长白山泥炭植硅体分析与全新世古气候的研究

地处东亚中温带季风气候区的长白山区，在过去全球变化研究中具有重要的区位优势。过去对该区古气候知之甚少。本项目通过分析长白山区不同生物气候、水文地貌条件下发育的泥炭地植物群落植硅体组合和表土植硅体组合，探索二者的对应关系，结合气候资料建立泥炭植硅体气候因子模型。在长白山区南部、中部和北部，采集十个发育连续的泥炭剖面，进行植硅体分析、孢粉分析和14C测年。运用植硅体气候因子模型，研究长白山区古气候在水平空间上的演化，并用孢粉分析资料进行对照验证。同时，在长白山垂直景观带采集不同高度的泥炭剖面，进行植硅体分析、孢粉分析和14C测年，并寻找林线附近的特征植硅体组合，以确定不同时期林线迁移的位置，推断长白山全新世垂直带谱在高度上的变化过程。综合长白山区水平空间和高度带谱全新世的演化规律，恢复长白山区全新世古气候格局。该项研究对长白山区的环境预警和生态保护具有重要意义。

地处东亚中温带季风气候区的长白山区，在过去全球变化研究中具有重要的区位优势,开展长白山区全新世古气候研究对该区环境预警和生态保护具有重要意义。本项目对长白山区的泥炭湿地和长白山北坡垂直带进行了全面系统的植物群落调查，表土和泥炭样芯的采集。期间共调查植物样方138个，采集植物100种，表土样品46个，描述10个连续完整的泥炭剖面，钻取泥炭样芯累计长达60余m。实验室共处理1000个植物样品，507个泥炭样品和46个表土样品。分别对长白山泥炭湿地和北坡垂直带进行了植物植硅体、群落植硅体、表土植硅体和全新世泥炭样品的植硅体提取和鉴定，共统计了1553个植硅体样品，分析了不同类型植硅体的百分含量、浓度并测量了典型植硅体的大小。对于连续性好，时间序列长的哈尼泥炭和孤山屯泥炭样芯还进行了245个粉尘样品的提取，并对其做了粒度分析。同时，为了满足古气候指标对比分析和古气候重建的需要,项目组委托同行单位对泥炭样品和表土样品进行理化属性的测试，对哈尼和桦南泥炭地进行了孢粉分析和10个剖面的62个泥炭样品的年代测定。本项目为更好地利用植硅体重建古温度、古湿度，还开展了不同生境的植物植硅体的组合特征和大小，及芦苇、羊草等对增温、干旱控制实验的响应研究，发现植硅体的含量和大小对温度和湿度变化都很敏感，鞍型和帽型等短细胞植硅体是一个非常理想的古温度代用指标。这一成果为植硅体作为古温度代用指标提供了有效地实验证明，为进一步实现古温度的定量重建提供了可能；长白山区泥炭湿地植物群落植硅体组合和表土植硅体组合对应分析研究显示，虽然表土植硅体组合随生境不同有一定的变化，但两者仍存在良好的对应关系。特别是发现了长白山北坡林线附近表土植硅体中的木本植硅体总量应大于1%，据此明确了长白山千年以来林线的位置出现上下迁移，在距今900年前曾上移300m，是千年以来最大的上移幅度。这一认识丰富了长白山林线研究的成果，为千年以来长白山古气候反演提供了重要参考；项目还尝试开展多种古气候指标融合方法，并认为植硅体反演古气候冷事件较为客观，利用融合后的指标很好地反演了长白山冰消期的新仙女木降温事件和全新世8ka、5.5ka的降温事件，时频分析和小波分析揭示了长白山全新世气候变化具有2000年的主周期。这一研究结果更为全面地揭示了长白山全新世古气候变化的细节，为更加客观地恢复长白山全新世古气候提供了重要依据。