中国半干旱-湿润区末次间冰期以来黄土有机碳同位素特征与植被变化

对比研究中国半干旱-湿润气候区的黄土有机碳同位素(δ13CTOC)变化的控制因素及其所揭示的植被演替过程,能够为认识这些地区植被变化规律提供新的依据.迄今,秦岭以南亚热带地区土壤δ13CTOC与植被和气候之间的关系及其与黄土高原地区的联系还不清楚.本研究选取末次间冰期以来黄土高原的镇北台、西峰、洛川,以及秦岭地区的洛宁和长江下游的镇江等5个代表性黄土剖面,对其δ13CTOC进行对比分析.结果表明,湿润区黄土δ13CTOC在间冰期偏正,在冰期偏负,可以反映季风强度的变化.末次间冰期以来湿润气候条件下黄土沉积区的植被是以C4草本为主的C4/C3混合的草地.温度满足一定条件后,季风降水变化可能是控制半湿润-湿润区黄土沉积上覆C3/C4植物丰度变化的主要因素.     

过去典型增温期黄土高原东西部C3/C4植物组成变化特征

过去典型增温时段的自然植被演化规律是未来增温情形下植被变化趋势的重要参照.黄土高原全新世中期(4 ～8kaB.P.)和末次间冰期(80 ～110kaB.P.)温度分别比现高约1.2℃和2～5℃,是揭示过去不同增温幅度下植被演化的理想时段.通过对黄土高原东西部黄土-古土壤序列有机碳同位素(δ13Corg.)对比研究表明:在全新世中期黄土高原东西部有机碳同位素变化一致,相对末次盛冰期表现为正偏2.2‰～2.9‰,指示C4植物丰度增加.而在末次间冰期黄土高原东、西部不同地貌单元有机碳同位素结果产生空间分异,相对末次盛冰期西部梁峁区表现为负偏约0.8‰,指示C4植物丰度减少,而东部塬区则表现为正偏0.9‰ ～4.0‰,指示C4植物丰度增加.由于上述典型时段大气CO2浓度相近且温度升高,末次间冰期与全新世中期黄土高原C4植物丰度变化的差异可能与降水增加的季节性变化有关.上述结果表明,在过去典型增温期不同增温幅度下黄土高原东、西部不同地貌单元植被演化呈现明显不同.     

黄土有机质稳定碳同位素研究进展

有关黄土高原历史时期原生植被类型的研究不仅具有重要的理论意义，也具有现实的指导意义。土壤有机质稳定碳同位素（δ13Corg）是区域植被中C4/C3植物相对丰度的灵敏指示器，对黄土有机质稳定碳同位素的研究可以部分地重建过去的植被类型变化历史，并可探讨与此有关的气候、环境问题。已有的研究结果表明：黄土高原古土壤发育阶段δ13Corg偏正于黄土沉积阶段，表明随气候由冷干向暖湿转变黄土高原C4植物相对丰度上升，然而在C4植物相对丰度上升的主要驱动因素上仍存在夏季风和温度两种观点。相应的在空间上，C4植物的相对丰度无论冰期还是间冰期都是由黄土高原东南向西北递减。而基于黄土δ13Corg的研究认为黄土高原历史时期一直以草原为主，不存在大面积的森林。尽管已有的研究对黄土有机质稳定碳同位素分布和变化的一般性规律取得了共识，但在研究中还存在一些问题，在黄土δ13Corg变化机制上还存在争议，值得进一步研究。     

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C_3/C_4植物的相对丰度,揭示出中更新世以来研究区C_3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C_3植物的生长因子具有重要的借鉴意义。     

塬堡全新世黄土剖面有机质碳同位素的气候记录

对甘肃临夏塬堡全新世黄土剖面古土壤有机质碳同位素的分析表明,δ13C变化范围在-28.23‰～-25.19‰之间,平均值为-26.88‰.结合该剖面孢粉以及地层研究结果,观察到在温暖湿润气候期间,δ13C表现为高值,而在干燥寒冷期间,δ13C表现为低值,这较好地反映了该地区全新世气候演化的历史.结合其他研究,认为黄土高原地区全新世地表植被中草本植物C3和C4植物比例的变化是引起土壤有机质δ13C变化的直接原因,由于气候变化引起了地表植被类型的改变,古土壤中有机质δ13C发生了变化.对比塬堡剖面与西安、旬邑剖面土壤有机质的δ13C,观察到西安和旬邑两剖面的δ13C平均值要高于塬堡剖面约5‰左右,这是由于全新世期间两地气候的暖湿程度要高于临夏地区,地表植被中喜暖湿气候的C4植物比例较高,导致土壤有机质δ13C增大.因此δ13C是研究古气候变化的一个较好的手段.     

气候变化对黄土碳库效应影响的敏感性研究

中国黄土分布广、厚度大,是古气候变化的良好记录载体,然而黄土在大气CO2循环中到底是源还是汇一直是困扰人们的一个问题.本文利用陆相生态系统中的生物地球化学模型,通过敏感性试验,模拟了土壤有机碳对气候变化的响应.结果表明:1)在各种稳定的气候条件下黄土的土壤有机质都是持续增加的,因此可以认为自然条件下黄土是大气CO2的一个汇;2)温度和降水对黄土中土壤有机质含量的影响正好相反,表明湿度是影响黄土地区生态环境的主要因素,温度和降水都是通过对湿度的影响来影响植被生态的;3)地表植被和土壤有机质是黄土碳库与大气CO2之间的重要媒介.黄土表层的生物地球化学过程是影响黄土碳汇效应的主要过程;4)黄土碳库的主要存在形式以次生碳酸盐为主,其次是土壤有机质,气态CO2只占很小比例.     

陇西黄土高原东南部地区末次冰期以来C3/C4植物相对丰度变化及其区域性剖面的对比研究

相对黄土高原东部地区而言,处于六盘山以西的陇西黄土高原,其末次冰期以来陆地生态系统中C3/C4植物相对丰度变化的研究,不仅已开展研究工作的剖面数量相对较少,所得到的结果也不如黄土高原东部地区那样一致.本文对陇西黄土高原东南部边缘区的张家川剖面末次冰期以来的黄土/古土壤地层进行总有机质碳同位素的分析测试,得到的结果表明该剖面全新世古土壤的总有机质碳同位素相对末次冰期马兰黄土更为偏正,这一结果与黄土高原东部地区数个剖面的研究结果是一致的,表明该区域末次冰期向全新世转化过程中,C4植物相对丰度有一定程度的上升.进一步将张家川剖面的研究结果与陇西黄土高原其他几个研究剖面进行了对比,发现陇西黄土高原末次冰期以来陆地生态系统中C3/C4植物相对丰度变化情况要比黄土高原东部地区更加复杂,很可能在该区域内部还存在一些地区之间的差异,该区域东部和南部地区全新世相对于末次冰期C4植物相对丰度有一定程度的增加,而该区域西北部地区则很可能末次冰期至全新世都以C3植物占绝对优势.由于大量现代C3植物的研究结果表明,其碳同位素组成的变化主要响应于降水量的变化,因此,来源于C3植物为绝对优势植被的黄土有机质碳同位素很可能是一个潜在的古降水量的指示器,陇西黄土高原黄土/古土壤序列的有机碳同位素研究还值得进一步加强.     

西峰、洛川黄土碳酸盐根茎体碳同位素分布特征及古环境意义探讨

以往对于土壤碳酸盐根茎体(CR)的形态和碳同位素分析表明其具有纯的生物成因源的特征,被用于指示不同大陆的高分辨率气候变化.为此,本研究选取了位于黄土高原中部的西峰和洛川黄土-古土壤序列,分别采集65个和22个样品.通过湿筛法(80目)分离后,在显微镜下通过细针挑选出根茎体样品进行碳同位素(δ13CCR)的分析,并将结果与总有机质碳同位素(δ13CTOC)、总无机碳酸盐碳同位素(δ13CTIC)、总有机碳含量(TOC％)和磁化率(MS)等多指标进行对比分析.结果表明:西峰剖面的土壤碳酸盐根茎体δ13CCR值的变化范围为-8.6‰～-3.7‰,δ13CTOC值的变化范围为-23.68‰-19.47‰,δ13CTIC值的变化范围为-8.65‰～-4.95‰;洛川剖面的土壤δ13CCR值的变化范围为-8.30‰-3.58‰,δ13CTOC值的变化范围为-23.28‰～-18.72‰,δ13CTIC值的变化范围为-8.50‰ ～-3.78‰;两个剖面末次冰期以来的δ13CCR均没有完全响应MS,TOC和δ13CTOC的变化趋势,表现为在So呈现相反的变化趋势,在L1呈现相似的变化趋势;而与δ13CTIC值在冰期-间冰期尺度上呈现一致的变化趋势和幅度.该结果表明西峰、洛川剖面碳酸盐根茎体碳同位素类似于总无机碳酸盐碳同位素,其影响因素可能较为复杂(如碳酸盐的淋溶迁移、植被的影响、原生碳酸盐等复杂因素的影响),特别是淋滤深度的不确定性.因此,在独立使用黄土碳酸盐根茎体δ13CCR值来重建该地区的古植被(C4/C3)变化信息时要慎重.     

黄土塬竖井剖面黄土-古土壤碳同位素记录特征

选取位于黄土高原中部西峰和洛川塬面中心地区,分别开挖一个竖井获得L2以来连续黄土-古土壤沉积序列的剖面,并对剖面样品的总有机碳、无机碳酸盐的碳同位素组成进行分析.结果显示黄土-古土壤的有机质碳同位素变化与前人对天然剖面的研究结果一致,同时也注意到黄土-古土壤序列有机碳δ813Corg与无机碳酸盐δ13Ccarb有相似的变化趋势,两者在统计学分析意义上均呈显著正相关关系,西峰塬和洛川塬的相关系数分别为r=0.615和r=0.314,a<0.01,该结果与以往对黄土高原塬面边缘天然露头剖面获得有机碳与总碳酸盐碳同位素呈反相关趋势的结论不一致.对于这种现象的初步解释可能是:(1)来自后期的改造作用:由于黄土沟谷出露的天然剖面多发生在雨水冲刷黄土塬面所切割形成的沟谷两侧,这样天然剖面处于一个开放或半开放的环境,其表层至某一深度受外界水热环境和气体交换影响黄土中的无机碳酸盐;(2)同时黄土-古土壤竖井剖面也可能受土壤CO2分压的影响造成土壤次生碳酸盐的形成而导致同位素变化趋势的复杂性;(3)采样点区域性的差异.结果表明,深入研究不同地区塬面竖井剖面黄土-古土壤碳同位素组成并与相应地区的天然剖面碳同位素组成进行对比,将有助于更准确地理解黄土-古土壤碳同位素所记录的古植被和古气候变化历史.     

贵州山区石灰土与黄壤土壤有机质δ13C值剖面分布差异研究

以贵州两种主要土壤类型石灰土和黄壤为例,分析了森林植被下植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定碳同位素组成、土壤有机碳含量、pH值和粘粒含量.结果显示,两种土壤类型有机质含量和δ13C值的剖面分布具有显著差异石灰土剖面土壤有机碳含量均大于10 g/kg,最大值为表层土(71 g/kg);黄壤剖面中有机碳含量为2.9～44.3 g/kg.剖面自上而下,石灰土剖面有机质δ13C值为-24.1‰～-23.0‰,黄壤剖面有机质δ13C值为-24.8‰～-21.9‰.土壤类型、土壤pH值、粘粒含量对贵州山区土壤有机质含量和δ13C值剖面分布有重要影响.     

中国地热学研究之进展

简要回顾我国地热研究的历程，详细评述和归纳我国大地热流测试和其地抽、地球物理的函义，以及地热资料分布特点和其形成机制研究的进展，最后指出我国地热学的发展方向。     

中国宝石学研究十年新进展

９０年代以来,我国宝石学进入了一个新的发展阶段。在宝石资源与宝石矿物、宝石鉴定、人工合成宝石和宝石优化处理技术等各方面,都有了很大的进展。本文从宝石资源与宝石矿物研究、现代宝石学研究重点和未来宝石学研究发展趋势三个方面,论述了我国宝石学１０年发展的概况。     

云南寻甸地区最近八千年气候环境变迁

通过对云南寻甸白石岩仙人洞1号石笋进行高精度TIM S-U系测年和氧碳稳定同位素分析,重建了寻甸地区中全新世8. 0ka 以来高分辨率古气候演化序列。石笋剖面的碳氧同位素记录揭示,云南寻甸地区自8. 0kaB. P.以来的气候演化可以分为三个气候期: (1) 8000～6000aB. P.为温暖湿润期,夏季风强盛,气温较高,降水丰沛,石笋的氧碳同位素偏负; ( 2) 6000～5200 a B. P.为季风气候衰退期,在这期间气温和降水都发生了较大变化,气候由温湿变为冷干,石笋氧碳同位素持续偏正; ( 3) 5200～2100aB. P.凉干气候期,这一时期气候基本稳定,东亚季风对气候影响较大,但气温和降水都低于第一个气候稳定期。      

表生环境条件形成的石盐流体包裹体研究进展

系统介绍了近些年来国外在表生环境条件形成的石盐流体包裹体均一温度、水体组分、δD和δ18O同位素、气体成分及微生物等信息提取和应用方面的研究进展。这些研究进展充分表明表生环境条件形成的石盐流体包裹体是目前利用蒸发盐定量获取古气候环境（温度、湿度）参数、揭示海洋和盐湖水体地质历史时期的长期演化以及丰富和深化成盐成矿理论的良好地质载体。分析了我国目前在这一研究领域同国外相比的差距、潜在优势和发展前景。     

我国勘查地球物理的若干进展-1995年

1995年是我国第八个五年计划最后一年。在过去五年中,我国油气地球物理工作稳步增长。三维地震、储层描述和横向预测地球物理技术有长足进展,三维地震叠前深度偏移处理等前沿技术已获应用,直接找油气地球物理技术受到进一步重视,非线性反演及粘弹性、双相、各向异性介质中波传播有关问题成为研究热点。非能源矿产地球物理工作始终处于低谷,但有关技术发展并未停顿。瞬变电磁等方法已基本形成我国自己软硬件配套系统,分布式多道同步电磁采集系统及综合电法工作站等已有可喜成果。对工程和环境地球物理工作日益增长的市场需求带动了有关地球物理技术的发展,但需要系统性重点研究项目的导向和支持。     

以杜诗来评论四川盆地的古今环境变化

杜甫在四川盆地内生活了８年多，留下了许多有关环境地质及生态环境的诗篇。根据杜诗的记述，对比了四川盆地的古今环境变化，指出维护地球上生物的生态平衡，保护人类生存的地质环境已刻不容缓。     

煤中氟的研究进展

在全面综合国内外研究文献的基础上,分析了煤中氟的含量、分布规律、赋存状态以及燃烧释放规律等方面的研究进展和存在的问题。我国煤中氟的研究总体上说滞后于煤中其它某些微量元素（如砷、硒、汞等）的研究。进一步深入研究煤中氟+K313的分布规律、赋存状态、来源及迁移转化规律,是今后煤中氟研究的重点。     

湿地生态过程研究进展

湿地生态过程的研究是湿地研究的核心内容,是研究其物理过程、化学过程和生物过程及其相互关系以及这些过程与湿地功能的关系。介绍湿地生态过程的概念,并对湿地生态过程的三个方面即有机物的生产过程(生物过程)、营养物质循环(化学过程)和能量流动及其水文过程(物理过程)的研究进展进行了述评,并对生物过程、化学过程和物理过程的研究方法进行了剖析,同时对生态过程的研究前景进行了简要分析。     

我国勘查地球物理的若干进展─1994年

1994年,我国固体矿产地球物理工作仍不景气,水文、工程、环境地球物理市场平稳,油气地球物理工作持续增长.陆上三维地震年工作量首次超过一万平方公里.高山、大沙漠地区三维地震采集创造成功经验,地震数据全三维处理、解释技术和软件系统的研究和应用取得显着进展.航空地球物理工作量略有回升.总体上1994年我国各类勘查地球物理方法在“硬件”(仪器设备)方面的新进展相对较少,而在“软件”(方法技术特别是数据处理、解释技术)的研究、应用方面则取得较多重要进展.