大兴安岭森林草原区的炭屑记录对人类活动的指示意义

通过在大兴安岭森林草原区频繁着火区域放置炭屑收集器，同时采集表土和湖泊浅钻样品进行分析，了解炭屑的产量、传播、沉积和保存的现代过程，研究炭屑记录如何指示火事件的频度和强度；特别重视沉积过程和实验处理对炭屑破碎的影响，排除炭屑的背景成分造成的虚假火事件。对大于200μｍ的大炭屑根据植物的解剖结构特征进行树种鉴定以提高生态指示的准确性；200-120μｍ的小炭屑和小于120μｍ的微炭屑则根据浓度统计以分析火的频度和强度。把炭屑的现代过程研究应用于高分辨率的沉积剖面和考古地点的炭屑分析，结合孢粉、植硅体、碳同位素和磁化率记录，识别火的成因及规模，评价过去人类活动的环境效应，为制定未来各种全球变化情景下的应对策略提供科学依据。

项目的主要研究内容已完成，野外调查取样和实验分析工作进展顺利，但数据的分析整理和文章的撰写还在进行中。.该项目取得的成果主要是以下几个方面：通过在大兴安岭森林草原区频繁着火区域放置炭屑收集器（Trap），同时采集苔藓和湖泊表层沉积物样品进行炭屑提取分析，对炭屑的产量、传播、沉积和保存的现代过程有了初步认识。炭屑被分为大大炭屑（>500μｍ）,小炭屑（500-125μｍ）和微炭屑（<125μｍ）。对大大炭屑，可以根据植物的解剖结构特征进行树种鉴定以提高生态指示的准确性；对于小炭屑和微炭屑则根据统计计算浓度以分析火的频度和强度。通过对比着火两周后采集的Moss样品与放置一年后回收的Trap样品的炭屑浓度，我们发现炭屑在火后两周内几乎全部沉降，炭屑峰值与火事件之间有良好对应关系，炭屑峰值的滞后性及炭屑的二次传播在大兴安岭地区并不明显。对苔藓样品和Trap样品进行分粒级的炭屑统计分析，结果表明微炭屑（<125μｍ）浓度在过火区域内（炭屑源区）比较高，过火区域外（接收区域）显著降低。过火区域的面积大小及燃烧物质对微炭屑浓度有着显著影响。过火区域内的炭屑浓度与可燃物类型、可燃物载量和燃烧的充分性有关；过火区域外的炭屑浓度主要受着火面积与可燃物特性影响。大炭屑和小炭屑浓度也表现出在过火区域内比较高，过火区域外比较低的特点。但与微炭屑浓度变化趋势不同的是，过火区域外，大炭屑和小炭屑浓度的降低呈现波动趋势。多种微炭屑分析统计方法——点接触法、图像识别法、颗粒计数法和分粒级法进行分析表明，尽管统计方法不同，但只要统计微炭屑达到一定数量（一定的视域数目），炭屑记录是完全可比的。运用“Z-scores”，CharAnalysis方法进行大兴安岭多个地点火事件的辨别，并计算火的周期和频率，同时与根据炭屑浓度重建的火历史进行对比，结果表明数量方法能更加细致刻画火事件。重视沉积过程和实验处理对炭屑破碎的影响，同时充分考虑一个地区炭屑的背景成分，能够有效排除虚假火事件。大兴安岭沉积物的泥炭藓孢子的消长与火有着密切的关系。把炭屑的现代过程研究应用于高分辨率的沉积剖面和考古地点的炭屑分析，同时结合孢粉、植硅体、碳同位素和磁化率记录，识别火的成因及规模，能正确评价过去人类活动的环境效应，为制定未来各种全球变化情景下的应对策略提供科学依据。