Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 中国温带草原植硅体-植被关系及晚冰期以来草甸草原古植被定量重建 | |
| 李德晖 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 博士 |
| 学位授予单位 | 东北师范大学 |
| 中文摘要 | 草原生态系统对全球变化的响应十分敏感,重建我国温带草原古植被动态对了解欧亚草原带的古植被面貌及其对古气候变化的响应具有重要意义。本文利用植硅体作为植被代用指标,在对中国温带草原三种不同草原类型的7种针茅属建群种植物、157个典型群落及154个表土样品进行了详细的植硅体形态特征、植硅体组合特征研究后,通过构建转换函数得到我国温带草原植硅体-植被定量关系,并将该关系应用于草甸草原傲根山(AGS)风沙–古土壤序列的植硅体组合(68个)中,以期实现晚冰期以来草甸草原的古植被定量重建。此外,本文还分析了傲根山剖面的理化指标(粒度,69个;有机质含量,69个;碳酸盐含量,69个)以获得晚冰期以来草甸草原的气候变化过程。最后,本文结合晚冰期以来草甸草原植被动态与气候变化趋势,验证了所得植硅体–植被定量关系(转换函数)及其重建结果的可靠性。本文得到的主要结论如下:(1)7种针茅属植物共产生13种植硅体类型,且短细胞植硅体均为C3植硅体类型,除沙生针茅以刺棒型为优势类型外,其余6种针茅属植物的优势类型均为平顶帽型。适应于干旱气候的小针茅、短花针茅、沙生针茅以及戈壁针茅产生了较多刺状纹饰植硅体。157个典型群落及154个表土样品产生的植硅体类型差别不大,植硅体组合均以平顶帽型为优势,变化范围分别为30~42%和27~41%。不同草原类型群落植硅体组合有差别,草甸草原含有更多的鞍型和硅质突起,荒漠草原含有更多的刺帽型和刺棒型。由于典型草原处于生态过渡位置,群落植硅体组合中各植硅体类型含量基本介于两者之间。表土植硅体组合中,弱齿型、简单哑铃型、针茅哑铃型、刺帽型以及刺棒型适应于较干旱的环境,且在典型草原和荒漠草原含量相对较高。植硅体组合的差异性是进一步使用半定量方法进行判别分析及构建植硅体指数的重要依据。(2)群落与表土样品提取的植硅体共鉴定出35种共有型和1种非共有型——拼图状,且该形态只出现于表土。利用判别分析,群落植硅体组合与表土植硅体组合均能较好地判别不同草原类型,总判别正确率分别为82.2%和89.0%。此外,群落植硅体组合与表土植硅体组合还能进一步识别群落类型:草甸草原中的灌丛群落、非禾草群落、C3禾草群落以及C4禾草群落能够以较高的正确率被识别,判别总正确率分别为96.4%和89.3%;典型草原不同C3禾草群落类型的判别总正确率分别为90%和91.7%。在我国温带草原植硅体-植被关系研究中,判别分析是有效的半定量方法,这对开展植硅体–植被定量关系研究具有参考意义。(3)在我国温带草原区,Ic指数(气候指数)的高值和Iw指数(温暖指数)的低值均指示相对寒冷的气候条件,且两者呈显著负相关关系,这表明两者适用于我国温带草原区。Iph指数(干旱指数)和Fs指数(水分胁迫指数)由于缺少与计算过程相关的植硅体类型而在我国温带草原区不具有适用性。因此,本文结合我国温带草原区植硅体组合特征和具有生态意义的植硅体类型,提出了能够指示干旱程度的Id指数。Id指数的高值指示相对干旱的环境,反之则趋向于湿润环境。三种植硅体指数相互配合使用时,对气候条件具有指示作用,从而为我国温带草原植硅体–植被关系的确定提供辅助性证据。(4)本文在对比群落和表土植硅体的数量关系之后,通过联合指数、超代表性指数、低代表性指数、相似系数、相关系数以及R值确定了我国温带草原表土植硅体的四种代表性类型:超代表性植硅体类型、适中代表性植硅体类型、低代表性植硅体类型以及特殊类型。对比校正前与校正后所得的表土植硅体-群落特征变量转换函数的预测误差,可以认为R值对表土植硅体代表性偏差能够起到一定程度的校正作用。通过WA-PLS方法构建的我国温带草原表土植硅体–总盖度、表土植硅体–总生物量、表土植硅体–C3禾草盖度、表土植硅体–C4禾草盖度转换函数结果较可信(RMSEP_(总盖度)=13.82,R~2_(boot)=0.76;RMSEP_(总生物量)=187.24,R~2_(boot)=0.48;RMSEP_C_3_(禾草盖度)=19.60,R~2_(boot)=0.24;RMSEP_(C4)_(禾草盖度)=12.25,R~2_(boot)=0.42)。我国温带草原区植硅体–植被定量关系的建立对重建高精度的温带草原古植被面貌具有重要意义,同时也为植硅体–古植被定量重建研究提供了新思路。(5)基于已获得的植硅体–植被关系,本文定量重建了我国温带草甸草原晚冰期以来的植被面貌。本文首先确定晚冰期以来AGS剖面所反映的植被类型为草甸草原,群落类型以C3禾草群落与C4禾草群落为主,且发生过若干次C3/C4的更替。晚冰期以来,我国温带草甸草原总盖度在54~82%的范围内波动,平均值为69.18%;总生物量平均值为412g,变化范围为314~469g;C3禾草盖度均值为25.15%,变化区间为11~39%;C4禾草盖度均值27.07%,范围介于11~51%。植被面貌的动态变化过程为:较稀疏的C4禾草群落–稀疏的C3禾草群落–繁茂的C4禾草群落–较繁茂的C3禾草群落。与此同时,同一剖面的粒度特征、有机质含量、碳酸盐含量反演的气候变化过程吻合于上述植被演替序列。此外,草甸草原古植被面貌对地质历史时期的气候突变事件也有所反映。多指标之间的一致性证明本文所得的转换函数应用于我国温带草原古植被重建是可行的,且重建结果较可信,本文研究结果为草原古植被研究提供了基础资料。 |
| 中文关键词 | 植硅体 ; 温带草原 ; 现代过程 ; 转换函数 ; 古植被 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | Q948 |
| 来源机构 | 东北师范大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338006 |
| 作者单位 | 东北师范大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李德晖. 中国温带草原植硅体-植被关系及晚冰期以来草甸草原古植被定量重建[D]. 东北师范大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
| 个性服务 |
| 推荐该条目 |
| 保存到收藏夹 |
| 导出为Endnote文件 |
| 谷歌学术 |
| 谷歌学术中相似的文章 |
| [李德晖]的文章 |
| 百度学术 |
| 百度学术中相似的文章 |
| [李德晖]的文章 |
| 必应学术 |
| 必应学术中相似的文章 |
| [李德晖]的文章 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
