干旱地区约占全球陆地表面的41%,其生态系统对全球气候变化非常敏感。先前的研究报道了干旱地区对全球变暖的不同反应。一些研究表明,温度升高和降水量增加会增强干旱地区的植被覆盖(Shi等人,2002年;He等人,2019年),而另一些研究则认为全球变暖会导致干旱地区扩张并加剧土地退化和沙漠化(Huang等人,2016年)。到目前为止,人们对干旱地区未来的环境变化仍知之甚少,这一空白可以通过研究长期古环境变化及其潜在机制来填补。
花粉作为种子植物的雄性生殖细胞,作为古环境代理具有独特的优势,包括高产量、良好的保存潜力和广泛的分布。因此,它被广泛用于重建过去的环境变化,如植被动态、气候变异性、海拔变化和植物多样性演化(Barreda等人,2015年;Wu等人,2019年;Miao等人,2022年;Zhao等人,2025年)。了解现代花粉过程对于可靠解读化石花粉记录至关重要。空气中的花粉非常适合研究现代花粉-植被-气候关系,因为采样时间可以控制,且花粉的产生和传播主要集中在开花季节(Xu等人,2015年;Miao等人,2024年)。
在干旱地区进行的空气花粉监测研究很少(见图1a;详细信息请参见补充材料中的表S1),大多数研究表明空气中的花粉组合可以有效反映区域植被组成。然而,花粉对气候的响应在干旱地区之间存在显著差异。例如,Lü等人(2010年)和Pan等人(2011年)认为温度是影响花粉浓度的主要因素,而Wang等人(2016年)则认为风速是主要驱动因素。Wang等人(2018年)发现花粉通量与温度和降水量呈正相关,但与风速呈负相关。Lü等人(2020年)进一步报告说,草本花粉浓度主要受温度和湿度调节,而树木和灌木花粉浓度主要受风速和风向影响。Lei等人(2023年)和Lan等人(2023年)得出结论,降水量是控制花粉浓度的主要因素。这些不一致可能是由于在干旱地区进行空气花粉监测的挑战,导致长期连续记录的缺乏。尽管有一些研究涵盖了较长的时间跨度(3-5年),但它们通常只关注单一类型的花粉(Pan等人,2011年;Li等人,2019年)或一个季节(Wang等人,2024年)。因此,覆盖干旱地区所有花粉类型的连续、长期空气花粉监测研究仍然至关重要。
柴达木盆地位于内陆亚洲,植被结构相对简单,对气候变化非常敏感,使其成为研究空气中的花粉组成及其对气候响应的理想区域。然而,该地区的长期空气花粉监测记录仍然有限。因此,我们在柴达木盆地东南部进行了近每月一次的空气花粉监测,持续了五年。我们获得了五年连续的空气花粉组成及其季节变化记录,分析了花粉-植被-气候关系,并通过整合干旱地区的现有长期空气花粉监测记录来研究区域间的花粉浓度差异。这项研究为解读化石花粉记录和预测这些地区在全球变暖背景下的未来环境变化提供了可靠的现代过程框架。