五千年以来自然和人为干扰对新疆北部小叶桦湿地生态环境的影响研究

Betula microphylla is the valuable natural tree specie and germplasm resource in northern Xinjiang. As the resource treasury of desert biodiversity, the wetland of Betula microphylla has fragile ecologic system and low stability, which causes the sudden reduction of wetland area and then influences the global carbon cycle. Therefore, it is necessary to strengthen the research on biodiversity evolution and carbon cycle of wetland in Xinjiang. Different wetland types (lake, peatland and marsh) of Betula microphylla in different regions (mountain, oasis and desert) with different human disturbance are selected as the research regions (Kanas lake, Caotan lake and southeast of Ebillur lake). By using the methods of Quaternary geology and Ecology science, we reveal biodiversity evolution and carbon records from these wetlands in northern Xinjiang since 5000aBP. Based on the archaeological data and historical materials, mathematical statistics and quantitative reconstruction, we try to carry out these researches on the evolution of wetland vegetation flora, carbon storage, climate change and anthropogenic influence in different time scales (past and modern) and different research aspects (nature and humanity), which could provide the reference frame for ecological civilization construction and China's national plan on climate change (2014-2020).

小叶桦（Betula microphylla）作为新疆北部宝贵的天然树种与种质资源，其生长的湿地是荒漠生物多样性的宝库，然而其生态系统脆弱、稳定性差，湿地面积的骤减，影响了该区碳循环。因此深入了解新疆湿地生物多样性演变以及探讨碳循环及影响机制，具有一定的紧迫性和重要性。本项目选择位于不同区域（山区、绿洲和荒漠）、不同类型（湖泊、泥炭和沼泽）以及处于不同人类干扰程度（喀纳斯湖、草滩湖和艾比湖东南部）的小叶桦湿地作为研究区，应用第四纪地质学和生态学方法，揭示5000年来湿地生态环境生物多样性的演变和各时期之沉积物碳记录的变化特点，结合考古资料和历史文献，利用统计和定量重建等手段，从古今两个时段开展植被、碳储量和气候等方面研究，从自然和人文两方面揭示各种变化过程和气候及人类活动的关系，从而为加强西部干旱区生态文明建设提供科学依据；并为实现中国应对气候变化规划（2014-2020年）提供技术支撑。

湿地沉积物是研究植被演替和环境变化的重要载体，同时，它在地球碳循环中占据着极其重要的地位。西北干旱区的小叶桦湿地，更是荒漠生物多样性的宝库，因此深入了解新疆湿地生物多样性演变以及探讨碳循环及影响机制，具有一定的紧迫性和重要性。. 我们从新疆北部收集了438个包含小叶桦和非小叶桦分布区的表土花粉样品，在喀纳斯湖、草滩湖、艾比湖东南部和阿拉哈克盐湖等地的小叶桦湿地区获取的10个地层剖面，采集了1093个地层样品，通过多种环境代用指标（孢粉、粒度、磁化率、盐度、有机碳和炭屑等指标）以及不同的测年技术手段相互验证，多角度多尺度地探讨不同区域（山区、绿洲和荒漠）、不同类型（湖泊、泥炭和沼泽）以及处于不同人类干扰程度的小叶桦湿地全新世期间，尤其是5000年以来湿地变迁、桦木属植被以及碳记录的演变历史及其影响的环境因素。. 研究结果表明：（1）根据新疆北部小叶桦与非小叶桦分布区表土、空气以及地层剖面中的桦木属花粉的百分含量对比结果，得知小叶桦分布区该花粉的百分含量与其实际植被的分布相吻合，具有较为适宜的代表性，从而提高了利用地层花粉资料来解译和恢复古植被、古气候的可信度。（2）5000年以来研究区出现了明显的干湿变化，中世纪温暖期降水充足，地下水资源丰富，有利于湿地的扩展以及小叶桦的生长，有机碳累积量增大，而小冰期在阿拉哈克盐湖和喀纳斯湖剖面的沉积地层均有反映。（3）790 cal. aBP以来，阿拉哈克盐湖剖面高盐度值，不同盐度梯度对小叶桦生长影响的植物生理实验结果以及小叶桦湿地和盐湖水化学指标的对比数据，揭示了高盐度的水涝是影响当地湿地桦树生长以及导致其濒危的主要原因之一。（4）近200年以来气候变干、湿地盐度的增加、长期开垦和过度放牧等人类活动导致湿地退缩、湿地有机碳降低、小叶桦濒临灭绝，炭屑数据、流域范围内耕地面积与人口数量的变化记录以及考古资料为这些地区人类活动程度的增加提供了充足的证据。. 因此，通过对小叶桦湿地地层剖面植被和环境演变数据的对比分析，有助于把握不同历史时期气候变化和人类活动对局域植被演变的影响，在一定程度上可为新疆干旱区湿地生态系统的修复和生态文明的建设提供科学依据。