基于古湖沼学的鄱阳湖赣江三角洲湿地生态系统演变过程研究

In order to elucidate the historical evolvement, the driving factors and the future trends of wetland ecosystem in Ganjiang Delta, Bang Lake and Meixi Lake in Poyang Lake National Nature Reserve and Changhu Lake, Nanshen Lake and Dong Lake in Nanjishan National Nature Reserve will be chosen in this study. Combined with isotopic analysis records of in-situ columnar sediments, the variation process and characteristics of wetland ecosystem in Ganjiang Delta will be revealed by analyzing the changes of aquatic plant residues, diatom population, the ratio of zoobenthos, sporopollen and other paleoecological indexes. Human activity intensity and nutrition change process could also be explained based on analysis of particle size, sediment flux, total nitrogen, total phosphorus and total organic carbon. After taking a comparative analysis of paleoecological indexes and the change characteristics of key environmental factors, the study can build the relationship between environment and biology. By combining sensitive indicator species indexes together, the wetland ecosystem change model of Ganjiang Delta could be built, which can be used to predict the future according to the curve of ecosystem service change over a long period of time and propose a more reasonable development pattern taking consideration the balance between human society and nature. The research results can improve the research system of wetland ecosystem in Poyang Lake and provide important scientific basis for the related strategy formulation of Poyang Lake's "Clear Water".

为了阐明赣江三角洲湿地生态系统历史演变过程、驱动因子并预测未来变化趋势，课题选择鄱阳湖国家自然保护区内蚌湖与梅西湖以及南矶山国家自然保护区内常湖、南深湖和东湖为研究区域，结合原位柱状沉积物同位素分析记录，通过分析水生植物残体、硅藻种群、浮游底栖枝角类比值、孢粉等古生态指标变化过程，揭示赣江三角洲湿地生态系统近几百年来生态系统变化过程和特征；通过粒度分析、沉积通量、总氮、总磷、总有机碳分析，阐明研究区域近代湿地营养的变化过程以及人类活动强度；通过古生态指标对比分析并结合关键环境要素变化特征，探讨环境与生物之间的相互关系；选择敏感指示物种，建立近几百年赣江三角洲湿地生态系统变化模型。基于长时间尺度生态系统服务变化曲线，提出基于科学发展观的赣江三角洲湿地资源开发、利用与保护模式。研究成果进一步完善鄱阳湖湿地生态系统研究体系，同时对鄱阳湖“一湖清水”相关策略的制定提供重要的科学依据。

沉积物植硅体组合分析已成为解译区域第四纪古环境重建研究的重要手段，而开展植硅体组合现代过程研究才是科学客观认识其环境意义及进行古环境恢复研究的根本基石。课题以南矶山湿地为研究对象，共选取了来自7个湖泊19个（其中表土17个、沉积柱状样2个）可代表区域气候变化的土壤样点。通过古湖沼学方法分析了南矶山湿地土壤样品中的理化指标（总有机碳、pH、氧化还原电位）及古环境代用指标（植硅体），结合210Pb放射性元素测年建立的沉积深度-年代时间序列框架及流域近代气候数据，利用去趋势对应分析（DCA）、主成分分析（PCA）、聚类分析（CA）、因子分析（FA）及逐步回归分析（SRA）等分析方法，探讨了南矶山湿地南部表土植硅体组合及典型植被群落的对应关系，获取了影响植硅体空间分布的主要环境因子，进一步揭示了近代不同时间节点下气候变化及植被演替的空间分布格局。综合运用主成分分析（PCA）、冗余分析（RDA）、聚类分析、箱型图分析判别分析等统计方法，调查了20个点位的附着硅藻群落结构与水环境特征，研究了18项硅藻指数在南矶山碟形湖的适用性。结果显示：南矶山碟形湖流域存在一定程度的环境污染，优势种以变异直链藻（Melosira varians）等指示有机污染属种为主。根据统计调查分析发现，南矶山湿地水环境的主要驱动因素是总氮（TN）与总磷（TP）。附着硅藻指数间，富营养污染硅藻指数（Diatom Eutrophication Pollution Index，EPI-D）与其它硅藻指数及理化指标均无相关性，硅藻生物指数（Biological Diatom Index，IBD）与罗特营养指数（Rott Trophic Index，ROTT）、瑞士硅藻指数（DI-CH Index，DI-CH）、硅藻富营养化指数（Trophic Diatom Index，TDI）等成显著性水平（P<0.05）的相关性，与特定污染敏感指数（Specific Pollution Sensitivity Index，IPS）、阿图瓦-皮卡第硅藻指数（Artois-Picardy Diatom Index，IDAP）成极显著相关(P<0.01)。通过对水质指标加权层次聚类，结合硅藻指数生态健康评价与箱型图的趋势拟合及判别分析研究，结果显示LOBO、CEE、DES、IBD、TDI、IDSE、IPS与水质分类结果的一致性。