干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 库姆塔格沙漠柽柳沙包稳定碳同位素对环境的响应

Arid

	库姆塔格沙漠柽柳沙包稳定碳同位素对环境的响应
	张锦春; 刘淑娟; 唐进年; 孙涛; 丁峰; 袁宏波; 李学敏; 宋德伟; 刘瑞
完成单位	甘肃省治沙研究所
登记(发布)日期	2012
中文摘要	1.课题来源与背景 “库姆塔格沙漠柽柳沙包稳定碳同位素对环境的响应”是国家自然基金委员会于2009年下达的国家地区基金项目,项目编号为40961013,承担单位为甘肃省治沙研究所,执行期限为2010年1月～2012年12月。 2.研究目的与意义项目选取库姆塔格沙漠中典型的柽柳沙包作为研究对象,应用稳定同位素分析技术,提取柽柳沙包枯枝落叶和砂物质富含的环境信息,结合沙包年层计年及地质测年法,通过柽柳沙包沉积年代序列的建立,分析柽柳沙包砂物质组成、粒度特征及其沉积环境演变,研究柽柳沙包稳定碳同位素时空分布及其与气候环境变化的关系;建立柽柳沙包砂物质粒度和稳定同位素数据耦合关系,研究不同环境条件下柽柳沙包形成发育过程,揭示环境变化对柽柳沙包发育的响应机制,为区域荒漠化防治及生态环境建设提供科学的理论依据。 3.主要论点与论据项目分析结果表明： (1)柽柳沙包砂物质粒度组分以细砂、极细砂为主且分选性差,粒径分布偏态多正偏,峰态中等偏窄,属典型风成物沉积。不同柽柳沙包沉积物组成以东部沙包较细,北部沙包较粗。柽柳沙包年层粒度参数变化总体呈现干旱强风、湿润弱风为主的变化模式,干旱强风持续时间长,湿润弱风时间短,并伴随有气候干湿波动变化; (2)柽柳沙包年层中枯枝落叶的分解导致残余的有机质同位素偏重,柽柳枝叶δ13C较沙包年层枯枝δ13C低,说明植物有机质分解过程存在碳同位素分馏现象。不同生境条件下柽柳沙包δ13C受海拔高度影响较为明显,高海拔区植物为增加光合效率,降低了叶肉组织对CO2吸收的限制,造成植物内部CO2分压降低,导致植物叶片δ13C变重; (3)柽柳沙包年层δ13C序列总体呈现平稳下降趋势,这是由于大气CO2浓度的增加对柽柳枝叶13C值产生分馏作用所致;柽柳沙包年层稳定碳同位素分辨率与全球气候变化趋势相一致。近120年的柽柳沙包年层碳同位素分辨率偏高,反映了全球气候变暖影响下干热的气候环境;而偏低的柽柳沙包碳同位素分辨率则反映了工业革命以前气温偏低的冷湿气候环境; (4)不同生境环境下柽柳沙包年层碳同位素分辨率对气候环境要素产生不同的响应。高海拔的山前柽柳沙包碳同位素分辨率与大气湿度、降水、温度相关性显著,分辨率滞后效应明显,表明碳同位素分辨率受多个气候要素的影响;低海拔的干旱沙漠区柽柳沙包碳同位素分辨率对生长季温度、降水特别敏感,分辨率滞后作用不明显; (5)柽柳沙包年层砂物质粒度与稳定碳同位素变化趋势呈明显的线性相关关系,砂物质粒度特征反映的沉积环境与稳定碳同位素组成指示的气候变化趋势基本一致。 4.创见与创新项目采用地学研究手段提取剖面环境信息,并结合稳定同位素技术分析柽沙包形成发育模式及其与气候环境的响应关系,填补库姆塔格沙漠环境演变研究空白。 5.社会经济效益,存在的问题柽柳沙包年代测定的方法较多,其中沙包年层计年法较为准确的计年方法,在环境分析研究中已普遍应用,年层计年法是根据枯枝落叶层和沙层的交替出现而确定,野外取样中发现,柽柳沙包上部发育较晚,年层结构比较清晰,可以根据年层结构确定年代序列,但沙包下部枯枝落叶基本上腐朽分解,年层结构很难确定,可采用地质测年的方法辅助进行年龄的确定,在取样过程中,我们对每个沙包的底部剖面进行了光释光侧年,样品分析过程中发现,沙粒胶结比较严重,可能是碳酸盐或者其他盐类矿物,表明沉积物在埋藏过程中剂量率可能发生了较大的变化,这就严重的影响了OSL年龄的可信度;同时我们也取得了沙包中植物残体物,据分析认为,沙包中的植物残体很年轻,可能是近100-200年以来,这对14C来说也很难得到准确的年代。可见根据年层结构建立的年代序列的方法是比较可靠的,但只能反映近100年左右的沙包沉积特点,不能反映沙包全部的发育过程。因此,我们只对百年尺度的沉积过程进行分析,整个沙包只能对年龄做以估计来大体分析沉积过程。 6.历年获奖情况本项目的成果属于新成果,还没有报奖。 7.成果简介柽柳沙包是库姆塔格沙漠中常见的一种特殊生物地貌类型,主要由柽柳枝叶和风成沙互层堆积而成,记录着柽柳沙包沉积环境的变化过程,对揭示沙包的形成发育及其环境演变具有主要的指导意义。项目应用稳定同位素分析技术,提取柽柳沙包枯枝落叶和沙物质富含的环境信息,结合沙包年层结构及地质测年法,通过柽柳沙包沉积年代序列的建立,分析柽柳沙包沙物质组成、粒度特征及其沉积环境演变,研究柽柳沙包稳定碳同位素时空分布及其与气候环境变化的关系;建立柽柳沙包沙物质粒度和稳定同位素数据耦合关系,研究不同环境条件下柽柳沙包形成发育模式,揭示环境变化对柽柳沙包形成发育的响应机理。为区域荒漠化防治及生态环境建设提供科学的理论依据。
中文关键词	库姆塔格沙漠 ; 柽柳沙包 ; 稳定碳同位素 ; 环境 ; 响应
成果类型	基础理论
中图法分类号	Q948.1
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001564151
来源机构	甘肃省治沙研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243086
推荐引用方式 GB/T 7714	张锦春,刘淑娟,唐进年,等. 库姆塔格沙漠柽柳沙包稳定碳同位素对环境的响应[Z]. 基础理论,2012.