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生物硅是一种来源于硅藻、放射虫和海绵骨针等硅质生物的无定形硅。生物硅的积累反映了生产力的时空变化,因此被作为古海洋学与古气候学研究中一种重要的替代指标。此外,对生物硅的埋藏与溶解的研究有助于系统了解Si的生物地球化学循环过程,进而有利于全球碳循环的研究。
湖泊沉积物中生物硅含量的变化已被广泛应用于评价湖泊生产力变化和古气候变化研究,但大型湖泊(例如青海湖)不同位置生物硅含量的时空变化及其与环境要素之间的关系仍缺乏详细的现代过程研究。本研究在前人对海洋和湖泊沉积物中生物硅的研究基础之上,通过条件实验建立青海湖沉积物生物硅的最佳提取方法。通过对青海湖不同位置表层沉积样品的生物硅含量测定,建立其空间分布特征及最近数百年生物硅含量的时间序列。在此基础上与其他多种环境代用指标对比,初步探讨了湖泊生物硅对环境变化的响应过程及其对环境的指示意义。
本文通过条件实验筛选出了适合青海湖沉积物样品的生物硅方法。结果表明:0.5mol/L的Na2CO3做为提取液,水浴时间为7小时,水浴温度为85℃时提取效率高且稳定。提取过程中连续振荡有利于完全提取。
通过对青海湖不同位点的表层沉积物生物硅进行研究,得到以下初步认识:
1)青海湖表层沉积物生物硅含量变化范围是1.75%-2.98%,平均值为2.25%。与世界其他湖泊相比,青海湖生物硅含量处于相对较低水平,可能与其特殊的地理位置和气候条件有关。
2)青海湖表层沉积物生物硅含量的空间分布特点与沉积物质量堆积速率以及陆源组分含量(如SiO2)相反,而与化学/生物沉积组分(如CaCO3)含量的空间分布规律大体一致,可能说明生物硅的空间分布受到陆源碎屑物质的“稀释效应”影响。
3)在时间序列上,生物硅含量与陆源碎屑SiO2含量呈反相关,与CaO含量成正相关。说明在时间序列上生物硅含量可能受到陆源碎屑物质的稀释作用影响。
4)时间序列上,生物硅含量与指示降雨量变化的C/N比值也呈反相的变化,说明生物硅含量在时间序列上也受与气候条件密切相关的陆源物质输入的影响。