三江平原沼泽湿地沉积硅藻分布规律及其环境相关性研究

发布时间：2020-06-04 01:49

【摘要】：湿地是地球上最富生物多样性的生态系统之一,具有一系列生态功能,如调节流量、改善水质和保护生物多样性等。三江平原是我国最大的淡水沼泽湿地集中分布区,了解其长期环境演化过程有利于更好地对比分析不同驱动力作用下沼泽湿地生态系统的变化规律,从而为预测未来环境变化提供重要科学依据。沼泽湿地原生沉积过程记录着古环境信息,硅藻作为一种具有硅质壳体、生活在有水或潮湿环境中的微体生物,可以在沉积物中保存下来,通过化石硅藻组合特征可以推断沼泽湿地古环境和古气候。目前,硅藻作为生物环境代用指标的古环境定性和定量研究在中国东北地区尤其是三江平原沼泽湿地中鲜有报道,并且对该地区硅藻水文环境指示意义的研究认识尚不足。本论文通过野外样品采集和合理的数理统计方法,对三江平原沼泽湿地表层沉积物和泥炭沉积剖面的硅藻壳体进行鉴定和组成分布分析,研究表层沉积物中硅藻组成分布与水环境因子间的关系,明确影响硅藻物种组成的关键环境因子,建立硅藻-关键环境因子转换函数关系,并在沉积柱芯测年技术的基础上对古环境进行定性分析和定量重建,得到其演变序列;研究结论有助于理解三江平原作为气候敏感地区的环境和气候变化趋势,有助于理解典型类型湿地全新世形成发育过程和长时间尺度水位变化,可以为三江平原沼泽湿地恢复提供重要的基础数据与参考条件。本文主要取得以下几个方面的结论:(1)三江平原沼泽湿地硅藻物种资源丰富。本研究中共鉴定现代表层沉积硅藻19属141种和亚种;沉积柱芯硅藻19属158种和亚种。以丰度值为标准,表层沉积物中优势种包括Hantzschia amphioxys(Ehrenberg)W.Smith,Gomphonema lagerheimii A.Cleve sensu Hustedt,Cymbella paucistriata Cleve-Euler和Navicula.ignota Krasske var.ignota等;沉积柱芯中优势种有Aulacoseira crenulata(Ehrenberg)Krammer、Navicula cuspidata Kützing和Nitzschia perminuta(Grunow)Peragallo等。(2)水位(WL)是影响硅藻物种组成最主要的环境因子。通过多元非约束与约束性排序分析,水位单独解释了7%的物种变异信息,高于其他环境变量对物种变异的解释量,且经Monte-carlo(499次)置换检验达到显著水平(p0.05)。(3)应用硅藻属种对环境变化的响应规律,定性描述分析洪河泥炭柱芯全新世水位变化特征。偏好深水(A.crenulata,N.cuspidata和Pinnularia brevicostata Cleve)和浅水(N.perminuta和Eunotia bilunaris var.mucophila Lange-BertalotN?rpel)的关键物种组成变化表明了三江平原沼泽湿地在全新世不同时间尺度上的干湿变化。主要优势种A.crenulata(湿润环境指示种)随着柱芯深度降低而减少,N.perminuta(偏好栖息于泥炭藓沼泽)呈现相反的趋势,说明随着深度的降低,从全新世至今水位逐渐下降,洪河泥炭沼泽整体呈现变干的趋势。(4)构建了三江平原沼泽湿地硅藻-水位转换函数关系。通过加权平均(WA)、最小偏二乘(PLS)和加权平均最小偏二乘(WAPLS)等不同转换函数模型预测的对比,WAPLS模拟效果最好。模型相关系数R~2_(jack)=0.2201,模拟误差RMSEP_(jack)=0.2339。(5)初步尝试了利用硅藻进行三江平原沼泽湿地古水位的定量重建。将构建的硅藻-水位转换函数应用于该地区典型沼泽湿地沉积柱芯硅藻数据,重建了研究区近6.5ka来的水位变化。整体而言三江平原沼泽湿地环境呈现逐渐变干的趋势,近几百年来波动较剧烈。
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

研究技术路线图

三江平原,采样点位,地理位置,区域表示

图 2.1 三江平原地理位置及采样点位置图红色三角形为现代样品采集区，黄色圆形为泥炭柱芯采样点。三江平原的位置用橙色区域表示）ig 2.1 Digital elevation model of the Sanjiang Plain, where the solid red diamonds and the solidyellow circle indicates the modern calibration and core sampling sites respectively.The locations of the Sanjiang Plain core are highlighted by orange area.
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

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