土地利用和气候对空气花粉谱的共同影响

摘要

空气中的花粉浓度取决于风媒传粉物种的开花强度。传统上，花粉谱及其组成和浓度的变化与天气特征有关。但是，最近的土地利用变化对大气花粉负荷的作用是什么?西班牙南部气候和土地利用变化的共同影响表明，树木、草本、农艺和农村物种花粉的不同行为与气候有关，也与新的农艺做法和城市规划战略的变化有关，建筑压力更高。

土地利用和土地覆盖的变化是全球动态的主要组成部分，直接促使生境组成、生物多样性和生态系统功能发生变化[1，2]。由于空气中的花粉来自于当地的植物覆盖，因此城市和郊区景观变化的一个结果可能是空气中花粉的变化。

很少有有氧生物学研究将土地利用作为描述变量[3.]。花粉变异通常归因于与天气有关的因素。最近在Córdoba市进行的一项研究中，我们分析了土地利用变化和气候对空气中花粉负荷的共同影响[4]。本文以较全面的方式报道了该研究的主要进展。所研究的地点(北纬37°53′0”西经4°46′0”)位于欧洲南部的地中海地区，与温带地区相比，该地区具有较低的景观持久性和较高的人类化率，因此对这类研究特别感兴趣。因此，它非常容易受到土地覆盖变化对植物物种的影响[5]。植物物候反应，包括开花和授粉，受气候的调节。近年来，南欧的气温和降雨强度都有所上升，特别是在地中海气候区[6]。虽然每个物种的每朵花的花粉产量是由遗传决定的，但不同分类群的大气花粉浓度显然受花的数量和植物对气候变量的响应的影响，但也受当地土地利用的影响，这决定了给定地区每个物种的个体数量。

我们工作的主要目的是研究生物地理在花粉组成的区域和城市变化中所起的作用。此外，我们还分析了这些变量可能对花粉过敏、生态学和农学等其他领域产生的影响。我们最近发表的研究表明，花粉组成的区域和城市变化的生物地理学可以潜在地提供花粉生产和传播如何响应气候变化以及城市和城郊土地利用的见解。

花粉负荷变化:土地利用和气候变化的影响

对西班牙南部城市Córdoba(37°53′0”N 4°46′0”W) 1996-2010年15个分类群的花粉数据进行了分析，该数据与该地区土地利用数据年相对应。季节趋势分析显示，油橄榄花粉增幅最大，栎属次之。这两种花粉都来自城外的树种。在草本分类群中，禾本科(禾本科)的花粉数量比该地区其他城市高。7]。尽管如此，已经发现野生杂草种类的花粉有所减少;荨麻科(荨麻)，苋科(鹅足)，车前草(码头和酢花草)或车前草(fleaworts)。

在不同半径水平上分析城市周围土地利用和土地覆盖的变化，以检测距离城市不同距离的变化:MUCVA项目(1999年)5000、10000、25000和50000 m;2007年)，并在此基础上发展为CORINEL和Cover项目(协调环境资料)[8]。在该地区，城市化土地面积的增加是以牺牲森林面积、天然牧场或天然湿地为代价的。耕地变得更加同质化:更大的面积用于种植橄榄，而耕地面积(主要是谷物和向日葵)却减少了。

除了城市周围土地利用变化的影响外，还分析了气候因素与花粉浓度的相关性，以期获得长期影响空气中花粉浓度的所有主要因素的概述。在几个分类群中观察到显著的相关性。开花前几个月的降雨与油橄榄花粉浓度之间的积极影响，尤其是草本分类，如禾科，车前草，Rumex和菊科(雏菊，向日葵)，所有这些都会引起过敏。温度对油菜科和荨麻科花粉浓度的影响不显著，但仍与油菜科和荨麻科花粉浓度呈显著负相关。应该指出的是，研究的最早和最后几年是与北大西洋涛动(NAO)相关的微气候周期中最潮湿的年份[9]。正如我们在伊比利亚半岛最近的一项先前研究中所证明的那样，这一事实影响了开花强度，据报道，NAO是指导花粉系列长期趋势的重要因素[10]。

结合天气变化和土地利用变化对花粉趋势的分析得出了各种惊人的结果。油橄榄花粉浓度呈显著上升趋势。这种花粉类型包括来自栽培橄榄和天然橄榄的花粉，尽管后者的存在非常稀缺，因此我们的结果既可以归因于近年来橄榄树种植面积的增加，也可以归因于橄榄树开花前的温度和降雨的变化。相比之下，来自野生物种和其他与人类活动显著相关的分类群(如苋科，车前草科和荨麻科)的空气中花粉的显著下降趋势可能与最近几年城市规划策略的变化有关，包括城市化土地表面积的增加和城市荒地的减少。捕集器中检测到的禾科花粉浓度主要来自自然区域，但由于开花季节前降雨量增加，花粉浓度呈上升趋势，这影响了草花粉高含量天数的增加，从而延长了花粉季节的长度[2]。11]。结果表明，城市观赏性植物Platanus、柏科柏科Myrtus和桑科Morus的花粉浓度呈上升趋势，与花粉诱杀器附近城市化土地面积的增加有关，这可能是导致该地区花粉过敏发生率增加的原因。

土地利用的变化很可能影响空气传播花粉季节的严重程度和时间，这是由于风媒传粉的物种授粉(虫媒植物释放到大气中的花粉比例微不足道)。此外，大气花粉分析可以作为现代沉积物花粉样本的一个很好的补充，作为宝贵的研究工具，改进花粉代用物所代表的花粉生产与植被、土地利用和气候等环境参数之间关系的研究[j]。12]。地中海国家城市化地区的扩大促使花粉过敏的发病率急剧增加，特别是在人口稠密的城市。此外，由于特定的经济政策，某些作物种类的增加和其他作物种类的放弃也会影响植物的生物多样性和花粉的释放[13]。

在我们的研究中，我们分析了人类活动对植物分布的影响如何通过土地利用的变化来加强或减轻气候对植物物候反应的影响[4]。这种相互作用可能会影响公众健康(花粉过敏)、农业甚至生态系统的功能。由此可见，传统上归因于气候特征的花粉谱变化也可能受到土地利用和土地覆盖变化的影响，甚至一些高致敏性的花粉如油橄榄科、禾科、柏科、Platanus等在地中海地区大量增加，反映了土地覆盖和气候的波动，这可能是地中海人群花粉过敏急剧增加的原因。

参考文献

1. Foley JA，等。土地利用的全球后果。科学。2005;309:570 - 574。
2. Turner BL，等。土地变化科学的兴起与全球环境变化与可持续性。美国国家科学促进会。2007; 104:20666 - 20671。
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4. García-Mozo H，等。西班牙南部土地覆盖变化和气候对主要空气传播花粉类型的影响。环境科学学报，2016;548-549:221-8。
5. Martínez-Fernández J，等。西班牙生物地理区域和保护水平的近期土地覆盖变化:对保护政策的影响。土地利用政策，2015;44:62-75。
6. IPCC等人(编)。2014.气候变化2014:影响、适应和脆弱性。A部分:全球和行业方面。第二工作组对政府间气候变化专门委员会第五次评估报告的贡献。剑桥大学出版社，英国剑桥，美国纽约。2015.
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