基于古生态记录构建三江平原典型类型湿地恢复目标

Sanjiang Plain is the largest centralized distribution area of freshwater mires in China, where also were severely degraded areas for wetlands. Ecological restoration work urgently being needed, and there are urgent necessity to establish reference system of wetland restoration. This proposal select three typical types of wetlands between N46° and N49° to do modern ecological survey and establish the conversion function between biological indicators and environmental factors; to establish chronology of sedimentary cores through AMS C-14 dating, combined with Pb-210 dating methods; using historical and recent data to reconstruct the long history of wetland vegetation, hydrology, nutrient status, and to explore the evolution of wetland ecosystems, through statistical analysis of long-term paleoecological records -plant macrofossil, pollen, and diatoms within wetland sedimentary cores. Based on the above studies, combined with the historical period human impact sequence reconstructed from heavy metal, black carbon, polycyclic aromatic hydrocarbons and archaeological data, to estimate the degree of human activity in different historical periods of Sanjiang Plain wetland ecosystem, and identify severe impact period through abnormal changes of paleoecological records. Thereby, to establish ecological characteristics of typical types of wetlands before anthropogenic-related disturbances, as baselines of wetland restoration in Sanjiang Plain. Referring the baselines, under considering the self-recovery capability of wetland ecosystem, based on system resilience theory to formulate the reference conditions of wetland restoration, to provide a theoretical basis for ecological restoration of Sanjiang Plain wetlands.

东北三江平原是我国面积最大的淡水沼泽集中分布区，也是湿地退化严重地区，生态恢复工作亟待开展，建立湿地恢复目标参照系的需求迫切。本项目选择N46° - 49°之间的三种典型类型湿地进行现代生态调查并建立生物指标与环境因子转换函数；以AMS C-14和Pb-210测年建立年代学框架；通过对湿地沉积剖面中植物残体、孢粉、硅藻等生物指标的统计分析，研究典型类型湿地历史时期植被、水文、养分状况，探讨湿地生态系统演化规律。基于上述研究，结合重金属、黑碳、多环芳烃等指标反演及考古文献记录的历史时期人类活动序列，评估人类活动对三江平原湿地生态系统的影响程度。透过古生物指标的异常变化辨识剧烈影响时期，进而确立未受人类活动扰动的典型类型湿地的生态状况，以此作为三江平原湿地恢复的基准环境。参照基准环境，在考虑生态系统自我恢复能力的前提下，依据弹性理论制定湿地恢复目标，为三江平原湿地生态恢复提供理论依。

湿地的保护与恢复对人类的可持续发展具有重要的作用，而湿地恢复的关键就是要制定合理的恢复目标。三江平原是我国重要的淡水沼泽湿地分布区，也是湿地丧失和退化严重的地区之一，湿地生态恢复工作亟需开展，生态恢复目标制定需求迫切。本项目选择三江平原典型类型湿地，通过沉积柱芯中的植物大化石和硅藻，首先重建湿地历史时期植被、NH4-N和水位等古生态特征。根据沉积柱芯中营养元素、重金属和化学燃烧物（黑碳、多环芳烃）等地球化学指标，结合考古历史资料，发现人类活动对湿地的影响起始于20世纪20年代，到50年代几乎所有湿地都受到了干扰，70年代末人类活动的影响达到最强，达到风险临界点，进入生态系统适应性循环的“释放”阶段。近百年来的植物硅藻群落分别在70年代和50年代开始由喜湿的物种转变为喜干物种，均在1990年前后完成了演替。根据DCA排序、STARS计算和自相关分析等数学统计，表明生态系统在1990年前后出现了机制转变。把风险临界点之前的生态特征作为湿地生态恢复的基准环境，制定恢复目标，进行人工恢复，之后系统可以依靠自身弹性力逐渐恢复到初始状态。作为湿地恢复参考目标的水位为11-13 cm，NH4-N为0.8-1.2 mg/L；营养元素N\P的参考富集因子为5.5、2.6；重金属Cu\Zn\Pb的参考富集因子为1.3、1.1、1.2；相应的植被参考优势物种为藓类和苔草等，硅藻的参考优势物种群落为短肋羽纹藻群落。本研究基于古生态法制定湿地生态恢复目标，可以对过去千年尺度的生态系统演化以及与人类活动之间的关系进行评估，并能确定该生态系统某一演替阶段是否处于稳定状态。考虑生态系统的弹性，不仅可以节约恢复的人工、时间和金钱成本，而且经过自身弹性力恢复的生态系统稳定性更强，恢复效果良好。本研究为三江平原湿地生态恢复提供了理论依据和技术方法，可以维护区域生态平衡，实现农业的可持续发展。