青藏高原北部植物叶片碳同位素组成的空间特征

测定了青藏高原北部13个地点101份草本植物叶片碳同位素组成(δ¹³C值), 结果发现, 植物叶片δ¹³C值的分布范围在-29.2‰～-23.8‰之间, 平均值约为-26.89‰, 明显低于全球高海拔植物叶片δ¹³C值(-2.6‰) ; 而植物叶片δ¹³C值随海拔和经、纬度的变化趋势与其它同类报道相似:随着海拔的升高和经、纬度的降低, 植物叶片δ¹³C值呈现升高趋势. 叶片δ¹³C值也随土壤含水量和土壤温度的变化而变化:土壤含水量越高, 土壤温度越低, 植物叶片δ¹³C值越小, 但它们之间的相关关系不具统计学意义. 初步分析表明, 大气压力 (CO₂分压)和温度的协同变化导致了叶片δ¹³C值随着海拔变化的分布格局, 而温度和相对湿度的变化是引起叶片δ¹³C值的经、纬度效应的主要因子.     

陆生植物氮同位素组成与气候环境变化研究进展

近年来,由于植物氮同位素组成(δ15N)记载了气候环境变化的信息,因而被广泛应用于全球变化研究中,成为古气候环境再造和了解现代气候环境变化信息的有力工具。然而,人们对气候环境引起的δ15N变化及其指示的气候环境意义并不完全清楚,这就有可能限制植物δ15N在古气候环境变化等领域研究中的应用。在概述植物氮同位素分馏和植物不同氮源的氮同位素分布的基础上,分析了温度、降水、大气CO2浓度和海拔高度等气候环境因子对陆生植物δ15N的影响以及它们的关系。指出了目前研究中存在的问题及其研究前景,认为在全球变化研究中利用植物氮同位素技术不仅可以重建古气候环境(如重建大气CO2浓度变化),揭示历史时期温度、降水的变化,而且还可以在一定的时间和空间上综合反映生态系统氮循环的特征。     

青藏高原北部植物叶片碳同位素组成特征的环境意义

测定了青藏高原北部13个地点101份草本植物叶片碳同位素组成（δ 13 C值）。研究结果表明，与其它地区相比，青藏高原北部植物叶片δ 13 C值相对较高，并且在海拔 4161 m的西大滩仍有植物δ 13 C值落在C4植物区，说明青藏高原的地理特殊性以及植物适应环境的策略。随海拔的升高，植物叶片δ 13 C值也随之升高，但变化程度具有物种的依赖性。唐古拉山南边植物叶片δ 13 C值明显高于北边植物叶片δ 13 C值，分析表明植物叶片δ 13 C值南北分布的这种格局主要是由降水的差异决定的。     

黄土高原现代表层黄土植物残体稳定同位素组成特征

在黄土高原选择了１２个现代黄土堆积的典型地点,采集表层及５ｃｍ深度处的黄土样品,提取植物残体作稳定同位素分析。发现：（１）不同深度样品的植物残体δ１３Ｃ值差异明显,可形成高分辨率的时间序列;（２）植物残体的δ１３Ｃ值与气温的对应关系具有分区的特征,子午岭以西的黄土地区为负相关,其余地区比较复杂;（３）植物残体的δ１３Ｃ值与降水的关系不密切。     

青藏高原腹地现代植物δ~(13)C空间分异反映的环境信息

对研究区植被碳同位素组成进行分析,该区高山嵩草样δ~(13)C值在-25.63‰～-27.95‰之间,平均值-26.63‰;高寒草原区混合样δ~(13)C值于-26.29‰～-27.73‰之间,平均-27.04‰。高山嵩草样总体呈现由南东往北西方向正偏趋势,与高原夏季风运移方向一致(r=0.44603,n=29,p<0.05);研究区北部高寒草原区混合植物样则更明显的指示了研究区由南向北干旱化的趋势(r=0.8112,n=5,p<0.1)。现代植物碳同位素组成是特定环境影响的结果,在研究区内的变化趋势,则被认为是主要受降水环境影响的结果。成规律展布的区域降水条件与地理位置耦合,建立高原腹地地表植物碳同位素组成与其地理位置的相关。同时通过对该区碳同位素组成的研究反映控制植被生长发育的环境信息。     

西藏林芝冷杉树轮稳定碳同位素对气候的响应

对采自西藏林芝的喜马拉雅冷杉进行交叉定年后, 建立树轮δ13C序列. 将δ13C序列去除生长趋势和大气CO2浓度升高导致大气δ13C下降影响得到Δ13C, 利用附近气象资料, 分析了Δ13C对气候要素的响应. 结果表明: 冷杉Δ13C的高频振荡与季节的气温、降水、空气相对湿度显著相关, 并存在强的滞后效应. 冷杉Δ13C序列与降水和空气相对湿度关系密切, 在树木生长初期4月和9～11月, 降水和空气湿度对年轮生长影响较大; 除3月年平均最低温度和年平均温度的11、 12月对年轮Δ13C有一定影响外, 温度对年轮生长影响小于降水和相对湿度的影响.     

9.4 ka以来青藏高原东北部风成沉积物色度参数变化特征及其环境演变

以青藏高原东北部泽库剖面(ZK)风成沉积物为研究对象,利用CM-5分光测色计测定了169个样品的色度参数红度(a^*)、黄度(b^*)、亮度(L^*)并计算饱和度(C^*)和色调角(h^*),在分析风成沉积物各色度参数变化特征的基础上,辅以磁化率、粒度敏感指数(SC/D)、SiO₂及Fe₂O₃含量等指标对青藏高原东北部9.4 ka以来的环境演变进行探讨。研究结果表明:(1)色度参数a^*、L^*自剖面底部向上呈先增大后减小的变化特征,h^*则自下而上先减小后增大。(2)色度参数可作为青藏高原东北部重建古气候的有效代用指标,a^*和L^*高值指示温湿环境,h^*高值指示冷干环境;各色度参数指示环境的敏感性有差异,但均对气候突变反应较为灵敏,可用于判断气候突变的典型冷暖事件。(3)9.4 ka以来青藏高原东北部的环境整体呈现为由温湿向冷干发展的态势,可分为两大阶段。9 480~4 290 a BP的温湿期,气候整体呈现向温湿方向发展的趋势,表现为较温湿→温湿→较温湿的波动;4 290 a BP至今的冷干期,气候整体不断向冷干方向发展,表现为温干→温润→凉润→冷干的变化。     

漓江流域碳氮同位素组成特征及其来源初探

以漓江流域境内地表河和地下河为研究对象，通过测定、分析水体中的水化学组成以及δ13C_DIC、δ15N-NO₃-、δ18O-NO₃-等，利用同位素质量平衡混合模型，初步探讨了漓江流域境内DIC、硝酸盐的分布特征及其来源.结果表明:漓江流域DIC（即HCO₃-）浓度和无机碳稳定同位素（δ13C_DIC）分别在12.20~402.60 mg·L-1和-17.29‰~-10.01‰，平均值分别为140.3 mg·L-1和-13.06‰.NO₃-浓度在2.37~35.38 mg·L-1，δ15N-NO₃-在0.99‰~11.09‰，均展现出明显的空间变异特征.有机肥和污水对漓江流域硝酸盐的贡献最为显著，贡献比达57.00%.其次是化肥、降雨中的NH₄+和土壤N，贡献比分别是36.45%，6.55%.流域内DIC主要来源于碳酸盐岩的风化和土壤CO₂的溶解，同时也受硝酸溶蚀碳酸盐岩和大气CO₂的影响.结果可为定制有效的控制硝酸盐的输入途径，净化水质测略提供依据.      

植物体燃烧前后碳同位素组成的变化

将在黄土高原地区采集到的活体植物样品于实验室内进行燃烧实验,发现植物燃烧后残留物的δ13C值发生了明显改变.相对于源植物体,大部分C3植物灰烬的δ13C值变大,而大部分C4植物灰烬的δ13C值则变小.这一结果对于利用大气气溶胶和沉积物中燃烧产物的δ13C值来研究植被和气候环境变化无疑是重要的.     

青藏高原(格尔木-亚东)冰缘现象及其气候意义

冰缘地貌与沉积是冰冻圈环境变化的载体,对其开展深入研究对了解青藏高原地表过程与过去气候变化,具有重要意义。基于青藏高原(格尔木-亚东)冰缘地貌和沉积野外记录和实验分析,获得以下认识:格尔木在LGM时多年冻土至少下限到达海拔2 900m,年均气温降至<-4℃,比现在至少低9℃,气候寒冷干燥;冰消期和全新世存在极端干冷的气候事件,可能存在地面温度<-10℃的冬季迅速降温气候期。楚玛尔、那曲谷露和纳木错的冰楔假型分别记录了末次冰期冷期多年冻土扩张,亚东古砂楔记录了早全新世冷事件。西藏羊八井泥炭沉积剖面孢粉和测年揭示,该区自新仙女木事件以来经历了严寒(12.8～9.8ka)、暖湿(9.8～5.0ka)、干冷(5.0ka至今)的气候阶段。青藏高原(格尔木-亚东)广泛发育的冻融褶皱、成层坡积、风沙沉积等,是古环境重建的重要佐证,具有刻画冷暖-干湿的意义。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素组成与气候

陆生蜗牛响应气候环境变化敏感,其壳体化石碳氧同位素组成（δ¹³C和δ¹⁸O）具有重建古生态和古大气水文条件的巨大潜力。然而目前针对中国黄土古土壤沉积序列中蜗牛化石碳氧同位素组成开展的古环境古气候重建研究却仍然不足,根源在于对蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标气候意义的认识仍不明确。文章从现代过程研究着手,综述了目前有关蜗牛壳体δ¹³C和δ¹⁸O气候环境意义的研究进展,并指出各自指标存在受控因子的复杂性和多解性等问题。通过总结这些研究认为：陆生蜗牛壳体δ¹³C值主要通过反映植物（尤其C₃）δ¹³C值变化来进一步响应当地降水量变化,进而指示环境的干湿程度,但同时需要考虑环境碳酸盐、大气CO₂等额外因子对壳体δ¹³C的影响;壳体δ¹⁸O值可以在较大程度上反映大气降水δ¹⁸O值变化,但同时需要考虑蒸发作用和温度等因素对壳体δ¹⁸O的影响;壳体δ¹³C和δ¹⁸O在作为气候指标时常受区域和蜗牛种属等因素影响。此外,还介绍了目前中国北方黄土地层中蜗牛壳体化石稳定同位素组成重建季风变化的研究进展和近十年来有关蜗牛壳体团簇同位素新方法的研究进展。最后,论文针对壳体δ¹³C和δ¹⁸O指标存在的问题提出可能的解决办法,并对以后蜗牛碳氧同位素古环境研究方向进行展望。

     

青藏高原腹地现代植物δ 13 C空间分异反映的环境信息

对研究区植被碳同位素组成进行分析，该区高山嵩草样δ 13 C值在－25．63‰～－27．95‰之间，平均值－26．63 ‰；高寒草原区混合样δ 13 C值于－26．29‰～－27．73‰之间，平均－27．04‰。高山嵩草样总体呈现由南东往北西方向正偏趋势，与高原夏季风运移方向一致（ r＝ 0．44603， n＝29， p＜0．05）；研究区北部高寒草原区混合植物样则更明显的指示了研究区由南向北干旱化的趋势（ r＝0．8112， n＝5， p＜0．1）。现代植物碳同位素组成是特定环境影响的结果，在研究区内的变化趋势，则被认为是主要受降水环境影响的结果。成规律展布的区域降水条件与地理位置耦合，建立高原腹地地表植物碳同位素组成与其地理位置的相关。同时通过对该区碳同位素组成的研究反映控制植被生长发育的环境信息。     

中国北方Ｃ３植物碳同位素组成与年均温度关系

本文对不同温度条件下生长的藜、独行菜、魁蓟和平车前4种常见的C3植物的δ^13C进行了分析，结果发现这4种C3植物的δ^13C组成都表现出随年均温度下降而变重的趋势，其中藜和独行菜的碳同位素组成对温度变化的响应相对要较其他两种植物强烈得多，同时还发现藜、独行菜和魁蓟的δ^13C组成与年均温度有显著线性相关，平车前碳同位素组成与年均温度 没有显著的相关性。表明藜、独行菜和魁蓟的 δ^13C组成可作为年均温度的替代性指标，平车前的δ^13C 组成不能作为年均温度的替代性指标。     

西山区块煤储层含气性及甲烷碳同位素分布特征

煤层含气性是决定煤层气勘探开发的重要参数,煤层气甲烷碳同位素能有效反映煤层气的赋存条件。根据煤层气井实测含气量数据,剖析了山西沁水盆地煤层含气量分布特征,建立了煤层含气量与煤层埋深、地质构造之间的相关关系和模型,探讨了煤层甲烷碳同位素分布特征及其对含气性分布的指示作用。研究表明：西山区块2号煤层平均含气量6.87 m³/t,8号煤层平均含气量8.4 m³/t,9号煤层平均含气量7.6 m³/t,煤层含气量主要受煤层埋深和构造形态的影响。研究区8号煤层甲烷碳同位素为–65.33‰~–40.94‰,平均–45.88‰,煤层含气量与甲烷碳同位素之间成正相关关系,随着含气量的增加,甲烷碳同位素也逐渐变重。煤层甲烷碳同位素主要受控于煤层气解吸–扩散–运移效应和地下水动力作用等。     

中更新世以来哈尔滨黄土有机碳同位素组成及其古气候意义

研究黄土-古土壤序列有机碳同位素组成与古植被和古气候的关系,对于重建第四纪环境变化过程有重要意义.然而,东北地区黄土有机碳同位素组成的研究尚未展开.本文对哈尔滨荒山岩芯开展了黄土-古土壤序列的有机碳同位素组成和磁化率分析.结果表明,中更新世以来有机碳同位素组成在古土壤层和黄土层的均值分别为–24.8‰和–25.1‰,整体上古土壤层有机碳同位素组成较黄土层偏正,而S0和S2古土壤层相对偏负.利用端元法恢复过去C3/C4植物的相对丰度,揭示出中更新世以来研究区C3植物占绝对优势地位.通过与海面温度和深海氧同位素以及东北地区赤峰黄土的有机碳同位素进行耦合对比,发现荒山岩芯的有机碳同位素组成变化与温度呈正相关,表明温度是植物碳同位素组成变化的主控因素.然而在某些间冰期时期,比如S0、S2层以及S3古土壤层中部,降水可能成为主要因素.上述研究表明东北地区植物生长对气候响应具有复杂性.这些认识对于理解哈尔滨地区C3植物的生长因子具有重要的借鉴意义.     

现代陆生植物碳同位素组成对气候变化的响应研究进展

植物组织的碳同位素组成(δ13C)能够记录气候变化的信息,因而被作为指示气候环境变化的一个重要代用指标,并广泛应用于全球变化研究。然而,气候环境变化引起的现代植物δ13C及其指示的气候环境意义的不确定性限制了植物δ13C在气候环境变化等领域研究中的应用。在概述植物碳同位素分馏和不同光合型植物碳同位素分布的基础上,综述了温度、降水、大气CO2浓度和海拔高度等气候环境因子对陆生植物δ13C的影响以及它们之间的关系,分析了植物δ13C对气候因子变化的响应机理。指出为更准确地认识气候历史,在利用植物碳同位素技术进行全球变化的研究过程中,需要突出C4植物δ13C对气候环境参数的响应研究,加强不同尺度植物δ13C的转换关系以及与相关学科的交叉渗透、探索与多种代用指标和科学方法的联合研究。     

中国西北C-3植物的碳同位素组成与年降雨量关系初探

本文对不同年降雨量环境下生长的藜、独行菜、魁蓟和平车前这4种常见C-3植物的δ¹³C进行了分析,发现这4种C-3植物的δ¹³C组成都表现出随年降雨量减少而变重的趋势,其中藜和独行菜的碳同位素组成对降水变化的响应相对要较其它2种植物强烈得多。藜、独行菜和魁蓟的δ¹³C组成与年降雨量有显著的线性关系,平车前碳同位素组成与年降雨量没有显著的相关性,表明藜、独行菜和魁蓟的δ¹³C组成可作为年降雨量的替代性指标,平车前的δ¹³C组成不能作为年降水的替代性指标。     

特殊碳同位素组成白云岩的发现及其意义

据现有文献报导,除前寒武系和第三系外,地史时期中白云岩δ13C值主要分布在-5‰～+5‰的范围。但是,作者在研究准噶尔盆地上二叠统芦草沟组白云岩碳同位素时获得了一批高度富集13C的资料,其中白云岩δ13C分布于7.3‰～ 17.9‰,平均11.7‰(7);白云石δ13C介于7.9‰～16,平均11.6‰(5)。根据区域地质、岩石学和矿物学资料,结合现代沉积剖面、细菌作用模拟实验和古代沉积剖面碳酸盐矿物碳同位素特征,分析了白云岩分布特征。作者认为白云岩中如此高的富集除了全球二叠纪生物埋藏速率较快和研究区古盐度较高外,更主要的因素应与厌氧条件下发酵带内细菌作用引起有机物质碳同位素分馏,形成贫的和富的有关。这一过程进行得愈充分,沉积介质中富集的的浓度越高,形成的白云岩碳同位素组成越重。同时,只有这一作用持续存在才能形成大量富的与黑色页岩互层的白云岩。这一现象从一个侧面说明在芦草沟组沉积时有一个持续时间较长的细菌活动时期,从而,生成了数量可观的以甲烷为主的生物气。由于生物气形成时代较老,易于扩散逸失,它们难于单独成藏保存至今,但作为天然气复合成藏来源之一,则应予关注。     

表土磁学特征揭示的青藏高原及其周边地区的气候边界

青藏高原及其周边位于东亚季风、印度季风与西风环流系统的交汇地带,是气候变化的敏感区和影响显著区。刻画青藏高原及其邻区降水的空间分布以及干湿气候区边界位置,不仅对深入认识该地区大气环流分布形势具有重要意义,同时还可以进一步加深对欧亚大陆大气环流动力学过程的理解。通过对青藏高原及其周边现代地表沉积岩石磁学参数空间分布特征的综合集成研究,结合300多个气象站点近70年气温和降水数据的详细对比分析,发现降水量是控制青藏高原及其邻区地表土壤磁学性质变化的主要因素,表土磁学性质可以用于揭示高原及其邻区降水的空间分布。已发表及新获取的700余块表土样品成壤相关的磁学参数呈现出显著的空间梯度变化,揭示出北祁连山—横断山以及帕米尔高原—北天山是青藏高原及其周边地区2条重要的成壤强度分界线,其大致分别对应半湿润—半干旱区（400 mm）以及干旱和半干旱区（200 mm）的干湿气候区降水界线。此外,高原北部及其周边多个末次冰期—间冰期以来的风尘沉积剖面磁学参数的空间对比结果,还进一步揭示第四纪冰期时,随着全球变冷,干旱化加剧导致高原北部气候梯度差异显著减小,全球冰量变化可能是控制高原北部气候格局演化的主要因...