博士, 主要研究方向为全球变化研究 lijie308480@126.com 通讯作者 : 郑卓 (1956-), 男, 广东广州人, 博士, 教授, 博士生导师, 中国古生物学会理事, 中国孢粉学分会副理事长, 主 要研究方向为全球变化与第四纪孢粉学研究 eeszzhuo@mail.sysu.edu.cn 页

2 70 地理学报 68 卷 在前人工作的基础之上, 本项目工作对大九湖四万年来的连续湖沼沉积展开了孢粉 有机碳及其同位素 灰度和磁化率等多指标的分析, 并初步发表研究成果 [24] 本文着重利用孢粉分析结果, 目的在于更为深入地揭示该区域晚更新世以来尤其是冰期阶段的气候环境和植被覆盖类型, 且深入认识冰消期以来森林植被的扩张及演替过程 ; 同时, 对比东亚季风区神农架三宝洞及南京葫芦洞高分辨率石笋氧同位素序列及北格林兰冰芯记录, 进一步探讨神农架区域环境变化对东亚季风变化的响应程度及其与全球变化的联系, 并推测可能存在的气候突变事件 1 研究区域概况 神农架位于华中亚热带东部低山丘陵向西部高原山地的过渡区域, 受西南大巴山弧形山脉东延部分及新华夏断裂褶皱带控制, 山地范围辽阔, 山峦起伏, 谷盆相间, 平均海拔约 2000 m 大九湖位于神农架西部的山间盆地, 其主体大致呈南北狭长形态, 南宽北窄, 海拔 1700 m, 面积约 16 km 2 ( 图 1) 神农架地区位于长江中上游湖北省境内, 主要受季风控制, 属于过渡性亚热带 暖温带山地季风气候 ( 图 1) 全年日照较少, 图 1 神农架大九湖盆地及钻孔位置图 Fig. 1 Location of Dajiuhu peatbog in Shennongjia Mountains and core DJH-1 shown by black triangle 温度较低, 无霜期短, 降水多, 相对湿度大 ; 据海拔 1990 m 处大九湖站的多年气象记录, 年均降水量为 1535 mm, 年均温度 7.2 o C,7 月平均温度 17.1 o C,1 月平均温度 -2.4 o C, 其独特的气候条件造就了大九湖亚高山湿地资源 研究区植被类型丰富多样 [17] 植被带随气候梯度变化自下而上分别为亚热带常绿阔叶林 (<1000 m), 暖温带常绿落叶阔叶混交林 (1000~1700 m) 温带落叶阔叶林 (1700~2300 m) 针阔混交林 (2300~2700 m) 和暗针叶林 (>2700 m), 山顶零星分布有向高山草地过渡的片状草甸 草地 灌木 (>2950 m), 各个植被带组分差别较大 ( 表 1) 大九湖盆地底部植被为苔草 地榆 血见愁老鹤草草甸及苔草 小灯芯草沼泽植被, 其主要成分有苔草 (Carex spp.) 地榆 (Sanguisorba officinalis) 灯芯草 (Junica spp.) 血见愁老鹤草 (Geranium henryi) 大戟 (Euphorbia sp.) 假水生龙胆 (Gentia pseudo-aquatica) 和泥炭藓等 周围海拔 1700~2600 m 的山地生长着以山毛榉科为主的温带针阔叶混交林, 主要有锐齿懈栎 (Quercus oliena var. acutesrrata) 刺叶栎 (Q. spinosa) 米心水青冈 (Fagus engleriana) 光叶水青冈 (F. lucidi) 栗 (Castanea sp.) 亮叶桦 (Betula lumiifera) 千金榆 (Carpinus codata) 野核桃 (Juglans cathayensis) 华西枫杨 (Pterocarya insigsis) 化香 (Platycarya strob-ilaceae) 漆树 (Rhus venicifera) 盐肤木 (R. chinesis) 冬青 (Ilex sp.) 卫茅 (Euonymus sp.) 和槭 (Acer sp.) 等, 灌木层有杜鹃 (Rhododendron) 灰栒子 (Cotoneaster acutibolis) 毛梾 (Cornus valeteri) 蔷薇 (Rosa spp.) 等 ; 林下有成丛的箭竹 (Sonarundiaria nilida) 及其它一些草木植物 ; 蕨类植物主要是石松 (Lycopodia sp.) 和卷柏 (Selaginella spp.) 等 ; 环山顶部有巴山松 (Pinus henryi) 巴山冷杉 (Abies fargesii) 麦吊杉 (Picea brachytyle) 以及华山松 (Pinus armandii) 等针叶树种 [26]

3 1 期李杰等 : 神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化 71 2 材料和方法 表 1 神农架山地垂直植被带及主要组分 Tab. 1 The altitudinal vegetation belts and the dominant plants in Shennongjia Mountains 海拔 垂直植被带 主要植被类型 温度范围 ~ 亚高山草甸 草地 灌木 ~ 暗针叶林 ~ 针阔混交林 ~ 落叶阔叶林 ~ 常绿落叶 阔叶混交林 常绿阔叶林 2.1 材料及年代 2008 年 9 月, 在野外踏勘及植被调查之后, 我们在盆地中选点并利用人工钻探设备获取岩芯 DJH-1 钻孔位于大九湖盆地中东部 ( 图 1), 地理坐标为北纬 , 东经 , 海拔 1751 m 每次钻探深度为 50 cm, 共 12 回次获取连续岩芯 6 m, 并同步对岩芯进行拍照和岩性描述 钻孔上部 (0~122 cm) 以泥炭沉积为主, 下部演变为湖相沉积物, 岩性变化显著 ( 图 2) 根据岩性变化, 选取钻孔不同深度的 7 个样品 ( 沉积物或木头 ) 进行了年代测定, 其中 4 个年代测试由中国科学院广州地球化学研究所 AMS 14 C 制样实验室和北京大学核物理与核技术国家重点实验室 14 联合完成, 其余三个由中国科学院西安地球环境研究所完成 ( 表 2) 所有 C 年龄数据采用国际通用的 CALIB 6.01 [27] [28] 年龄校正软件进行校正, 并在 R 环境下采用 clam 软件包及顶底部外延法建立整个岩芯的年龄模型 ( 图 3) 2.2 方法在 DJH-1 孔长 6 m 的岩芯中, 以 2~5 cm 间距取样, 共获取 151 个孢粉样品 根据样品 [29-30] 具体情况, 称取 2~5 g 采用常规的酸碱处理和重液悬浮相结合的方法提取孢粉 在 Nikon 光学显微镜 40 倍或 100 倍的目镜下进行鉴定, 每个孢粉统计数目在 300 粒以上 由于部分样品中孢子含量过高, 掩盖了花粉的变化趋势, 因此本文中草本与木本植物孢粉百分比计算以陆生植物花粉总和为基数, 蕨类 藻类含量统计以陆生植物与蕨类和藻类之和 [31] 为基数 用 Tilia 软件绘制孢粉百分比图, 并由 CONISS 对孢粉图谱进行聚类划带 3 孢粉分析结果 禾本科, 菊科, 蒿属, 豆科, 毛茛科, 矮蒿草, 柳属, 亮叶华 巴山冷杉, 红粉杜鹃 华山松, 巴山冷杉, 米心水青冈, 亮叶桦, 鹅耳枥, 黄杨 锐齿槲栎, 红桦, 亮 叶水青冈, 槭属 化香, 栓皮栎, 柯属, 小叶青冈, 川鄂山茱萸 青冈栎, 苦槠, 宜昌润楠, 匙叶栎 表 2 大九湖钻孔 AMS 14 C 测年数据结果 Tab. 2 AMS 14 C dates of the Dajiuhu peat sequence 实验编号 深度 材料 ~ ~ ~ ~ ~ 本次研究共鉴定孢粉 151 玻片, 分属于 110 个属 ( 科 ) 孢粉类型 孢粉分析结果表明, 年龄 校正年龄 ± 泥炭 ± ± ± 木头 ± ± ± 泥炭 ± ± ± 泥炭 ± ± ± 沉积物 ± ± ± 沉积物 ± ± ± 木头 ± ±

4 72 地 理 学 报 68 卷 该钻孔剖面孢粉种类丰富 其 中 乔 木 成 分 中 桦 木 科 (Betulaceae) 山 毛 榉 科 (Fagaceae) 及松科 (Pinaceae) 占 较大比例 草本组成中禾本科 (Poaceae) 和 莎 草 科 (Cyperaceae) 为主导成分 灌木 和蕨类均占有一定比例 尤其 是蕨类含量变化明显 为了深入理解研究区域植 被变化对气候的响应 我们将 孢粉类别按照其生态和气候环 境进行分类 由于各个孢粉类 型其分布于一定生态环境具备 特定的气候阈值[32] 不同孢粉组 合所组成的不同植物功能型可 以 构 成 多 种 植 被 类 型 [10, 12, 33-34] 在结合区域垂直植被带植被组 分的前提下 参考前人对孢粉 气候 植被关系及植被功能 群区的划分原则 大九湖钻孔 孢粉可以分为九个孢粉组 木 本 花 粉 包 括 针 叶 树 种 (con) 亚 热 带 常 绿 树 种 (wte) 暖温带阔叶树种 (wts) 和 北温带阔叶树种 (cts) 草本花 粉 由 山 地 草 本 (af) 草 地 草 本 (sf) 荒 漠 草 本 (df) 禾 草 (g) 图 2 大九湖钻孔岩性描述 Fig. 2 Brief description of lithology for DJH-1 core 和苔草 (s) 组成 同时 根据不 同 属 ( 科) 孢 粉 百 分 含 量 的 变 化 参照 CONISS 聚类分析结果 我们将整个剖面孢粉百分含量图谱划分为 6 个孢粉带 (图 4) 各带的孢粉组合特征按由老到新的顺序描述如下 (1) A 带 (600~521 cm cal a BP) 此 带 草 本 占 主 导 地 位 平 均 为 58.5% 主要包括禾本科 (20.4%) 和莎草科 (18.4%) 其他伴生草地和山地草本主要有蒿 属 (Artemisia) 龙胆属 (Gentia) 蓼属 (Polygonum) 和伞形科 (Umbelliferae) 等 木本含量 相对较小 但变幅较大 其中针叶树种松属 (Pinus) 和柏科 (Cupressaceae) 比例较大 北 温 带 阔 叶 落 叶 树 种 如 桦 木 属 (Betula) 鹅 耳 枥 属 (Carpinus) 榛 属 (Corylus) 和 榆 属 (Ulmus) 及温带阔叶树种落叶栎属 (Quercus deciduous) 占有一定比例 偶尔出现偏暖树种包 括栲属/栗属 (Castanopsis/Lithocarpinus) 和枫香属 (Liquidambar) 等 从整个剖面来看 蕨类 所占比例达到峰值 36.36% 以单缝孢水龙骨科为主导 (2) B 带 (521~270 cm cal a BP) 草本含量在这一阶段稳定增加 莎草 科百分比 (平均 28.5%) 略高于禾本科 (平均约 25.7%) 并出现了地榆属 (Sanguisorba) 报 春 花 属 (Primula) 等 更 多 的 草 本 种 类 莎 草 科 和 禾 本 科 最 大 值 可 以 分 别 达 到 64% 和 52.03% 二者变幅较大且呈相反趋势 木本含量大幅下降 且相伴生的蕨类孢子百分比也

5 1 期李杰等 : 神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化 73 急剧下降到 5.5% (3) C 带 (270~193 cm, cal a BP): 此阶段仍以草本为主导, 蒿属 (Artemisia) 显著增加 (1.3%~16.2%), 同时其他山地草甸和荒漠类草本也有不同幅度的增加, 例如藜科 (Chenopidiaceae) 菊科 (Compositae) 伞形科 (Umbelliferae) 等 木本花粉组分中, 温带和北温带乔木和灌木主要包括落叶栎属 胡桃属 桦木属 榛属 鹅耳枥属和柳属 (Salix) 稍微增加 蕨类孢子有所增加, 尤其是后期增长明显 (4) D 带 (193~156 cm, cal a BP): 这一阶段初期 ( cal ka BP) 主要特征是禾本科的急剧增加并达到整个剖面最大值 (63%), 同时蒿属也达到了最大值, 但莎草科大幅下降 ( 平均约 14.1%) 从 12 cal ka BP 以来, 木本开始扩张并占据主导地位, 尤其是主要分布在现代 神农架山地 (1600 m) 的北温带树种桦木属 鹅耳枥属和榆属等达到整个剖面峰值, 但针叶树种含量变化不明显 (5) E 带 (156~55 cm, cal a BP): 北温带树种较上一阶段显著下降, 而暖温带亚热带阔叶树种水青冈属 (Fagus) 和常绿栎属 (Quercus evergreen) 等明显增加, 最大值分别达 37.4% 和 27.3% 其它亚热带常绿阔叶混交林组分包括栲属 (Castanopsis) 栾树属 (Koelreuteria) 金缕梅科 (Hamamelidaceae) 桑属 (Morus) 和枫香属 (Liquidambar) 等占较高百分含量, 同时伴随单缝孢子的增加 ( 平均约 13.2%) 另外, 相对喜湿的莎草科 蓼属和毛茛科 (Ranunculaceae) 相对于旱生草本禾本科 蒿属 菊科和藜科占较高百分比 但是后期草本含量及种类急剧下降, 蕨类孢子含量下降到 2.3%, 但环纹藻 (Concentricysts) 突然出现, 甚至最大值达到 6.2% (6) F 带 (55~0 cm, cal a BP): 自 3600 年以来, 水青冈属的百分比含量急剧下降, 同时其它暖温带亚热带树种包括枫香属 金缕梅科 (Hamamelidaceae) 和常绿栎属也开始减少 旱生草本禾本科和蒿属明显增多, 而喜湿草本有所下降 蕨类含量很低, 环纹藻 (Concentricysts) 几乎消失 4 讨论 图 3 大九湖钻孔年龄深度模型 Fig. 3 Age-depth model of DJH-1 core 通过大九湖孢粉组合变化可以推断该区域气候环境从末次冰期到全新世经历了急剧变化 末次冰期植被以草本组分为主导 ( 孢粉带 A, B 和 C), 而从冰消期 ( 对应带孢粉 D) 到全新世 ( 孢粉带 E 和 F), 森林开始逐步扩张且其组分随气候发生变化 为了深入理解研究区域植被变化对气候的响应, 我们将孢粉记录的植被变化粗略对应深海氧同位素阶段 MIS 3 ( 晚期 ),MIS 2 和 MIS 1 阶段来探讨约 42 cal ka BP 年以来大九湖地区的植被和气候变化 同时, 通过对比其他高分辨率记录深入认识神农架区域过去环境变化的控制因素及其与全球变化的关系 4.1 冰期阶段的植被与气候 冰期莎草科花粉的环境指示意义据大九湖钻孔孢粉组合变化可知, 冰期阶段 ( 带 A,B,C 和 D) 草本含量显著高于全新世阶段 ( 带 E 和 F) 其草本组分主要包括莎草科 禾本科 蒿属 伞形科和蓼属等 ; 其中较高含量的莎草科通常可能是构成山地草地

6 74 草甸或湿地沼泽的主 要组分 随山体海拔 的增加森林植被在较 恶劣的气候条件下演 替为草地或草甸植 被 因此分布于山地 草地 草甸的莎草科 与气候变化密切且相 关 而沼泽植被中莎 草科的分布主要受局 域的土壤和水分等条 件的限制 与气候环 境变化没有直接关 系 因而有必要确定 草本组合中莎草科花 粉的生境 现代沼泽 仍广布于大九湖盆 地 钻孔上部黑色泥 炭沉积意味着全新世 暖湿气候条件下沼泽 植被的发育 孢粉组 合以木本占主导 莎 草科花粉百分含量约 10%左右 但是过渡 到冰期阶段 沉积物 演变为湖相沉积 (如 灰白色粘土或粉砂且 偶夹砾石) 孢粉图谱 中总体的草本含量高 过木本含量 莎草科 百分含量也显著增 加 可超过 40% 因 此 可以初步推断冰 期阶段大九湖周边及 较高海拔不可能发育 沼泽植被 可能分布 由莎草科等草本组合 构成的草地 草甸植 被 进一步参照东亚 表土孢粉数据库莎草 科的百分含量梯度分 布 莎草科含量超过 20%的地区主要在中 国西部青藏高原或高 地 理 学 报 图 4 大九湖钻孔 DJH-1 孢粉百分比图 Fig. 4 Pollen percentage diagram of DJH-1 core 68 卷

7 1 期李杰等 : 神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化 75 山地区 ( 东亚表土孢粉数据库 cn/, 图 5), 这些地区是高山草甸分布的核心区域 神农架及其周边山地现代植被垂直带谱的分布特征表明, 神农架主峰山顶主要为暗针叶林 ( 以冷杉为主 ), 继续向上更高海拔植被已经过渡到亚高山草地 草甸植被 末次冰期尤其是冰盛期阶段全图 5 东亚表土孢粉数据库莎草科花粉分布梯度图 ( 球普遍降温, 山地植被带 Fig. 5 Gradient distribution of Cyperaceae pollen extracted from SPDEA 向下迁移, 可以推测神农架山地末次冰期莎草科属山地草地 草甸组分 [32] 同时, 郑卓等通过对中国山地表土孢粉中莎草科及现代非水生莎草科植被的分布特征研究, 结果表明非水生莎草科孢粉百分含量与温度和降水量的变化密切相关 在此研究基础上, 大九湖钻孔冰期阶段莎草科平均含量超过 25%, 均指示温度和降水较现在大幅度下降, 进一步验证了末次冰期莎草科花粉较高含量指示了寒冷气候条件下草地 草甸植被的发育 MIS3 晚期此阶段 ( 孢粉带 A B:~ cal ka BP) 以草本植被为主导 由孢粉组合可知, 该时期草本孢粉平均含量 (60.91%) 明显高于木本, 最高可达 80%, 主要包括莎草科 (27.23%) 禾本科 (23.47%) 蒿属和藜科等, 表明末次冰期在较干冷环境条件下大九湖周边主要发育高山草地 草甸植被 在 cal ka BP ( 孢粉带 A) 期间, 草本含量略高于木本比例, 其中莎草科约占 (26.8%), 其次为禾本科大于 18% 木本含量较高且变化较大, 尤其是针叶组分含量最高可达 27.8%, 包括冷杉属 铁杉属和松属 其它北温带阔叶树种比如栎属 桦木属 榆属和鹅耳枥属等也占一定比例, 这些孢粉可能是远距离飘 [35-37] 散或低海拔上升气流携带而来, 且木本孢粉比例仍不足以成林, 整体上该孢粉组合反映了相对干冷气候条件下森林草地植被 而蕨类孢子含量相对较高, 推测可能生活在林下阴凉环境 孢粉带 B (39-31 cal ka BP) 草本花粉比例持续增长, 主导组分莎草科和禾本科稳定增加, 分别约占 28.3% 和 25.8%; 其他山地和草地草本如毛茛科 蓼属 龙胆科 蒿属和菊科, 也占一定比例, 但北温带树种比例明显增加, 比如榛属 鹅耳枥属 桦木属和柳属等, 表明该阶段高山草甸植被的发育可能伴随着一些耐寒灌木的生长 一般情况下, 草地或草甸植被中, 主要孢粉类别为蒿属或莎草科花粉, 禾本科含量相对较低 现代表土 [38-40] 孢粉研究也表明禾本科高含量与人类种植活动有关, 而青藏高原区域的高山草甸植被 [41-42] 组成中, 莎草科含量超过 50%, 禾本科含量相对较低, 因而神农架此时段的孢粉组合类型没有可类比的现代孢粉类型 与带 A 相比, 虽然此阶段 ( 孢粉带 B) 整体上草本含量更高, 但偏喜湿热的暖温带乔木花粉如常绿栎 栲属 枫香属 枫杨属等的存在, 表明该阶段气候可能相对湿润, 导致低海拔或周边山地喜暖湿树种的发育以及大九湖附近草甸植被的扩张 东亚季风区许多其他沉积记录也表明该阶段属于相对较湿润的时期但较冰消期及 [43-44] 全新世阶段仍属较干冷时段 神农架西部青藏高原众多湖泊在 cal ka BP 处于泛 [41, 45] 湖期且存在大量淡水湖, 植被组分中木本成分增加 其北部黄土高原西部多个沉积剖 [46, 47] 面孢粉沉积记录表明当时植被为针叶林或森林草原植被 韩江 珠江三角洲地区此阶 [46-47] 段发现了现今生活在海南岛的海桑 (Sonneraia) 和陆均松 (Dacrydium) 花粉 日本琵琶湖沉积孢粉记录了此阶段植被以喜暖湿的柳杉 (Cryptomeria japonica) 为主导的针阔叶混交

8 76 地理学报 68 卷 [48] [49] 林, 这些都与 Yu 等通过大量地质记录的模拟结果相符, 进一步印证了该阶段晚期属于相对湿润阶段的结论 MIS2 阶段该时期属于末次冰盛期, 主要包括孢粉带 C (31-14 cal ka BP) 此阶段仍以草本为主, 莎草科和禾本科仍有较高的含量, 且草地植被如蒿属花粉比例明显升高, 同时北温带树种增加明显, 表明此阶段高山草甸成分的组成随气候条件发生了变化 在 ka BP 间, 伴随莎草科的增加, 其他旱生草地和荒漠草本, 例如马先蒿 蒿属 菊科 藜科 石竹科和伞形科也同步增加, 推测可能在神农架较高海拔处有一定规模的荒漠草地植被分布, 对应末次冰盛期更为干冷的气候条件, 此阶段神农架北部黄土高原和西部 [41, 46-47] 青藏高原地区荒漠植被大量发育 从约 18 cal ka BP 开始, 孢粉组合出现很大变化, 表现为禾本科的增加和木本孢粉含量的急剧下降, 意味着气候更为干燥环境下发育的高山草地取代了先前的草甸植被 在约 16 cal ka BP 左右, 禾本科含量很高 (44.73%), 莎草科和木本比例突然减小, 可能对应气候干冷的 Henrich1 事件 但木本孢粉比例相对于孢粉带 A 与 B 的增加可能与禾本科花粉大幅减少有关 Xiao [37] 通过对不同海拔高度山地湖泊表土孢粉 植被关系的研究表明, 中国山地高寒草甸植被带所反映的孢粉组合中乔木花粉占相当比例, 尤其是栎属 胡桃属 桦木属 松属和冷杉属, 并指出这些孢粉是山地上升气流携带而来, 不会影响其他孢粉组合反映该植被类型 另外, 草甸环境发育本身会伴生大量灌木比如柳属和桦木属等的生长, 并且更为开阔的草甸荒漠植被环境为远源孢粉的沉降和 [36-37, 41] 山地低海拔气流更流畅上升到达大九湖盆地提供了有利条件 [43-44, 50] 此阶段北半球太阳辐射强度减弱驱动极地冰盖扩张削弱了东亚夏季风强度, 因而受制于气候变化的植被覆盖响应较弱的太阳辐射和夏季风强度, 大九湖区域在相对干冷气候条件下发育高山草甸 草地植被, 区别与现代的暖温带落叶阔叶林, 一定程度上指示了温度和降水在大幅下降 按照神农架山地植被带垂直分布规律, 神农架区域仍为暗针叶林植被 神农架山地北部秦岭主峰太白山的树线高度范围在 3400~3600 m 之间, 另外一般情况下, 中国中西部 30 N 以北的山地林线高度在 3400~3700 m 之间, 在西南部青藏高原最高可达 4200 m [43-44, 50], 初步推测神农架地区树线高度估计在 3500~3700 m 末次冰期盛冰期大九湖周边山地 (1700~2600 m) 发育草甸植被, 意味着林线海拔高度在末次冰盛期大幅度下降, 平均下降约 1400 m, 若按温度垂直递减规律 -0.6 o C/100 m, 末次冰期冰盛期神农架地区温度约下降 7 o [14, 24] C 左右, 这一结论与前人研究基本一致 4.2 森林植被的扩张 (MIS1 阶段 : 冰消期和全新世阶段 ) 从冰消期 ( 对应孢粉带 D) 到全新世 ( 孢粉带 E 和 F), 森林开始逐步扩张且其组成随气候变化 在约 cal ka BP, 禾本科比例仍然较高, 从 ~12 cal ka BP 起, 木本开始取代草本成为主导成分 最早约 14 cal ka BP 开始, 温带落叶阔叶树种主要包括桦木属 鹅耳枥属 榛属 榆属和落叶栎等开始增加 ; 约在 12 cal ka BP 左右, 针叶树种略微增加, 温带落叶阔叶树种达到峰值, 表明此时伴随气温和降水的增加大九湖周围的草地植被由上升而来的温带落叶阔叶混交林取代 而后约 13 cal ka BP 左右, 暖温带树种包括水青冈, 桑属, 枫香等增加明显 ; 从 ~10 cal ka BP 开始, 亚热带常绿树种金缕梅科 荚蒾属 常绿栎和栲属等显著增加并达到剖面峰值, 而温带落叶树种桦木属 鹅耳枥 榛属和榆等开始减少, 大九湖周边生长着常绿落叶阔叶林 相比今天大九湖周围的阔叶落叶混交林组分, 早中全新世阶段温度和降水都有大幅增加, 尤其在 cal ka BP 之间, 亚热带常绿树种包括常绿栎 栲属 金缕梅科 荚蒾属和栾树属等为主导成分, 喜湿草本中莎草科 毛茛科 凤仙花属明显增多, 蕨类孢子占较大比例, 此时温度和降水达到最佳配置 这与神农 [24, 52] 架大九湖其他全新世孢粉记录以及该区域三宝洞石笋记录的结论一致 从约 4 cal ka BP 开始, 温带阔叶落叶树种桦木属 榛属 鹅耳枥属 榆属等开始增加, 针叶树种和禾本科和蒿属等旱生草本含量也有所增长, 表明气候开始趋于凉干 进一步印证了前人研究

9 1 期李杰等 : 神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化 77 的结论, 早中全新世时期东亚地区属于气候湿润期, 晚全新世气候开始变干 [16-18, 21-24] 4.3 区域环境记录对比大九湖孢粉记录了该区域末次冰期以来气候环境的急剧变化 冰期阶段, 太阳辐射强度较弱, 神农架山地植被带向下迁移, 大九湖周边山地发育草地 草甸植被, 对应此时期干冷的气候条件 [50] 在 MIS 3 阶段, 北半球太阳辐射强度相对 MIS 2 阶段较强, 洞穴石笋及极地冰芯氧同位素记录了此时属于亚间冰期阶段, 气候相对干冷, 大九湖孢粉组合反映的森林草地植被及暖温带阔叶树种的出现表明此时气候相对温暖, 这一结论被东亚地区众多古环境记录印 证 [43-49] 另外, 还可以看出此阶段木本孢粉含量较为频繁的波动, 可能对应洞穴和冰芯记录中的 D-O 气候突变事件, 同时前人综合东亚区域晚更新世以来的众多孢粉记录也发现了千年尺度的突变事件的存在 [16] 但由于测年精度的限制, 我们无法依据大九湖钻孔的孢粉记录对此时段的突变事件深入讨论 过渡到末次冰盛期 (MIS 2), 指示干旱气候条件的荒漠草地植被发育的蒿属花粉急剧增加, 这与太阳辐射谷值域一致 ; 尤其是在约 16 cal ka BP, 木本含量降至最小值, 此时禾本科及蒿属花粉含量几乎达到峰值, 推测这与与三宝洞 葫芦洞及极地格林兰冰心记录的 Henrich1 事件相一致, 表明东亚较低纬度地区的植被变化不但响应太阳辐射控制的东亚季风强度的波动, 还受到高纬度地区冰川碎屑倾入海洋导致的温盐环流的变化有关 [52-53] 冰消期阶段约 12.5 cal ka BP, 在草本花粉的整体递减趋势中, 禾本科花粉再次出现高值, 有可能对应石笋及冰芯记录中的 YD 事件, 更进一步说明东亚亚热带植被对气候变化敏感, 且与北半球高纬度气候变化一致 因此可知东亚季风强度的变化不但受控于北半球太阳辐射强度的变化, 还与北半球高纬度地区的气候变化相关 [53] 虽然东亚季风强度变化滞后于北半球太阳辐射强度的变化, 冰消期以来随着太阳辐射强度的增加, 大九湖孢粉组合记录的植被随之发生重大变化 冰消期以来, 森林植被开始扩张, 北温带落叶树种, 温带阔叶树种及暖温带常绿树种依次呈现增加趋势, 与东亚夏季风增强导致的气候变暖趋势一致 ( 图 7); 在早中全新世阶段, 暖温带常绿及阔叶树种达到峰值, 同时喜湿的莎草科及蕨类孢子含量较高, 对应全新世适宜期 ( 图 4) 这一结论与前人在大九湖的孢粉研究及神农架三宝洞石笋氧同位素记录的研究结果一致 5 结论 图 6 研究区现代植被带分布及末次冰期植被带垂直迁移 Fig. 6 Present-day vegetation belts and their lowering altitude in the Last Glacial period in the study region 大九湖沉积孢粉记录揭示了该区域 4 万年以来的植被和气候演变 (1) 末次冰期阶段, 大九湖钻孔莎草科及禾本科等草本花粉较高含量 ( 超过 50%, 最高值可达 80%) 指示高寒气候条件草地 草甸植被的发育 (2) 冰期阶段 :MIS 3 晚期, 约 cal ka BP 之间气候相对干冷, 研究区发育森林草地植被 ; 在约 cal ka BP 期间, 寒冷气候条件下神农架大九湖附近发育高山草地 草甸植被, 主要组分有禾本科 (25.7%) 和莎草科 (28.5%), 同时暖温带及亚热带乔木花粉的出现意味着此阶段气候相对暖湿 MIS 2 阶段 ( 末次冰盛期 ), 气候相对干冷, 草甸组分

10 地 理 学 报 卷 图 7 DJH-1 孢粉记录与区域其他孢粉记录[18,23] 洞穴石笋和[52]冰芯氧同位素记录[54]及北半球太阳辐射强 度[50]的综合对比 (灰色区域代表末次冰盛期即 MIS2 阶段 红色箭头代表冰消期以来北温带落叶树种 暖 温带阔叶树种和常绿树种依次递增) Fig. 7 The comprehensive comparisons among the various proxies from DJH-1,previous pollen records from Dajiuhu Basin[18, 23], cave Stalagmites[52], NGRIP ice core[54] and 30 N insolation[50] (Gray area denotes LGM period, and the red arrows indicate the gradual increase of cts, wts and wte successively, with the beginning of the Holocene warming) 以莎草科为主 蒿属 (最高可达 16.2%) 及其他旱生草地花粉显著增加 可能指示了神农架 顶荒漠草地植被的出现 根据植被带垂直迁移变化 推测此阶段温度下降 7 oc 左右 (3) 冰消期以来 森林开始扩张 北温带落叶阔叶树种 暖温带树种和亚热带树种依 次逐步扩张上升 在约 cal ka BP 之间 (早中全新世) 形成亚热带常绿落叶阔叶 林 喜湿草本 (其中莎草科含量增加到 14.3%)和蕨类藻类孢子 (单缝孢均值约为 13.2%) 的 比例相对较高 为全新世最适宜期 从约 4 cal ka BP 以来 北温带阔叶和针叶树种以及旱 生草本禾本科和蒿属开始增加 气候趋于凉干 (4) 通过对比区域高分辨率的洞穴石笋及高纬冰芯氧同位素记录 表明神农架区域植 被环境变化对气候变化敏感 并记录了 H1 YD 气候突变事件 进一步体现出该区域气候 环境演变主要与北半球太阳辐射控制的东亚夏季风强度变化有关 且与北半球高纬气候变 化一致 致谢: 感谢神农架湿地公园管理局在野外工作过程中给予的支持和帮助 参考文献 (References) [1] Remenda V H, Cherry J A, Edwards T W D. Isotopic composition of oldground water from lake agassiz: implications for late Pleistocene climate. Science, 1994, 266: [2] Kerr R A. Ice bubbles confirm big chill. Science, 1996, 272: [3] Jiang D B, Wang H J, Drange H et al. Last Glacial Maximum over China: Sensitivities of climate to paleovegetation

11 1 期李杰等 : 神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化 79 and Tibetan ice sheet. Journal of Geophysical Research, 2003, 108(D3): [4] Liu T S, Zhang X S, Xiong S F et al. Glacial environments on the Tibetan Plateau and global cooling. Quaternary International, 2002, 97/98: [5] Sun X J, Li X. A pollen record of the last 37 ka in deep sea core from the northern slope of the South China Sea. Marine Geology, 1999, 156: [6] Hodaka K, Hideaki O. Vegetation and environmental record in the northern East China Sea during the late Pleistocene. Global and Planetary Change, 2004, 41: [7] Kutzbach J, Gallimore R, Harrison P et al. Climate and biome simulations for the past 21,000 years. Quaternary Science Reviews, 1998, 17: [8] Peyron O, Guiot J, Cheddadi R et al. Climate reconstruction in Europe for yr BP from pollen data. Quaternary Research, 1998, 49: [9] Prentice I C, Jolly D, BIOME 6000 participants. Mid-Holocene and glacial maximum vegetation geography of the northern continents and Africa. Journal of Biogeography, 2000, 27: [10] Yu G, Chen X D, Ni J et al. Palaeovegetation of China: a pollen data-based synthesis for the mid-holocene and last glacial maximum. Journal of Biogeography, 2000, 27: [11] Porter S C, An Z S. Correlation between climate events in the North Atlantic and China during the last glaciations. Nature, 1995, 375: [12] Ni J, Yu G, Harrison S P et al. Palaeovegetation in China during the late Quaternary: Biome reconstructions based on a global scheme of plant functional types. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2010, 289: [13] Herzschuh U. Palaeo-moisture evolution in monsoonal Central Asia during the last 50,000 years. Quaternary Science Reviews, 2006, 25: [14] Zheng Z. Late quaternary vegetational and climatic changes in the tropical and subtropical areas of China. Acta Micropalaeontologica Sinica, 2000, 17(2): [15] Zhao Y, Yu Z C, Chen F H et al. Vegetation response to Holocene climate change in monsoon-influence region of China. Earth Science Review, 2009, 97: [16] Harrison S P, Sanchez Goñi M F. Global patterns of vegetation response to millennial-scale variability and rapid climate change during the last glacial period. Quaternary Science Reviews, 2010, 29: [17] Shen Zehao, Hu Huifeng, Zhou Yu et al. Altitudinal patterns of plant species diversity on the southern slope of Mt. Shennongjia, Hubei, China. Biodiversity Science, 2004, 12(1): [ 沈泽昊, 胡会峰, 周宇等. 神农架南坡植物群落多样性的海拔梯度格局. 生物多样性, 2004, 12(1): ] [18] Liu Huiping, Tang Xiaochun, Sun Donghuai et al. Palynofloras of the Dajiuhu Basin in Shennongjia Mountains during the last 12.5 ka. Acta Micropalaeontologica Sinica, 2001, 18(1): [ 刘会平, 唐晓春, 孙东怀等. 神农架大九湖 12.5 kabp 以来的孢粉与植被序列. 微体古生物学报, 2001, 18(1): ] [19] Li Wenyi, Liu Guangxiu, Zhou Mingming. The vegetation and climate of Holocene hypsithermal in northern Hubei Province//Shi Yafeng, Kong Zhaochen. The Climates and Environments of Holocene Megathermal in China. Beijing: China Ocean Press, 1992: [ 李文漪, 刘光琇, 周明明. 湖北西部全新世温暖期植被与气候 // 施雅风, 孔昭宸. 中国全新世大暖期气候与环境. 北京 : 海洋出版社, 1992: ] [20] He Baoyin, Zhang Sui, Cai Shuming. Climatic changes recorded in peat from the Dajiu Lake basin in Shennongjia since the last 2600 years. Marine Geology & Quaternary Geology, 2003, 23(2): [ 何报寅, 张穗, 蔡述明. 近 2600 年神农架大九湖泥炭的气候变化记录. 海洋地质与第四纪地质, 2003, 23(2): ] [21] Shi Min, Yu Jianxin, Gu Yansheng et al. Climate changes in interim of Late Pleistocene and Holocene in Dajiuhu Basin of Shennongjia, Hubei Province: Evidence from pollen. Geological Science and Technology Information, 2008, 27(6): [ 石敏, 喻建新, 顾延生等. 神农架大九湖晚更新世与全新世之交的气候变化 : 来自孢粉的信息. 地质科技情报, 2008, 27(6): ] [22] Ma Chunmei, Zhu Cheng, Zheng Chaogui et al. High-resolution geochemistry records of climate changes since late-glacial from Dajiuhu peat in Shennongjia Mountains, Central China. Chinese Science Bulletin, 2008, 53(Suppl.1): [ 马春梅, 朱诚, 郑朝贵等. 晚冰期以来神农架大九湖泥炭高分辨率气候变化的地球化学记录研究. 科学通报, 2008, 53( 增刊 1): ] [23] Zhu C, Ma C M, Yu S Y et al. A detailed pollen record of vegetation and climate changes in Central China during the past years. Boreas, 2009, 39: [24] Li J,Zheng Z, Huang K et al. Vegetation changes during the past 40,000 years in Central China from a long fossil record. Quaternary International, DOI: /j.quaint [25] Takahara H, Igarashi Y, Hayashi R et al. Millennial-scale variability in vegetation records from the East Asian Islands: Taiwan, Japan and Sakhalin. Quaternary Science Reviews, 2010, 29:

12 80 地理学报 68 卷 [26] Liu Guangxiu. Surface pollen analyses in Dajiuhu area of Shennongjia. Acta Botanica Boreal-Occidentalia Sinica, 1990, 10(3): [ 刘光琇. 神农架大九湖地区表土孢粉分析. 西北植物学报, 1990, 10(3): ] [27] Stuiver M, Reimer P J. Extended 14 C data base and revised CALIB C age calibration program. Radiocarbon, 1993, 35(1): [28] Blaauw M. Methods and code for 'classical' age-modelling of radiocarbon sequences. Quaternary Geochronology, 2010, 5: [29] Berglund B E, Ralska-Jasiewiczowa M. Pollen analysis and pollen diagram. In: Berglund, B E(Ed.). Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology. Wiley Chichester, 1986: [30] Nakagawa T, Brugiapaglia E, Digerfeldt G et al. Dense-media separation as a more efficient pollen extraction method for use with organic sediment samples: Comparison with the conventional method. Boreas, 1998, 25: [31] Grimm E C. CONISS: A FORTRAN 77 program for stratigraphically constrained cluster analysis by the method of incremental sum of squares. Computers & Geosciences, 1987, 13: [32] Zheng Z, Huang K Y, Xu Q H et al. Comparison of climatic threshold of geographical distribution between dominant plants and surface pollen in China. Science in China Series D: Earth Sciences, 2008, 51: [33]Yu G, Chen X, Ni J et al. Palaeovegetation of China: A pollen data-based synthesis for the mid-holocene and last glacial maximum. Journal of Biogeography, 2000, 27: [34] Huang K Y, Zheng Z, François L et al. Plants bioclimatic affinity groups in China: Observed vs. simulated ranges. The Open Ecology Journal, 2010, 3: [35] Prentice I C. Pollen representation, source area, and basin size. Quaternary Research, 1985, 23: [36] Jackson S T. Pollen representation of vegetational patterns along an elevational gradient. Journal of Vegetation Sciences, 1991, 2: [37] Xiao X, Shen J, Wang S. Spatial variation of modern pollen from surface lake sediments in Yunnan and southwestern Sichuan Province, China. Review of Palaeobotany and Palynology, 2011, 165: [38] Xu Qinghai, Li, Yuecong, Yang, Xiaolan et al. A study of some typical pollen types taphonomy and relationships with vegetation in the northeast of Qinghai-Tibet Plateau. Advances in Earth Science, 2005, 20(1): [ 许清海, 李月丛, 阳小兰等. 青藏高原东北部典型花粉类型埋藏特征及其与植被关系的研究. 地球科学进展, 2005, 20(1): ] [39] Xu Qinghai, Li Yuecong, Yang Xiaolan et al. Study on surface pollen of major steppe communities in northern China. Geographical Research, 2005, 24(3): [ 许清海, 李月丛, 阳小兰等. 北方草原区主要群落类型表土花粉分析. 地理研究, 2005, 24(3): ] [40] Yang Shixiong, Zheng Zhuo, Huang Kangyou et al. Surface pollen analysis in subtropical double-cropping rice areas and its archaeological application. Quaternary Sciences, 2010, 30(2): [ 杨士雄, 郑卓, 黄康有等. 亚热带表土孢粉研究及其考古学应用. 第四纪研究, 2010, 30(2): ] [41] Herzschuh U, Kürschner H, Mischke S. Temperature variability and vertical vegetation belt shifts during the last 50, 000 yr in the Qilian Mountains (NE margin of the Tibetan Plateau, China). Quaternary Research, 2006, 66: [42] Yu G, Tang L, Yang X et al. Modern pollen samples from alpine vegetation on the Tibetan Plateau. Global Ecology and Biogeography, 2001, 10: [43] Clemens S C, Murray D W. Nonstationary phase of the Plio-Pleistocene Asian monsoon. Science, 1996, 274: [44] Liu Dongsheng, An Zhisheng, Chen Mingyang et al. On the contrast between the Southern Hemisphere and the Northern Hemisphere during recently 0.6 Ma. Science in China: Series D, 1996, 26(2): [ 刘东生, 安芷生, 陈明扬等. 最近 0.6 Ma 南 北半球古气候对比探讨. 中国科学 : D 辑, 1996, 26(2): ] [45] Shi Y F, Yu G. Liu X D et al. Reconstruction of ka BP enhanced Indian Monsoon climate based on geological records from Tibetan Plateau. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2001, 169: [46] Li Yumei, Liu Dongsheng, Wu Wenxiang et al. Paleoenvironment in Chinese Loess Plateau during MIS3: Evidence from Malan Loess. Quaternary Sciences, 2003, 23(1): [ 李玉梅, 刘东生, 吴文祥等. 黄土高原马兰黄土记录的 MIS 3 温湿气候. 第四纪研究, 2003, 23(1): ] [47] Feng Z D, Tang L Y, Ma Y Z et al. Vegetation and associated environmental changes during the marine isotope stage 3 in the western part of the Chinese Loess Plateau. Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology, 2007, 246: [48] Hayashi R, Takahara H, Hayashida A et al. Millennial-scale vegetation changes during the last 40,000 yr based on a pollen record from Lake Biwa, Japan. Quaternary Research, 2010, 74: [49] Yu G, Gui F, Shi Y et al. Late marine isotope stage 3 palaeoclimate for East Asia: A data-model comparison. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2007, 250: [50] Berger A, Loutre M F. Insolation values for the climate of the last 10 million years. Quaternary Science Reviews, 1991, 10:

13 1 期李杰等 : 神农架大九湖四万年以来的植被与气候变化 81 [51] Editorial Committee of Chinese Vegetation. Vegetation of China. Beijing: Science Press, [ 中国植被 编辑委员会. 中国植被. 北京 : 科学出版社, 1995.] [52] Wang Y J, Cheng H, Edwards R L et al. Millennial- and orbital-scale changes in the East Asian monsoon over the past 224, 000 years. Nature, 2008, 451: [53] Nakagawa T, Okuda M, Yonenobu H et al. Regulation of the monsoon climate by two different orbital rhythms and forcing mechanisms. Geology, 2008, 36: [54] North Greenland Ice Core Project members. High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. Nature, 2004, 431: Pollen-based environmental reconstruction around Dajiuhu Lake, Shennongjia Mountains since 40 ka BP LI Jie 1, 2, ZHENG Zhuo 2, Rachid CHEDDADI 3, YANG Shixiong 1, HUANG Kangyou 2 (1. The Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resources and Environmental Geology, Ministry of Land and Resources, Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao , Shandong, China; 2. Department of Earth Sciences, University of Sun Yat-sen, Guangzhou , China; 3. University of Montpellier II, Institute of Evolutionary Sciences, UMR 5554, Montpellier 34095, France) Abstract: A 6-m long core (DJH-1) was obtained from Dajiuhu lake, Shennongjia Mountains, Hubei Province. A total of 7 AMS 14 C dating data and the identification results of 151 pollen samples revealed the vegetation and climate changes around the study area during the last 40 ka. In the last glaciation, this region was dominated by steppe-meadow vegetation: during the late MIS3 period, it developed from forest steppe in a relatively cold-dry climate (42-39 cal ka BP) into subalpine meadow in wet conditions, associated with the growth of evergreen taxa at lower altitudes. In MIS2 phase, the meadow cover was characterized by the significant increase of Artemisia and possibly accompanied by the development of alpine desert at higher altitudes in extremely cold and dry conditions, due to the high intensification of Asian winter monsoon. Moreover, the shift of vegetation belts during the last glacial maximum indicated that the temperature dropped by about 7 o C. Since the deglaciation, forest had expanded, characterized by the increase of cool temperate trees, warm-temperate tree and subtropical trees in sequence. Between 9.4 and 4 cal ka BP, it involved into subtropical evergreen broadleaved and deciduous forest, with the expansion of swamp vegetation, probably corresponding to the Holocene optimum. After ~4 cal ka BP, the increase of cool temperate and coniferous trees suggested that the climate tended to be cool. By comparison with Oxygen Isotope sequences of stalagmites (Hulu and Sanbao caves) in East Asia and ice core (NGRIP) at higher latitude, the results show that the past vegetation changes of Shennongjia area responded sensatatively to the climate changes, and DJH-1 pollen record also recorded H1,YD abrupt events, which further indicate that the past changes in the study area was closely related to the variability of EAM mainly controlled by north hemisphere insolation, and concided with the global changes. Key words: Shennongjia Mountains; Dajiuhu lake; 40 cal ka BP; pollen analysis; paleovegetation and paleoclimate