| 中文摘要: | 湿地是陆地生态系统的重要组成部分,具有持久的储碳和固碳能力。尽管全球湿地面积仅占全球陆地总面积的6-8%,却储存着全球三分之一的土壤有机碳,并在全球碳循环过程中起着重要的作用。东北地区是我国最大的沼泽湿地集中分布区,在山地和平原区有大面积的湿地,且受东亚夏季风的显著影响,作为具有泥炭累积功能的湿地,储存了大量的有机碳。如此巨量的、具有高度气候敏感性的碳库在长达上万年中是如何累积起来的?在不同历史阶段是怎样参与全球碳循环?其碳累积过程的影响因素又有哪些?这些问题一直都是研究的热点。而我国东北地区地处全球变化的敏感区,其独特的地理位置和沼泽湿地生态系统对气候变化响应敏感,使其成为研究沼泽湿地对全球气候变化响应的理想场所;但是关于沼泽湿地发育和碳累积与气候变化之间的关系仍然不清楚。因此,理解沼泽湿地碳累积对过去气候变化的响应将为来沼泽湿地碳储存的变化提供重要的依据。基于沼泽湿地在全球碳循环过程中的重要的作用,沼泽湿地碳累积研究也成为当前的一个紧迫任务。本论文以东北地区沼泽湿地为研究对象,通过AMS14C、210Pb和137CS法测年建立年代学框架,系统阐述东北地区沼泽湿地形成、发育及其碳累积的历史动态变化。其目的在于重建东北地区沼泽湿地碳累积速率;进而探讨气候变化下,东北沼泽湿地碳累积对气候变化的响应,充分评估沼泽地生态系统在区域碳收支中的影响和作用。本文主要取得以下几个方面的结论:(1)基于收集和整理的312个的有基底年代沼泽湿地泥炭剖面数据,系统分析了东北地区沼泽湿地形成和发育的动态变化,结果显示:我国东北地区沼泽湿地自全新世早期开始发育,但沼泽湿地大规模的发育时期则集中在全新世晚期,这种发育趋势与全球主要的北方沼泽湿地大规模发育时期完全不同。全新世早期,夏季太阳辐射及东亚季风强度处于全新世以来的最高时期,东北地区气候温暖湿润,降水量丰富,从而促成了沼泽湿地的形成和发育;而全新世晚期,东北地区冷湿地气候组合模式不利于湿地有机质的分解,从而进一步促进了东北地区沼泽湿地的大规模形成和发育,这也印证了晚全新世时期也存在沼泽湿地大规模发育的假设。此外,研究结果也表明,全新世以来东北地区不同区域沼泽湿地发育的时间和规模呈现出明显的空间变化。温度和降水的变化则是影响这一区域沼泽湿地发育的重要因素。(2)基于收集和整理的107个的沼泽湿地泥炭剖面数据,研究发现:全新世以来东北地区沼泽湿地碳累积速率为5.74-129.31 g C m-2 yr-1,其变化范围较大,平均碳累积速率为37.20 g C m-2 yr-1。全新世以来东北地区沼泽湿地高碳累积速率出现在早全新世时期,对应于高的温度和强的夏季风活动;之后碳累积速率不断降低,而近2000年以来较高的碳累积速率可能归因于沼泽湿地新发育的泥炭分解速率较低的原因。这种变化趋势与全新世以来中国北方沼泽湿地碳累积速率变化和与全球北方沼泽湿地的碳累积速率变化趋势也基本一致。此外,东北地区沼泽湿地过去2000年以来碳累积速率为8.78-94.55 g C m-2 yr-1。同时,研究也发现:东北地区沼泽湿地过去2000年以来碳累积速率在不同泥炭剖面中存在显著差异,但呈现明显的由低纬度向高纬度递减的趋势;且东北地区沼泽湿地过去2000年以来碳累积速率与生长季的有效光合辐射(PAR0)呈显著的线性相关关系。这也证明了净初级生产力是比分解更为重要的、更能决定沼泽湿地碳累积速率的假设。(3)基于134个沼泽湿地泥炭柱芯的数据,同时依据第二次全国湿地资源调查报告,研究显示:东北地区沼泽湿地总面积为82,870 km2,其总碳储量约为4.34 Gt;长白山地、大兴安岭和小兴安岭地区的山地沼泽储存了东北地区大部分的有机碳,而三江平原和松辽平原地区的平原沼泽碳储量仅占20%。同时,基于收集的数据,我们估算得出三江平原地区沼泽湿地碳储量约为0.73 Gt,是区域重要的碳库。但随着人类活动和全球变化的加剧,大量湿地开垦为农田,使得三江平原地区沼泽湿地大面积破坏和退化,储存在湿地中的有机碳大量的流失,导致三江平原地区沼泽湿地由原来的碳汇转变为一个显著的碳源。 |