2016, Vol.36
② 中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司, 湛江 524057;
③ 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
④ 西南大学地理科学学院, 重庆 400715)
自然环境的变化与人类的生存、 生活密切相关。全新世气候变化频繁，在过去大约10000年的时间里，全球经历了至少6次剧烈的气候波动[1]，由此造成了极地气候变冷、 热带地区干旱和大气环流系统发生变化等事件[1]，对人类社会发展产生了巨大的影响[2, 3, 4, 5]。在过去的1000年里，因太阳热量大小和热分布的波动以及地球火山活动增加，全球气候长期处于变冷的趋势中，其中时而有气候回暖的时期，全球变冷的趋势在19世纪结束，之后全球气温在人类活动的影响下进入变暖轨道[6]。中世纪暖期(Medieval Warm Period)和小冰期(Little Ice Age)是晚全新世两次重要的气候变化事件。尽管在不同的地区增温确切的开始时间、 暖期持续时间的长短和空间分布范围有较大的差异，来自美洲、 欧洲和亚洲的冰芯、 树轮、 海洋沉积物和历史文献资料中均记录到中世纪时期区域性的增温事件[7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]，而公元1500-1850年之间的小冰期则在全球有广泛的记录[11, 14, 15, 16, 17]。中世纪暖期和小冰期气候的冷暖变化是影响人类文明兴衰[2, 4, 18]和社会朝代更迭[19]不可忽略的外在因素之一。重建过去1000年来的气候变化[20, 21, 22]，对于认识人类社会活动与自然环境变化之间的关系具有重要的意义。
广西桂林地区近1000年以来的古环境变化重建工作主要是以石笋为研究材料[23, 24]。我国科研工作者在20世纪八、 九十年代曾对桂北山地地区全新世的植被历史及环境变迁做过专题研究[25, 26]，受当时研究材料和年龄测试技术条件的限制，针对近1000年以来的气候变化研究的工作尚不多见。本次工作对采自广西桂林资源县晓锦村的沉积样品进行了AMS 14C年代测定和孢粉、 藻类及植硅体分析，探讨了桂北地区近1000年以来的沉积环境、 植被和气候变化的特征，为研究该地区全新世末期的气候变化与人类活动之间的关系提供了新的材料。
1 研究区概况资源县位于广西壮族自治区桂林市东北部，东与全州县相连，南和西南分别与兴安、 龙胜各族自治县交界，西、 北分别与湖南省邵阳市的城步、 新宁两县接壤。县内山脉走向大都呈北东-南西方向，与新华夏式的地质构造线一致[27]。县西侧有金紫山脉，中部有猫儿山山脉，东侧有越城岭山脉，山岳地貌成为珠江与长江两大水系的分水岭[27]。县内地貌类型众多，研究区所在范围主要是山间河谷平地地形，该地形主要见于中峰乡枫木到产子坪一带泥盆系砾岩、 砂页岩、 灰岩分布的地区[27]。经过长期的风化剥蚀和河水的侵蚀、 冲积，河床不断地改道，沿河两岸形成较宽阔的狭长河谷山间平地，一般由2-3级河谷冲积阶地组成[27]。
资源县属中亚热带季风湿润气候区，因地形地势关系，具有明显的山地“立体气候”特征，是广西气温最低，光热最少，雨量较多，湿度最大，霜、 雪、 冰期最早、 最长的县份之一[27]。多年年平均气温为16.4℃，7月份平均气温为26.2℃，1月份平均温度为5.5℃； 降雨多集中在春、 夏两季，年平均降雨量为1773mm[27]。
资源县内有水田、 旱地果园和荒山林地3类18种土壤类型[27]。晓锦村的水田土壤多为沙泥田，其母质是紫、 红色砂页岩、 花岗岩、 砂页岩风化物及河流冲积物，质地为中壤或轻壤，沙泥比适中，耕性良好[27]。
受长期人为活动频繁的影响，资源县内海拔600m以下的山地和低丘的常绿阔叶混交林已基本破坏殆尽，一般山地上已无原始乔木林分布[27]。资江河谷地区海拔1000m以下，五排河地区海拔1300m以下，绝大多数已为天然马尾松林和人工杉木林所覆盖[27]。原始植被在猫儿山西北坡向南延伸到白竹江、 土江岭一带，基本上还保存着比较完整的原始林面貌，建群种以青冈栎(Cyclobalanopsis glauca (Thunb.)Oerst.)为主，其次是新木姜子(Neolitsea aurata(Hay.)Koidz.)和五角槭(Acer mono Maxim.)等； 下木有马银花(Rhododendron ovatum(Lindl.)Planch.)、 花楸树(Sorbus pohuashanensis (Hance)Hedl.)、 柃木(Eurya japonica Thunb.)等[27]。1800m以上是平均高为8-10m的矮林，下木以箭竹(Fargesia spathacea Franch.)居绝对优势[27]。目前县内共有植物1120多种，属164科[27]。
2 材料与方法在桂林资源县晓锦村晓锦大队选取了ZY剖面(26°04.784′N，110°42.385′E) (图1)作为研究对象，该剖面位于洼地的稻田中，距离晓锦新石器时代遗址大约有1000m。借助AZ-HSS手动土壤取样套件获取了连续的沉积样品，样品采集之后装在PVC管中运回中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶动力学重点实验室做进一步分析和测试。
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图1 广西桂林资源县晓锦村晓锦大队ZY剖面位置图 Fig.1 The location of the core ZY in Xiaojin Village， Ziyuan County，Guilin，Guangxi |
ZY剖面厚95cm，其中95-93cm为松散的粗颗粒砂，93-19cm为灰色粘土含砂，其间夹少许黄色钙质结核，19-0cm为现代耕作土。
用于孢粉、 藻类分析的样品采样间距以2cm为主，少数样品采样间距为1cm，共采集样品50个，样品重量为10g左右。样品处理之前加入已知粒数的石松孢子以便计算孢粉浓度。先用浓度为15％的盐酸除去沉积物中的钙质，再加入浓度为55％的氢氟酸去除硅质，最后将样品通过孔径为10μm的尼龙筛布在超声波中过滤，大于10μm的有机质富集后，即可用Leica DM4000生物显微镜观察与鉴定。孢粉、 藻类鉴定多数到属少数到科，每个样品中的陆生植物花粉统计数下限为200粒。
用于植硅体分析的沉积物为15g左右，采样间距为5cm，共采集样品22个。先用30％双氧水水浴加热除去有机质，再加入蒸馏水清洗2-3次，然后加入10％盐酸以除去钙质，经蒸馏水清洗之后，用比重为2.38的重液浮选植硅体，清洗之后用加拿大树胶制片。植硅体形态的鉴定主要以国内外多年来的植硅体研究成果[28, 29, 30, 31, 32]为参考资料，采用Olympus光学显微镜对植硅体进行鉴定和统计。在500倍镜下，统计粒径为2-100μm的颗粒，每个样品不少于300粒。
孢粉及植硅体图谱用Tilia软件[33]绘制，花粉组合带与植硅体组合带用CONISS聚类程序[34]采用地层约束最小方差原则进行分带。
本次工作选取了沉积物中的有机质和木头为测试对象（表1），在美国Beta实验室对4个样品进行AMS 14C测年。运用OxCal 软件[35]及INTCAL13校正数据库[36]，将所获取的 14C年龄转化为日历年。
3 结果 3.1 AMS 14C测年AMS 14C测年结果及校正年龄见表1。4个年龄测试结果中，70-72cm深度年龄为 1020±30a B.P.，与83cm层位年龄相比明显偏老，83cm层位年龄测试的对象是来自沉积样品中的木头，其测试结果的可靠性相对高一些，因此舍70-72cm深度的年龄测试结果，由3个校正后的年龄建立该剖面的年代框架，其余层位的年龄由线性内插和外推而获得（图2），含砂灰色粘土层的底部(93cm)处的年龄根据沉积速率外推大约为1000cal.a B.P.。
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表1 ZY剖面AMS 14C年龄结果及日历年校正 Table 1 Results of AMS 14Cand the calibrated dates of the core ZY |
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图2 ZY剖面岩性-深度-年代关系 Fig.2 Stratigraphic，age-depth relationships for the core ZY |
本次所获取的孢粉中，乔木植物花粉主要以松属(Pinus)和栎属(Quercus)(包括常绿栎(直径小于30μm，表面纹饰细而密，颗粒不太明显[37])和落叶栎(直径大于30μm，表面纹饰较粗，颗粒明显[37]))为主，栗属/栲属(Castanea/Castanopsis)、 鹅耳枥属(Carpinus)、 山核桃属(Carya)、 朴属(Celtis)、 榛属(Corylus)、 水青冈属(Fagus)、 胡桃属(Juglans)、 枫香属(Liquidambar)、 木兰属(Magnolia)、 楝科(Meliaceae)、 桑属(Morus)、 木犀科(Oleaceae)、 枫杨属(Pterocarya)、 芸香科(Rutaceae)和榆属(Ulmus)等均有出现； 灌木、 陆生草本植物花粉以禾本科(Poaceae)为主，包括来自栽培水稻(直径>40μm[38, 39, 40, 41, 42])和其他禾本科植物(直径<40μm)，莎草科(Cyperaceae)、 蒿属(Artemisia)、 菊科(Asteraceae，蒿属除外)、 冬青属(Ilex)、 杜鹃花科(Ericaceae)、 大戟科(Euphorbiaceae)、 忍冬属(Lonicera)、 苋科(Amaranthaceae)、 伞形科(Apiaceae)、 凤仙花属(Impatiens)、 十字花科(Brassicaceae)、 石竹科(Caryophyllaceae)、 藜科(Chenopodiaceae)、 百合科(Liliaceae)、 车前草属(Plantago)和蓼科(Polygonaceae)均有出现； 水生草本植物花粉以泽泻属(Alisma)和香蒲属(Typha)为主，睡莲科(Nymphaeaceae)、 狐尾藻属(Myriophyllum)和水鳖科(Hydrocharitaceae)也有出现； 蕨类植物孢子主要有水龙骨科(Polypodiaceae)、 里白科(Gleicheniaceae)、 紫萁属(Osmunda)和凤尾蕨属(Pteris)； 淡水藻类出现了环纹藻属(Concentricystes)和双星藻属(Zygnema)。
3.3 植硅体分析结果ZY剖面植硅体形态较丰富，发育有来自稻亚科的哑铃型、 扇型、 和双峰型，源自莎草科的多边帽型和硅质突起，竹亚科的长鞍型，画眉草亚科的短鞍型，还发育其他属种的扇型、 块型(文中将方型、 长方型、 多边块型、 不规则块型统称为块型)、 齿型(含两齿型、 三齿型和多齿型)、 帽型、 尖型、 哑铃型、 十字型、 棒型(包括平滑棒型、 突起棒型、 刺状棒型、 鱼刺状棒型、 板状棒型五类)、 披针型等植硅体。以草本植物植硅体居多，含有部分蕨类，木本植物植硅体少见，植硅体资料与孢粉资料反映的植被类型一致。
3.4 孢粉、 藻类及植硅体组合根据孢粉、 藻类和植硅体的变化特征，整个剖面由下至上可以划分为3个孢粉、 藻类和植硅体组合带(图3)。本文在讨论沉积环境时，孢粉、 藻类百分比计算以孢粉和藻类的总和为基数，而讨论古植被和古气候时，花粉百分比计算以陆生植物花粉总和为基数。由于95-93cm沉积物中孢粉浓度过低，仅为345粒/g，本次工作仅讨论93-0cm的沉积样品的孢粉、 藻类及植硅体的变化特征。
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图3 ZY剖面孢粉、 藻类(a)及植硅体(b)组合特征 Fig.3 Palynomorph (a) and phytoliths (b) records of the core ZY |
ZYⅠ组合带(93-77cm，约1000-870cal.a B.P.)孢粉浓度变化范围是66144-138617粒/g，平均103199粒/g。孢粉、 藻类组合以灌木、 陆生草本植物花粉为主，含量为41.5％-59.1％(占孢粉、 藻类总数，下同)，其次为蕨类植物孢子，含量为25.7％-40.8％，乔本植物花粉含量为10.8％-18.6％，水生草本植物花粉和淡水藻类含量较低，分别为0.9％-2.9％和0.4％-1.9％。
陆生植物花粉组合中乔木植物花粉以常绿栎为主，最高含量为10.8％(占陆生植物花粉总数，下同)，枫香属、 松属、 鹅耳枥属、 栗属/栲属、 榛属、 朴属、 胡桃属、 水青冈属、 落叶栎和榆属等均有出现； 灌木、 陆生草本植物花粉以直径<40μm的禾本科植物花粉为主，含量最高可达60.6％，菊科、 直径>40μm的禾本科植物花粉、 莎草科、 苋科和百合科等也有出现。
该组合的植硅体中稻亚科植硅体含量较低，仅为0.5％-2.3％，主要以侧面发育弱龟甲的扇型为主，可能源于栽培稻。莎草科的多边帽型，显示画眉草亚科特点的短鞍型亦有分布。棒型和块型植硅体含量较高，分别为18.6％-28.6％和9.7％-20.8％，其次为哑铃型、 鞍型和扇形植硅体，尖型、 披针型、 齿型和十字型植硅体含量较低。
ZYⅡ组合带(77-30cm，约870-250cal.a B.P.)孢粉浓度较ZYⅠ组合带有所降低，变化范围是24941-162749粒/g，平均86222粒/g。与ZYⅠ组合带相比，该孢粉、 藻类组合中灌木、 陆生草本植物花粉含量所有上升，为62.2％-74.3％，蕨类植物孢子含量略有下降，为9.6％-22.9％，乔木植物花粉含量与ZYⅠ组合带相当，为7.0％-13.4％，水生草本植物花粉及淡水藻类含量较低，分别为0.2％-2.7％和0.2％-4.2％。
陆生植物花粉组合中乔木植物花粉仍以常绿栎为主，最高含量为10.2％，松属、 枫香属、 冬青属、 鹅耳枥属、 栗属/栲属、 水青冈属和榆属等连续出现； 灌木、 陆生草本植物花粉以直径<40μm的禾本科植物花粉为主，最高含量可达81.0％，其次为直径>40μm的禾本科植物花粉、 菊科、 伞形科、 凤仙花属、 石竹科和藜科等少量出现。
该组合带稻亚科扇型、 哑铃型、 稻壳双峰型植硅体较ZYⅠ组合带明显上升，占植硅体总量的0.8％-5.2％，棒型、 块型和其他类型的植硅体含量较高，分别为14.7％-25.3％、 14.0％-24.2％和6.9％-20.0％，鞍型、 扇型、 哑铃型和尖型等植硅体含量较低，发育有竹亚科的长鞍型以及画眉草亚科的短鞍型。蕨类植物植硅体比ZYⅠ组合带含量较高。
ZYⅢ组合带(30-1cm，约250-0cal.a B.P.)孢粉浓度较ZYⅡ组合带有所下降，变化范围是24621-110043粒/g，平均69169粒/g。孢粉、 藻类组合与ZYⅡ组合带类似，灌木、 陆生草本植物花粉含量最高，为61.8％-76.8％，蕨类植物孢子和乔木植物花粉其次，含量分别为9.2％-31.9％和10.4％-16.5％，水生草本植物花粉和淡水藻类含量较低，均未超过1.0％。
陆生植物花粉组合中乔木植物花粉以松属为主，其含量为7.4％-14.4％，常绿栎类、 枫香属、 杜鹃花科、 鹅耳枥属、 水青冈属和胡桃属等少量出现； 灌木、 陆生草本植物花粉以禾本科为主(包括直径>40μm和直径<40μm的禾本科植物花粉，含量分别为55.0％-74.5％和6.9％-25.2％)，十字花科和莎草科少量出现。
该组合带稻亚科植硅体含量继续上升，为5.7％-20.4％，以哑铃型、 扇型及稻壳双峰型为特征。棒型、 块型及哑铃型植硅体有较高含量，分别为13.4％-23.7％、 8.9％-14.2％和4.5％-19.8％，其他种属的扇型、 尖型、 哑铃型、 莎草科植硅体含量相对ZYⅡ组合带有所上升，总体含量较低。
4 讨论 4.1 沉积环境变化ZY剖面近1000年以来的孢粉组合中，以禾本科为主的草本植物花粉占据优势，蕨类植物孢子也有较高的含量。草本植物由于植株较矮小，受高层树冠的保护作用，风在地表影响相当微弱，故传播距离不远[43]，在开花期内，禾本科的大部分花粉降落在植物生长范围内[43]。蕨类植物大多伴生于潮湿的森林或灌丛里，因成熟的蕨类孢子借助空气动力的传播能力大大逊色于花粉，所以孢子的传播距离是有限的[44]。因此可推断ZY剖面中的草本植物花粉与蕨类植物孢子均是来源于剖面周围所生长的植物。剖面中持续出现了湿生草本植物莎草科花粉及少量水生草本植物花粉和淡水藻类，水生草本植物花粉以香蒲属为主，泽泻属、 狐尾藻属、 睡莲科等少量出现。ZY剖面95-93cm的沉积物为松散的粗颗粒砂，孢粉、 藻类数量稀少，孢粉浓度极低，仅为345粒/g，可能是处于水动力条件较强的环境。约1000-250cal.a B.P. 沉积物为灰色粘土含砂，孢粉种类丰富，数量众多，孢粉浓度较高，平均为94711粒/g，以草本植物花粉为主的孢粉、 藻类组合特征显示其沉积环境可能是处于水动力条件较弱的沼泽，其间夹少许黄色钙质结核可能来自周围的丘陵，在雨季时被冲刷到钻孔所在的位置而沉积。孢粉组合ZYⅠ带较孢粉组合ZYⅡ带出现了较高含量的蕨类植物孢子，说明约1000-870cal.a B.P. 的水动力条件相对较强。约250-0cal.a B.P. 的沉积物是稻田土，孢粉浓度较前一阶段有所降低，为69169粒/g，来自栽培水稻的禾本科植物花粉及稻亚科植硅体含量的升高，说明ZY剖面所处位置有可能开始种植水稻。
4.2 植被演替与气候变化ZY剖面近1000年以来的植被演替及其所反映的气候变化可以分为两个阶段。
阶段一: 约1000-250cal.a B.P.
桂林地区全新世气候适宜期在距今大约3570年左右结束，随后进入多次干冷、 暖湿波动的降温期[23]，距今大约3800年开始，桂北山地地区的植被中亚热带常绿与落叶阔叶混交林逐渐减少，针叶林则日趋增多，反映了气温总体上呈现逐渐降低的趋势[25, 26]。10世纪中期到14世纪初期是我国过去2000年以来温度高于1951-1980年的平均值且持续时间超过百年的4个暖期之一，最暖30年的温度较1951-1980年高0.9℃[10]，我国东部地区在中世纪暖期温度上升，柑橘、 甘蔗等作物的物候期因此而发生变化，亚热带和暖温带北界向北移动[12]。桂林响水洞的石笋记录显示[23]，距今730-610年左右(石笋剖面7-5cm)，δ18O值在-7‰--5‰之间波动，均值为-6.23％，δ13C值波动范围是-6‰--4‰，均值-4.52％(图4A)，东亚夏季风增强，夏季有效降水增大，气候温暖湿润[23]，为亚热带常绿和阔叶林的发育提供了充足的水热条件； 贵州荔波龙泉洞的石笋记录同样显示，距今700-450年左右，石笋 δ18O平均值为-7.95‰，呈明显的负向漂移，反映了温暖湿润的气候环境[45]； 我国海南岛在距今1200-600多年左右也是处于气温升高、 降雨量增加的阶段[46]。ZY剖面约1000-250cal.a B.P.(包括孢粉组合ZYⅠ和ZYⅡ)的孢粉记录中，虽然两个组合蕨类植物孢子和灌木、 陆生草本植物花粉含量略有差异，但乔木植物花粉均是以喜暖湿的常绿栎类和枫香属为主，其次是针叶树松属，此外还出现了鹅耳枥属、 栗属/栲属、 朴属、 榛属、 水青冈属、 胡桃属、 榆属和落叶栎类等花粉，植被类型均是以常绿和落叶阔叶林为主，夹少许针叶林； 剖面中代表温暖条件的扇型、 鞍型、 块型植硅体含量相对较高，而指示冷凉气候的齿型植硅体含量明显较低，花粉和植硅体记录说明该阶段的气候条件相对较温暖湿润，是晚全新世桂北山地地区降温期中一次较明显的气候回暖，是中世纪暖期在桂北山地地区的记录。
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图4 桂林灌阳县响水洞石笋近1500年以来氧(a:δ18O)、 碳(b:δ13C)同位素记录(A)[23]和桂林荔浦丰鱼岩F4石笋公元1400-2000年碳同位素记录(B)[24] Fig.4 (A)δ18O(a)and δ13C(b)records of stalagmite from Xiangshui Cave of the past 1500 years，Guanyang，Guilin[23]； (B)δ13C record of stalagmite F4 from Fengyuyan Cave of 1400-2000A.D.，Lipu，Guilin[24] |
桂北山地地区温暖期(距今约8500-3800年)植被类型是以栲、 栎、 水青冈等为优势组分的亚热带常绿与落叶阔叶混交林[25, 26]； 距今6000多年前，晓锦遗址周围发育以栎为主的热带-亚热带针阔叶混交林，林下草本植物及蕨类茂盛[47]，气候温暖湿润。ZY剖面约1000-250cal.a B.P. 的花粉记录中喜暖的栲属尽管也有出现，但含量普遍偏低，最高仅为2％，而水青冈属花粉有较显著含量出现，水青冈主要分布在北半球温带地区，亚热带地区水青冈植物花粉的出现往往与相对凉湿的气候条件有关[48]，此外，以蒿属为主的旱生草本植物菊科花粉含量也较为突出，因此，虽然桂北山地地区该阶段的气候条件相对较为温暖湿润的，但其气温与全新世气候最适宜期相比要低一些； 桂林平原地区晚全新世的植被是以针叶植物为主的针阔叶混交林，温度与湿度较全新世气候最适宜期均有所下降[49]。
阶段二: 约250-0cal.a B.P.
我国小冰期存在15世纪、 17世纪和19世纪3次冷波动，其中第二和第三次冷波动表现得尤为显著[50]。距今200年左右，贵州荔波龙泉洞石笋中 δ18O值出现较大波动，反映东亚夏季风波动较大且稍有减弱，西南地区气温稍有下降的趋势，有效大气降水减少，气候条件为冷凉半湿润的特征[45]。ZY剖面约250-0cal.a B.P. 的孢粉浓度有所下降，花粉记录中针叶树松花粉含量迅速上升，常绿栎和枫香花粉含量急剧下降，植被类型由先前的夹少许针叶林的常绿和落叶阔叶林发展为针叶、 常绿和落叶阔叶混交林，气温相对前一阶段有明显下降的趋势，是晚全新世小冰期在桂北地区的反映； 植硅体记录也显示代表温暖条件的扇型、 鞍型、 块型和莎草科植硅体含量相对较少，而指示冷凉气候的帽型、 齿型植硅体含量较高。小冰期比近千年平均低0.5-0.7℃[51]，利用历史资料重建的我国华南地区1831年的冬季温度仅为10.6℃[52]，气候变冷也导致了明清时期广东地区粮食减产，进而引发了一系列的社会问题[53]； 小冰期时期气温下降对桂林地区的植被影响深远，广西苗儿山常绿和落叶阔叶树木逐渐稀少，铁杉林入侵并逐渐增长[25, 26]； 荔浦县丰鱼岩石笋记录显示[24]，小冰期期间气温下降，δ13C值迅速上升，在不到100年的时间内上升幅度达5.8‰[24](图4B)，森林植被退化，草本类植被迅速增长[24]； 会仙岩溶湿地也在小冰期冷湿的气候条件也不断扩张[54]。
近1000年以来ZY剖面的孢粉、 植硅体记录所反映的植被、 气候变化信息与桂林平原地区朝阳乡西南村XN剖面孢粉记录[55]并不完全同步。XN剖面约1360-750cal.a B.P. 分布有较多常绿阔叶、 落叶阔叶林，约750-380cal.a B.P. 针叶林扩张，常绿阔叶、 落叶阔叶林分布范围缩小[55]，ZY剖面的孢粉记录则显示由常绿栎类、 枫香属、 水青冈属、 鹅耳枥属、 栗属/栲属、 榆属、 朴属和榛属等组成的亚热带常绿阔叶、 落叶阔叶林在桂北山地地区一直延续到约250cal.a B.P.，随后以针叶树松为主的针叶林方有所扩张。造成山地和平原地区植被变化的差异的原因，有可能是由于在山地和平原区水分变化因素的不一致所造成的[26]。XN剖面常绿阔叶、 落叶阔叶林的繁盛伴随着水域面积的扩张，而针叶林的增长则伴随着水域面积的收缩[55]，ZY剖面植被变化过程中，湿生草本植物莎草科及淡水生藻类的含量变化并不明显，说明在桂林山地地区，影响植被演替变化的主要因素可能是温度，而平原地区，温度和降水量对植被演替均有影响[26]。此外，山地与平原地区不同的人类活动强度对植被变化的影响也不同。桂林地区全新世受人类活动影响而造成森林植被退化的时间各地并不一致，可能与个别地区形成到一定人口密度的年代不同有关[24]。
ZY剖面位于晓锦遗址以北大约1000m。晓锦遗址第二期和第一期文化遗存中出土较多炭化稻米[47]，说明距今3000-6500年该地区曾有人类活动，水稻种植历史悠久。ZY剖面花粉组合中粒径大于40μm的禾本科花粉与稻亚科植硅体(包括扇型、 哑铃型和双峰型)持续出现显示近1000年以来，水稻一直是该地区重要的食物来源。约250cal.a B.P. 之后粒径大于40μm的禾本科花粉与稻亚科植硅体含量均有上升的趋势，指示随着人口的增加，生存压力日渐增强，人类不断地开拓荒地以种植水稻，期间不可避免地会对森林植被造成破坏。人类活动是加剧该地区约250cal.a B.P. 之后常绿和落叶阔叶林退缩，次生的针叶林扩张的因素之一。
5 结论桂北地区近1000年以来气候存在冷暖交替。ZY剖面的孢粉和植硅体资料记录了该地区全新世末期两次重要的气候变化事件—中世纪暖期和小冰期。约1000-250cal.a B.P. 的植被以常绿和落叶阔叶林为主，气候条件相对较温暖湿润，与中世纪暖期相对应，研究区内沼泽发育； 约250-0cal.a B.P. 受小冰期气温影响，常绿和落叶阔叶林逐渐被针叶林所取代。资源县人类活动历史悠久，人类活动对自然环境的改造作用在约250cal.a B.P. 之后显得尤为突出。随着人口不断增长，人类不断地砍伐森林开荒种地，ZY剖面所在位置成为了水稻田，人类活动也是造成常绿和阔叶林退缩，针叶林扩张的一个重要原因。
致谢 感谢中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶动力学重点实验室张春来和硕士研究生华磊在野外采样及室内分样期间所给予的大力支持。感谢审稿专家提出的宝贵的修改建议和意见。
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② China National Offshore Oil Corporation, EnerTech-Drilling & Production Co., Zhanjiang 524057;
③ College of Earth Science, Jilin University, Jilin 130061;
④ School of Geographic Sciences, Southwest University, Chongqing 400715)
Abstract
Climate changes during the past 1000 years have played an important role on ecosystems and societies.Guilin, which is located in the northeast of Guangxi, China, has been recognized as an ideal area to carry out the work of reconstructing paleoenvironmental changes in the karst region.Available evidence showed that most of the Holocene climate study in Guilin has been documented by stalagmite-based data.Study of multiple palaeoenvironmental proxies is requested to improve our understanding of Holocene climatic variability and change.
In this study, we explored the changes of depositional environment, vegetation and climate during the past 1000 years by the sediment of ZY core(26°04.784'N, 110°42.385'E) in north Guilin.This core, about 1000m to the Xiaojin archaeological site, is located in Xiaojin Village, Ziyuan County.The sediment is 95cm in length and could be divided into three depositional units.The lithology from 95cm to 93cm is coarse sand and from 93cm to 19cm is gray clay with some sand.The upper-most layer appears to have been disturbed.Chronological framework of the study core is controlled by four AMS 14C dates which were dated in Beta Analytic Inc.Multiple palaeoenvironmental proxies, including 50 samples for spores, pollen, freshwater algae and 22 samples for phytolith analysis, were carried out by the standard protocol.
Results show that ZY core contains three distinct palynomorph zones.In zone ZY Ⅰ(ca.1000~870cal.a B.P.) and ZY Ⅱ(ca.870~250cal.a B.P.) dominant arboreal taxa are ever-green Quercus, Liquidambar and Pinus.Non-arboreal pollen is dominated by Poaceae(<40μm).Although proportions of fern spores in ZY Ⅱ is lower than those in zone ZY Ⅰ, arboreal taxa of both zones all indicate the dominance of ever-green and deciduous broadleaved forest, suggesting an episode of relatively warm and humid climate punctuated the generally cold conditions during ca.1000~250cal.a B.P., corresponding to the Medieval Warm Period.The youngest palynomorph zone ZY Ⅲ is characterized by abundant of Pinus pollen and Poaceae of both size categories, indicating a widespread decline of broadleaved forest and increase of coniferous forest as the result of relatively cold climate that implies the present of the Little Ice Age in this study area.During ca.1000~250cal.a B.P.the study area where ZY core is located was in relatively low-energy conditions and might have turned into paddy field since ca.250cal.a B.P.Proportions of phytoliths from Oryzoideae increased gradually since the last 1000 years, suggesting that rice might have been cultivated throughout the study period and intensive agriculture has been recorded since the last 250 years.Climate perturbation and the increasingly intensive human activities might have contributed to the change of vegetation since ca.250cal.a B.P.
Our study demonstrates the climate oscillations and records the Medieval Warm Period and Little Ice Age climate conditions in Guilin during the past 1000 years and also our work contributes to discussion on the development of rice cultivation in the north of Guangxi.