C3,C4植物和现代土壤中硅酸体碳同位素分析

对我国现代植物和表层土壤中植物硅酸体碳同位素分析表明：Ｃ３,Ｃ４植物硅酸体的碳同位素值与Ｃ３,Ｃ４植物的碳同位素值具很好的对位关系,植物硅酸体的碳同位素可以明确地区分出植物的光合作用途径．现代土壤中植物硅酸体碳同位素值的变化范围在－２３．８‰～２８ ‰左右,最高值分布在３４°～４０°Ｎ的华北和华东地区,最低值分布在我国的东北和华南地区．随着纬度的增加碳同位素值为低→高→低的趋势．在大致相同的纬度地区,采自林下草丛土壤中的硅酸体碳同位素明显低于没有树木生长的草地土壤样品,两者相差 １‰～２‰左右．     

中国东部表土总有机质碳同位素和长链正构烷烃碳同位素对比研究及其意义

中国东部较高空间分辨率表土总有机质(TOC)碳同位素, 以及从中抽提的来自陆生高等植物的具有明显奇偶优势的长链正构烷烃碳同位素, 具有一致的空间变化趋势和显著的正相关关系. 两者都在北纬31°~40°之间较为偏正, 而在该区域以北和以南都较为偏负, 这一结果与中国东部表土植硅体碳同位素研究结果是一致的, 共同指示了中国东部地区北纬31°~40°之间区域的水热组合条件较适合C₄植物的生长. 来自华北同一研究地点相同植被类型(草地)下的12个表土, 其总有机质碳同位素和长链正构烷烃碳同位素变化幅度都很小, 两者之间的差异也很稳定. 这些研究结果说明, 在中国东部地区, 表土TOC碳同位素和长链正构烷烃碳同位素可以同等有效的作为上覆植被中C₃/C₄植物比例的指示器. 同时, 中国东部表土两类碳同位素的对比表明, -22‰和-32‰可以作为纯C₄和纯C₃植被下表土长链正构烷烃碳同位素组成的端元值(C27, C29, C31加权平均值)而应用于估计历史时期C4植物的相对生物量贡献.     

北半球中纬度3个典型区域末次冰期以来土壤有机质稳定碳同位素变化的差异及其原因分析

针对北半球中纬度地区3个典型区域末次冰期以来土壤有机碳同位素记录之间存在的差异, 收集了相关的气候数据并结合前人现代过程研究的结果进行了有关的分析. 得到的认识表明: 温度, 特别是生长季节的高温对C₄植物生长具有明显的影响. 年均温和生长季节温度低至一定程度后, C₄植物的生长受限. 即使温度足够高, 生长季节异常干旱也不适于C₄植物生长. 当温度条件满足以后, C₄植物适应的降水范围较宽, 而当降水增加到适合乔木生长时, C₄植物比例将下降. 古植被记录与现代植被研究结果是一致的, 欧洲黄土记录的该区域末次冰期以来植被为纯C₃植物主要是由当地的低温造成的, 而中国黄土和美国中部大平原及其临近区域记录的晚更新世向全新世转化过程中的C₄植物比例上升可能主要反应了温度上升的影响.     

冲绳海槽岩心植物硅酸体研究及其意义

植物硅酸体（以下简称硅酸体）在海洋沉积学中的应用始于Smithson对Leigwy湾海底沉积物的分析。后来他又对日本九州的Ariake湾浅海沉积物做了硅酸体分析。Dumitrica在1973年对地中海沉积岩心做了硅酸体分析,深海钻探第47航次（1979）、第54航次（1982）都做了钻孔岩心的硅酸体分析,据钻孔岩心硅酸体分析结果,推测了中新世～上新世的古风向和北非的古植被。我国从1989年开始对海岸带堆积和近浅海沉积做了一些硅酸体研究工作,冲绳海槽C1孔岩心硅酸体分析是我国第一次在半深海做硅酸体分析工作,该岩心位于冲绳海槽中段水深1600m处,位置为126°10’E,27°02′N,岩心长6.25m,岩性以泥质粉砂和粉砂质泥为主。     

关中盆地黄土地层中竹子植物硅酸体化石的发现及意义

在对我国黄土地层各种动植物化石的研究中,仅在半坡遗址堆积物中发现过靠吃竹根而生存的中华竹鼠(Bhizomys sinesis)的骨骼残片,但至今尚未发现过竹子植物化石的直接证据.近年来植物硅酸体的研究逐渐弥补了花粉分析的不足.本文通过对关中盆地的渭南剖面(3万年来)、宝鸡剖面(13万年来)的黄土地层样品进行植物硅酸体分析,并与现代竹亚科、芦竹亚科、画眉草亚科等几个禾本科亚科植物硅酸体形态进行对比研究,在渭南S_0地层及宝鸡S_1地层发现竹亚科植物硅酸体.     

GC/C/MS碳同位素在线分析及济阳坳陷天然气中碳同位素研究

因受分析测试方法和分析仪器灵敏度限制,前人对天然气中碳同位素研究主要为C_(1～4)气态分子,而C_(5～8)系列碳同位素研究则处于起步阶段。本项研究通过MAT-252同位素质谱计,将天然气样品经色谱分离、脉冲加热燃烧和质谱测定,获得了天然气中C_1-C_7正构烷烃系列碳同位素组成以及C_4以上部分异构体碳同位素组成,并以济阳坳陷桩西-五号桩-孤东地区天然气为例,探讨了天然气中碳同位素分馏机理。     

我国古代铸范、红烧土中的植物硅酸体研究及其意义

植物硅酸体具有较强的耐热性,在经过高温焙烧的古代铸范、红烧土及土器中可以大量保存下来。对于这类难以保存花粉及其它化石遗体的古代遗物中的植物硅酸体研究,可以了解古代人类的生活环境、燃料、铸造工艺等许多古文化、古环境信息。 本文介绍的10个考古样品,都已焙烧固结,比较坚硬。焙烧温度估计在600℃以上,分别是:南京六朝五铢钱范(公元420—589年);山西东周侯马陶范(公元前256—770年);河北战     

植物硅酸体的研究及在青岛三千多年来古环境解释中的应用

植物硅酸体(Plant opal、Opal phytolith)是充填于高等植物细胞组织中的非晶质硅酸体(SiO_2·nH_2O),不同种属的植物有不同形态结构的硅酸体组合。它颗粒小(<2—     

上新世红黏土的碳同位素记录与青藏高原隆升的关系

西峰上新世红黏土剖面成土碳酸盐的碳同位素记录显示δ^13C值有较大幅度的变化,大约从4．4MaBP开始,C4植被逐渐增加,在4．0－3．0MaBP期间相对,本地区C4植被增加的时间和表现方式与世界上其他地区有明显的差异,表明了区域性的驱动因子对C4植被的增加起主导作用,C4植物的增加与西峰红土粒度和北太平洋粉尘记录反映的亚洲干旱化程度加强的时期具有高度一致性,这表明C4植被的增加可能是上新世我国北方干旱化发展的结果,后者可能与青藏高原在此时期的强烈隆升有关。     

气候变化对黄土高原末次盛冰期以来的C3 /C4植物相对丰度的控制

大气CO2浓度以及气候等因素都有可能影响区域性C3/C4植物的相对丰度, 有机碳同位素能够有效反映土壤C4植物的相对丰度(或相对生物产率). 对黄土高原中部和南部5个末次盛冰期至全新世黄土-土壤序列有机碳同位素分析获得: (1) 从末次盛冰期至全新世, 黄土高原C4丰度相对增加约40%左右; (2) 无论是末次盛冰期还是全新世, C4植物在空间上都具有从西北至东南增加的趋势. 进一步对黄土高原以及内蒙古全新世土壤13Corg最大稳定值与现代气候统计分析表明, 黄土高原C4植物相对丰度与温度成正相关, 与降水成负相关, 与4月温度和降水的这种关系更加密切. 这些结果揭示: (1) 温度是导致全新世C4植物丰度增加的最主要的区域性因素, 而不是夏季风加强的结果, 相反, 夏季风加强, 即降水量的增加只可能降低C4植物冰期-间冰期增加的幅度, 在温度基本不变时C4植物丰度的降低才是夏季风增强的标志; (2) 末次盛冰期失去适合C4植物生长的温度时, 无论是CO2降低还是干旱程度的增加都不可能有效地驱使C4植物增加, 而全新世CO2浓度的上升仅仅可能是全球升温的因素之一, 似不是导致黄土高原C4植物增加的直接因素.     

黄土高原现代植物-土壤氮同位素组成及对环境变化的响应

由于土壤氮同位素组成被认为是气候环境变化和自然生态系统氮循环过程的可能指示, 开展全球不同区域、不同生态系统氮同位素组成的研究将有助于对这个可能性的认识. 对中国黄土高原中西部不同环境条件下的现代植物和相应的土壤氮同位素进行了调查, 氮同位素组成变化范围分别为: 植物根: -5.1‰ ~ 1.9‰; 植物残体: -6.6‰ ~ 2.9‰; 土壤: -1.2‰ ~ 5.8‰. 结果表明: (1) 土壤与植物有相近的变化趋势, 但土壤的氮同位素组成较植物根的氮同位素要偏正, 其Δδ¹⁵N值变化范围为: 0.3‰ ~ 7.2‰, 平均值为: 4.1‰, 表明植物分解过程氮同位素存在分馏; (2) 该地区现代生态系统的氮同位素对降水和温度变化有明显的响应, 沿西北到东南方向, 年平均降水每增加100 mm可能导致土壤氮同位素组成偏负约1.31‰, 随温度的增加, 土壤氮同位素也趋向偏负; (3) 在降水和温度共同增加的影响下, 植物根系、植物残体和土壤的氮同位素偏负, 这个现象可能归因于降水是该地区植物-土壤氮同位素变化的主要控制因素. 尽管目前对植物-土壤氮同位素组成变化与降水和温度关系的机制尚不清楚, 但初步的研究结果表明土壤的氮同位素组成可能为黄土高原环境变化示踪提供指示.     

化石稳定碳同位素记录的中国华北第四纪陆地生态系统演变

分析了采自中国华北地区11个第四纪地点共70个哺乳动物牙齿釉质样品的碳同位素组成,结果表明中国华北第四纪陆地生态系统中以C3植物占优势,与纬度相当的巴基斯坦以C4植物占绝对统治地位的情况完全不同。这一巨大差异是由于青藏高原的隆升引起的,模拟结果显示高原北侧将发生显著的温度下降,同时期南侧的温度将上升。南侧的升温使C4植物在巴基斯坦取代了C3植物;而北侧,高原上升引起的温度下降抑制了C4植物的分布,所以直到现代,中国华北地区仍然以C3植物占优势。     

长白山不同功能群植物碳同位素及其对水分利用效率的指示

由于植物碳同位素综合反映了植物光合作用过程中C, H₂O交换的信息, 因此从理论上讲它们可以作为植物功能特征的潜在指标. 尽管前人的调查已经对这一假设进行了验证, 但相关的证据还较少, 我们需要进行更多、更广泛的调查来证实这一假设. 本文通过对湿润的寒温带气候区中国长白山不同功能群植物叶片(乔木、灌木与草本; 常绿植物与落叶植物; 一年生草本、二年生草本与多年生草本)的碳同位素测定, 发现不同生活型植物的碳同位素组成有显著差别, 从而进一步证实了植物δ¹³C值可以作为划分植物功能群潜在指标的假设. 另外, 我们的结果还指示不同生活型植物的水分利用效率也存在明显差别. 不同功能群植物的δ¹³C值以及碳同位素指示的水分利用效率呈以下趋势: 草本<灌木<乔木. 同一生活型中, 常绿灌木的δ¹³C值和以及它指示的水分利用效率显著大于落叶灌木. 不同寿命的草本植物δ¹³C值也具有显著的差异, 一年生草本>二年生草本>多年生草本, 与前人在沙漠地区研究的结果(一年生植物的δ¹³C值低于多年生植物)不一致, 这表明不同寿命草本植物之间的δ¹³C值和水分利用效率的变化趋势可能与当地水分条件有关.     

陇西黄土高原末次冰期有机碳同位素变化及其意义

利用陇西黄土高原西南部高分辨率(100年间隔)的塬堡黄土剖面, 讨论了末次冰期有机碳同位素变化的控制因素. 结果发现, 该区域末次冰期以来有机碳同位素变化于&#8722;22.6‰ ~ &#8722;27.5‰之间. 与黄土高原东部地区不同, 研究区末次间冰段有机碳显著偏负于早晚末次冰期, 偏负达4‰. 末次冰期有机碳同位素指示了纯C₃植物对温度、降水和大气CO2浓度变化的耦合响应. 从末次冰期间冰段到盛冰期, 降温和大气CO₂浓度减少导致有机碳同位素偏正1.5‰ ~ 2.0‰, 塬堡剖面末次冰期有机碳同位素变化主要记录了季风降水的大幅度变化, 可以用来重建古降水, 估算出间冰段降水比盛冰期偏多250~310 mm, 比早末次冰期高出100 mm. 我们的研究还发现, 塬堡黄土剖面末次冰期有机碳同位素的波动可能记录了千年尺度季风降水的快速变化. 同时, 黄土高原有机碳同位素变化相当复杂, 不能简单将有机碳同位素变化归结成C₃/C₄丰度变化而用来指示夏季风强弱.     

2002年华北沿海特大沙尘单体长链正构烷烃的碳同位素组成

利用气相色谱/质谱(GC/MS)和气相色谱/同位素比值质谱(GC/IRMS), 就2002年春季华北沿海青岛两次特大沙尘长链正构烷烃的单体碳同位素组成进行了分析和研究. 结果显示典型植物蜡源正构烷烃(C29和C31)单体碳同位素组成比典型人为源汽车尾气部分(C₂₁~C₂₃)明显偏轻. C₂₉非沙尘期碳同位素组成为－30.3‰ ~－31.9‰, 平均为－30.5‰; 特大沙尘期为－31.1‰ ~－31.5‰, 平均为－31.3‰. C₃₁非沙尘期碳同位素组成为－31.1‰ ~－33.0‰, 平均为－31.4‰; 特大沙尘期为－31.3‰ ~－32.6‰, 平均为－31.7‰. 研究区特大沙尘中的植物蜡主要来源于草本植物由长程输送而来, 本地源植物蜡主要来源于落叶植物和木本植物. 华北沿海特大沙尘期的植物蜡83.3%为C₃植物的贡献, 非沙尘期C₃植物对植物蜡的贡献可占80.0%, 表明现代气候环境下, 东亚沙尘向中国近海及西北太平洋输送的植物蜡主要源于C₃植物. 长链正构烷烃的分子和分子-同位素组成可作为东亚沙尘及西北太平洋沉积物中陆源有机质物源识别的有效指标.     

中元古代雾迷山组碳酸盐岩碳和氧同位素组成及海平面变化

北京十三陵地区雾迷山组白云岩的δ＾１３Ｃ数值范围从－１．５‰－１．５‰。（ＰＤＢ）,δ＾１８Ｏ数值范围一般为－４‰－－５‰（ＰＤＢ）。它们碳同位素组成具有旋回性变化的特征。     

南黄海悬浮体和沉积物的物质来源和运移:来自碳稳定同位素组成的证据

利用1998年5月航次中所采集的南黄海海域7个断面、67个站位、5个层次的284个悬浮体样品和64个底质沉积物样品, 分析测定了样品的悬浮体浓度和悬浮体与底质沉积物中的有机碳稳定同位素组成, 以研究悬浮体和沉积物的物质来源和运移过程. 由悬浮体浓度和颗粒有机碳δ ¹³C值的分布特征分析得出了南黄海沉积物搬运的主要格局. 由此格局可以认定, 在陆源物质向南黄海中部深水区的输送过程中底层起着比表层更为重要的作用. 黄海环流是决定南黄海沉积物搬运格局的一个重要控制因素. 由沉积有机质的碳同位素信号证实, 山东水下三角洲高沉积速率沉积物的主要物质来源是现代黄河物质. 在南黄海深水区的陆源沉积物主要来自废黄河物质和现代黄河物质, 现代长江物质所占比例相对较少. 来自朝鲜半岛的陆源物质其数量和影响范围都是有限的. 由悬浮体和碳稳定同位素得出的结论得到了另一个独立的物源指示剂——多环芳烃的进一步证明.     

牙釉质碳和氧同位素在重建中坝遗址哺乳类过去生存模式中的应用

对长江三峡库区中坝遗址人和动物牙釉质C和O同位素进行分析,重建该地区在距今约2.4～4.2ka期间人和动物的食性特征.结果表明人类主要以C4作物如粟等为主要食物,而水稻和小麦等C3作物含量较少,一般少于15%.猪的食物与人类牙釉质的食物存在显著的差别,其C3植物含量总体上大于人类食物的C3作物含量,但猪和人类的δ13C值存在重叠,表明人和猪的食物具有相似性;同时牙釉质δ13C揭示人和猪的体内水分来源也明显不同.鹿和牛的食物也存在明显差别,这是由于它们处于不同的生态位,但它们的δ13C值也部分重叠,也有相似的食物成分;在体内水分来源上它们之间也存在差别.杂食的人和猪与草食动物的鹿和牛不仅食物差别显著,不具有相似性,而且体内水分来源上也存在差别.4.2～2.4kaBP期间该地区人类农作物的生产方式和饮食习惯没有明显改变,但猪的养殖方式发生了变化,从放养到圈养,猪的食物中C3作物含量不断增加.随生产力的发展,到战国时期,中坝地区出现了较大范围的人类迁徙活动.