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长江洪泛平原是我国大型(水面面积大于1 km2;约25%大于10 km2)浅水(最大水深小于5m)湖泊分布最密集的地区。洪泛平原湖泊固有的动态变化特性不仅为人类提供了大量的自然资源,还是生物地球化学循环与生物多样性保护的重要场所。特别是,江湖水力联系的程度不仅受到流域人为干扰的影响,还与气候、地形地貌过程有很大的关系。本论文通过高分辨率多指标分析(硅藻、粒度、地球化学、孢粉等),结合210pb和137Cs年代序列、流域人类活动记载和气候模拟资料,对200年来人与自然作用下太白湖(面积约25 km2,平均水深3.2m)生态环境响应进行了研究。过去200年来太白湖沉积硅藻组合呈现了明显的时间演替,依次以Aulacoseira granulata(浮游种),Gyrosigma acuminatum(底栖/附生种)以及兼性浮游种Nitzschia palea为优势种。由硅藻转换函数推导的总磷浓度(DI-TP)显示,北部湖区的富营养化大约从1990年才开始(DI-TP从65上升到95μgL-1)。1950年之前,DI-TP基本维持不变,而且硅藻组合DCA分析的第一轴得分与DI-TP浓度不相关,暗示除了营养一定还有其他的因素驱动硅藻组合的变化。用沉积物粒度指标代表江湖连通性;中值粒径与A.granulata的丰度有很好的相关性(r2=0.67)。比较沉积硅藻组合与物理、地球化学指标的变化,显示1950年左右太白湖生态系统从一个有良好的江湖连通性、草-藻结合型的自然混浊状态转换成草型、清水状态,主要是由于围垦和水库的修建对水文条件的改变。1990年之后,随着农业和水产养殖业带来的营养的不断输入及对生态系统结构的破坏,太白湖生态系统退化,转换成藻型(超)富营养的状态。
通过方差配置方法对水文、营养、气候三方面外部驱动力对太白湖生态环境演化的影响进行了定量区分。在太白湖1950年左右的生态状态转换中,人为引起的水文条件的改变起了主导作用,营养其次,气候因素影响较小,而且江湖连通性的降低通过增加营养蓄积方式一方面支持了水生植物的繁盛,另一方面为之后湖泊的富营养化起了铺垫作用;在1990年左右的生态状态转换中,营养起了主导作用,但气温的升高也是影响状态转换的重要因素,水文条件的影响大大减少。对1956.2000年不同人类活动方式的影响进一步区分,得到水产养殖对太白湖生态环境的影响比农业生产稍多,但这两种人类活动方式都对1990年左右太白湖生态系统的状态转换起了主要作用。
尝试用传统古湖沼学方法和相似匹配法探讨了太白湖生态修复的参考环境,良好的江湖连通性(以长江水质较好为前提)或者一定的水生植被覆盖率都可以作为修复目标。
研究结果说明了洪泛平原生态系统的动态变化特性和在十年尺度上多胁迫因子作用的复杂性,以及人与自然长期的相互作用驱动过程。