[发明专利]一种评估历史时期湖泊水生植物适宜水位的方法

说明书

技术领域

本发明属于水生态系统监测领域，涉及一种以湖泊沉积物中孢粉硅藻组合带为依据，利用数学建模评估历史时期湖泊水生植物适宜水位的方法。

背景技术

孢粉硅藻作为植物化石可以较好的保存在湖泊沉积物中，对反映历史时期植被生长状况有很高的参考价值。不同植物对环境因子的适应范围不同，淡水湖泊植物适于生长在低盐度的条件下，而海洋植物则多为耐盐物种。同理，不同植物对湖泊水位的响应程度有所差异，可以通过生物量、多度、群落结构等反应。短时间内湖泊水位的波动对植物生长状况的影响并不显著，但长时间序列的水位信息有助于发现植物数量的变化规律。计算历史时期湖泊水生植物的适宜水位可评估湖泊生态系统处于健康状态所需的水文条件，通过监测现代湖泊水位了解物种的生长状况，及时调配湖泊水量，对维持湖泊生态系统的物种多样性起着

重要作用。

近十几年来国内外学者对孢粉硅藻与湖泊水文因子的关系进行了较深入的研究。国内，有学者利用孢粉图谱计算古气温指数和古降水指数，植物群概貌可以反映环境中具有该植物群生长的气温和降水条件(罗伦德，1996)。有学者指出湖泊硅藻氧同位素可以反映古温度、气候干旱事件和大气降水来源，同时，湖泊硅藻氧同位素在沉积序列上的变化多反映了水文因素的作用，而不是温度变化(汉景泰等，2006)。有学者利用典型对应分析有效揭示了湖泊表层沉积硅藻种群与水环境的关系，在选取的水环境指标中，水深、电导率、Cl^-、Mg²⁺、K⁺、pH值能够有效解释硅藻数据，同时分析表明水深和盐度是影响硅藻分布的两个重要环境要素梯度(羊向东等，2001)。国外，Kangur通过分析湖泊不同区域的沉积物发现孢粉的沉积速率随着水位的增加而增大，同时孢粉的分布受到开花期和湖泊地形因子的影响；Duthie等运用加权平均和回归模型建立了安大略湖表层沉积物硅藻群落和湖泊水位的关系，其相关系数达到0.9；Brugam等利用加权平均模型分析了密歇根湖硅藻群落组成随水位变化的情况，研究表明硅藻群落中的浮游种指示高水位，而底栖种指示低水位。

检索发现计算现代湖泊生态补水的发明专利，申请号为201010182787.X，名称为基于小波多尺度变换的湖泊生态补水技术，公开号为CN101824808A，它不仪通过运用小波变换的多分辨率分析的优异性能，很好的提取了水位在不同尺度上的信息，而且对主要尺度的小波系数重建，结合其他水文及生态数据，可以得出水文阶段的划分依据，确定包含丰枯水期的适宜水文阶段，提出一个同时考虑最小生态水位和年内的水位波动特征的湖泊生态补水方案。

检索发现计算历史时期湖泊水位的发明专利，申请号为201010271505.3，名称为一种计算历史时期湖泊水位的技术，公开号为CN101908104A，它以湖泊沉积物中孢粉组合带、典型理化指标为依据，运用主成分分析、灰色关联、回归的数学方法建立了孢粉、环境指标与湖泊水位之间的关系。

由此可见，我们可以借助数学模型建立孢粉硅藻物种和湖泊水位的关系，了解湖泊在历史时期的植被生长状况及对水文条件改变的响应，对于保护湖泊生态系统的物种多样性具有非常重要的意义。

发明内容

历史时期水性植物适宜水位的评估包括三部分：分析部分，建构部分和拟合部分。分析部分是运用Kendall秩相关分析和典范对应分析了解孢粉硅藻物种和水位的关系；建构部分是以对水位敏感的孢粉硅藻种为基础，运用灰包预测反推历史时期的湖泊水位；拟合部分是基于最小二乘原理，利用分段拟合曲线将孢粉硅藻和湖泊水位有机地结合起来；根据拟合结果确定各孢粉硅藻物种的适宜水位区间，将各区间叠加，得到历史时期水生植物的适宜水位阈值。

附图说明

图1历史时期的湖泊水位图2物种与湖泊水位的拟合曲线

具体实施方式

1)植物孢粉与水位的关系

运用示踪法确定各沉积剖面层对应年代，鉴别各剖面层孢粉和硅藻种类，孢粉数量及分布可以反映历史时期植被生长状况，应用Kendall秩相关系数分析历史时期已知时间序列水位与水生湿生植物孢粉的关系。