黄土有机碳同位素与古气候植被定量化研究进展.pdf

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1、年背地质论评GEOLOGICALREVIEWVoN1．OV56．N2O0．160黄土有机碳同位素与古气候植被定量化研究进展宁有丰1)西安理工大学，西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安，710048；2)中科院地理科学与资源研究所，陆地水循环及地表过程重点实验室，北京，100101内容提要：定量化重建黄土高原地区的古气候和古植被，是黄土研究的新方向和趋势。利用黄土c值定量化恢复古植被的研究已经比较多，而定量化恢复古降水则是一种较新的尝试。土壤。C值与植被相对生物量以及气候参数之间的关系机制比较

2、清楚，根据土壤c。值重建的古降水和古植被状况是可接受的。针对研究中存在的一些问题，提出以后应重点加强不同生态条件下植物转化为有机质过程中的碳同位素分馏研究，多因素综合探讨其它气候和环境要素与土壤”C值之间的关系，使定量化研究更加准确。关键词：黄土高原；有机碳同位素；定量化；古气候；古植被在我国西北地区广泛分布的黄土一古土壤序列展望。具有较高的沉积速率和较好的连续性，记录了晚中1土壤珀C哪值定量化恢复古植被和新世以来的气候变化和生态演化历史，是研究植被古气候研究概述生态演化及全球气候变化的良好场所。

3、其磁化率、粒度等气候指标被应用到解释黄土沉积对过去气候1．1理论基础环境变化的指示，取得了令世人瞩目的研究成果(刘自然界的陆生植物根据其光合作用路径的不东生，1985；Aneta1．，1991；Lueta1．，1998；孙同，可以分为C。、C和CAM型植物三大类。C。植建中，2005)。物包括所有的乔木、大多数灌木和草本植物以及在很多学者通过研究黄土一古土壤沉积序列中的冷季生长的草类，。C值的变化范围在一32％o～土壤有机质碳同位素(”C)组成，来反演古植被一20％0之间，在一27％o附近出现的频

4、率最高。C。光的变化以及相应的古气候和古环境变化。在早期的合作用方式是一种较老的光合作用方式，适合在大研究中，主要通过研究土壤¨C值的变化来定性气CO浓度较高和较湿润的气候条件下生长，但是地探讨黄土高原地区冰期一间冰期植被类型的变对温度没有过高的要求，可以在较冷的条件下进行化，并将土壤”C。值作为夏季风盛衰的一个替代(Deines，1980；Ehleringereta1．，1983；Ehlering，性指标(林本海等，1992；Aneta1．，1993)。随着黄1991)。C4植物主要包括藜科(C

5、P00ncPng)和土高原古植被和古气候定量化研究的深入，越来越禾本科(Gramineae)的部分植物，玉米和高粱是常多的学者利用土壤¨C值来定量化地反演黄土高见的典型C植物，坞C值变化范围约在一15‰～原地区的古植被和古气候变化，取得了有意义的研一9‰之间，在一13％o附近出现的频率最高。C植究成果(Heeta1．，2002；Gueta1．，2003；Xieet物适合在强光照条件下生长，尤其在其生长季节要a1．，2004；Natasaeta1．，2004；Liueta1．，2005a，有较高的温

6、度。较易见的CAM植物主要是仙人掌2005b；饶志国等，2005)。本文主要论述了黄土一和其它的肉质植物，¨C值变化范围较宽，平均值介古土壤沉积序列中土壤¨C。值定量化恢复古植被于C。植物和C植物之间，约为一17‰。通常，和古气候的研究进展，并对相关研究进行了总结和CAM植物仅存在于特殊的生态环境中(如沙漠)注：本文为国家重点基础研究发展计划项目(编号2007CB714100)和陕西省自然科学基金(编号2007D02)、国家教育部博士点基金(编号20096118120016)、中国博士后科学基金(

7、编号20080430543)资助项目的成果。收稿日期：2010一O4—12；改回日期：2O1O—O6—08；责任编辑：章雨旭。作者简介：宁有丰，男，1979年生。博士，副教授。主要从事稳定同位素地球化学和流域水循环研究。Email：yfning@xaut．edu．cn。地质论评(Cerlingeta1．，1993；Smith，1982)。地表植被的碳同位素组成进行了对比研究，认为表Farquar等(1989)研究了植物中的碳同位素分层土壤有机质的”C值要较对应的植被平均偏正馏，并提出了著名的植物碳

8、同位素分馏模式方程。2．2‰。为避免不同光合作用类型植物的干扰，研究作者认为植物的碳同位素组成是大气CO同位素人员又针对单一植被类型条件下的土壤有机质碳同组成和植物生理过程的函数，植物的碳同位素分馏位素进行了研究。Wang等(2008)选取了3个纯c。受环境和气候要素的影响，温度、水分状况、光照条植被覆盖条件下的土壤剖面，测定了土壤有机质和件、大气CO状况等都是影响植物”c组成的气候相应的植物C值，结果表明剖面中表层土壤和底因子。部土壤的¨C。值比上部植物的¨C值要分别偏正土壤有机