三江平原中晚全新世以来沼泽湿地古植被和古水位重建研究

Palaeovegetation and palaeoclimate reconstructions derived from peatlands are one of the core content of past global change research. Plant macrofossil and δ13C have been used as water level proxies in peatlands. Water level and surface vegetation will be surveyed in typical wetlands in Sanjiang Plain; meanwhile peat cores will be drilled. Modern water level measurements and a survey of associated plant communities along moisture gradients provide data for Generalized Additive Models (GAM) analyses which was used to investigate the current relationships between surface plant species and water level. A transfer function for water level reconstruction was created by calibrating plant macrofossil records against the modern vegetation/water level relationship using the weighted averaging partial least squares (WA-PLS) regression method. AMS14C, 210Pb and 137Cs techniques are used to construct age-depth models. Plant macrofossil and δ13C analysis will be performed with 1 cm resolution for each core. Plant macrofossil dates and the transfer function are used to reconstruct the quantitative water level. We will explore the main driving factors of the evolution of palaeovegetation, and investigate the major environmental factors that control the wetlands surface water level changes. Through the reconstruction of palaeovegetation and palaeohydrology, we can explore the evolution of wetland ecosystem, determine the development stage of modern wetland on long history, and forecast the future development trend under the global changes. The research can provide scientific support for the strategy formulation of wetland protection and recovery.

泥炭古植被和古气候研究是过去全球变化研究的核心内容之一。利用植物残体和植物残体碳稳定同位素两个代用指标重建泥炭沼泽表面水位变化是目前国内外研究的热点。本研究以三江平原典型沼泽湿地为研究对象进行现代植被与水位调查，采用GAM模型探讨不同植物种和水位间的关系，利用WA-PLS回归模型建立植被-水位转换函数。选取不同类型泥炭沼泽采集泥炭柱芯，采用AMS14C、210Pb及137Cs多种测年方法建立各泥炭柱芯的年代框架；并对泥炭柱芯进行1cm分辨率的植物残体及其碳同位素分析。利用植物残体数据和植被-水位转换函数定量重建古水位；结合碳同位素组成探讨古植被演化过程的主要驱动因素及控制沼泽表面水位变化的主要环境因子。通过对三江平原典型沼泽古植被和古水位的重建，探讨沼泽古植被和古水位的重建，探讨沼泽生态系统的演化规律，并预测在全球变化背景下未来的发展趋势。为沼泽保护和恢复策略的制定提供科学支持。

泥炭地古植被和古气候研究是过去全球气候变化研究的核心内容之一。三江平原是我国最大的淡水沼泽集中分布区，位于东亚夏季风区域内，对气候变化响应敏感，是研究沼泽湿地古植被和古环境的理想场所。近几十年来，三江平原沼泽湿地退化较为严重，因此重建三江平原沼泽湿地中晚全新世以来古植被和古气候具有非常重要的意义，为预测在全球变化背景和人类活动影响下沼泽湿地未来的发展趋势，沼泽湿地的管理、保护及恢复政策的制定提供科学依据。. 本项目主要通过对三江平原典型沼泽湿地泥炭柱芯进行植物残体分析来揭示中晚全新世以来的植被演替史。研究结果表明，三江平原沼泽湿地多由水体沼泽化形成。首先挺水植物水木贼侵入水体，伴生有睡菜及少量苔草，随着这些植物的不断生长发育，死亡的残体沉落于水底，使水体逐渐变浅，随后沼生植物毛果苔草侵入，并形成优势种，水木贼群落演替为毛果苔草群落。但不同类型的沼泽湿地植被演替过程又有差异，如苔草—镰刀藓群落仅在洪河沼泽中出现，在申家店和兴凯湖沼泽中没有出现。通过对植物残体数据进行GAM模型分析发现影响三江平原沼泽湿地植被演替的主要驱动因素为沼泽水位。. 通过对沼泽湿地进行现代植被调查，利用WAPLS模型建立植被—水位转换函数；通过对三江平原典型泥炭柱芯进行碳同位素分析及利用转换函数定量重建了三江平原中晚全新世以来沼泽湿地的古水位。研究结果表明：沼泽湿地水位整体经历了由深变浅的过程，变化范围为7-18cm。申家店沼泽湿地水位变化较为复杂，呈现波动状态；洪河沼泽湿地水位呈现由高变低的变化过程。三江平原沼泽湿地对中晚全新世以来的突发气候事件也有明显的记录，证明了沼泽湿地对全球气候变化响应敏感。通过将定量重建的水位与东北地区哈尼、金川泥炭、青藏高原红原泥炭，董歌洞石笋和太阳活动等气候代用指标进行对比分析，发现水位与东亚季风和太阳活动变化具有较高的一致性，因此可以推断出东亚夏季风和太阳活动是三江平原沼泽湿地水位变化的主要驱动力。