哈泥泥炭地植被净初级生产力对火山喷发气候效应的响应机理

The vegetation net primary productivity (NPP) of peatland is highly sensitive to climate. And volcanic activity can drive the regional climate change, changing the regional temperature and precipitation pattern, but the knowledge about how NPP of peatland responds to the climate effects of volcanic eruption is still very vague. The complete deposition sequence of Hani Peatland in Changbai Mountains is selected as the research object of this study to carry out the study on the response mechanism of peatland NPP to the climate effects of volcanic eruption. The specific research content includes the follows: 1. Through the indoor identification and analysis, the eruptive landing-caused volcanic ash layers can be identified, and the volcanic eruption sequence recorded in the study area will be established; 2. Based on the n-alkanes parameters and learning from the existing climate indicators, the paleoclimate evolution characteristics will be comprehensively restored; 3. The long-term NPP will be quantitatively estimated by peat maceral analysis, and the plant community structure evolution characteristics will be reconstructed by using plant residue analysis technique; 4. The climatic effects of volcanic eruption and the response characteristics of plant community structure and NPP under the climatic effects of each volcanic eruption will be revealed, and the matching law between above three will be discussed. Thus, the response mechanism of peatland NPP to the climate effects of volcanic eruption will be expounded from the ecological point of view, which will provide scientific basis for the study on NPP evolution mechanism of peatland in active volcano area.

泥炭地植被净初级生产力(NPP)具有高度的气候敏感性，而火山活动可驱动气候变化，改变区域的温度和降水格局，但目前有关泥炭地NPP如何响应火山喷发气候效应的认识还十分模糊。本项研究以长白山哈泥泥炭地的完整沉积序列为研究对象，开展泥炭地NPP对火山喷发气候效应的响应机理研究。具体研究内容包括：1）通过室内识别和分析，甄别出喷发空落成因的火山灰层，建立研究区记录的火山喷发序列；2）利用正构烷烃参数，并借鉴已有的气候指标，综合恢复古气候的演化特征；3）通过泥炭显微组分分析定量估算长时间尺度NPP，并利用植物残体分析技术重建植物群落结构的演化特征；4）解读各次火山喷发事件的气候效应及气候效应下植物群落结构和NPP的响应特征，并探讨三者的匹配规律，从生态学角度阐明泥炭地NPP对火山喷发气候效应的响应机理，为活火山区泥炭地NPP的演化机制研究提供科学依据。

火山活动作为全球气候变化的驱动因素之一，能够产生显著的异常气候效应，进而对湿地生态系统产生重要影响。因此，亟待解析湿地生态系统的生产力如何响应火山活动引发的气候异常。本项研究围绕此科学问题展开，具体的研究内容和结果如下：（1）通过系统分析在哈泥泥炭地的中共发现了4层火山灰，其中第3层火山灰为龙岗火山晚全新世的喷发产物；第1、2、4层火山灰为长白山火山全新世的喷发产物，并初步建立了长白山地区的火山喷发序列。（2）通过正构烷烃参数CPI、ACL、Paq和Pwax等重建了哈泥泥炭地记录的全新世以来的气候模式，并有效识别了火山喷发的气候效应。研究发现这4次火山喷发活动直接导致哈泥地区的干冷气候状态。（3）通过对比分析发现NPP除了受正常的温湿变化的影响，在火山喷发期都呈显著的低值，说明火山喷发事件的气候效应导致了哈泥泥炭地NPP的减少。（4）研究发现火山喷发期喜干植物种群数量增加，而喜湿植物种群数量减少，识别出的喜干植物的NPP比喜湿植物的NPP低，因此导致火山喷发时期哈泥泥炭地的植被NPP降低。本研究结果将丰富长白山地区的全新世火山喷发序列，为火山活动区泥炭地的发育演化机制研究提供新认识，并为火山活动背景下的泥炭地的生态学响应研究提供科学依据。