洞穴现代沉积物δ^13C值的生物量效应及机理探讨：以贵州4个洞穴为例

在贵州选择一组植被退化系列的4个洞穴系统（荔波凉风洞、都匀七星洞、镇宁犀牛洞和安顺将军洞）为具体研究对象，对其地表植被生物量、植被和洞穴现代沉积物的δ^13C值进行了对比分析。结果显示洞穴现代沉积物的δ^13C值与生物量有着很强的负相关关系，说明洞穴沉积物的δ^13C值在空间上可能存在生物量效应，与洞穴石笋所揭示的时间序列上的生物量效应相对应。根据已有的数据和认识，推断这种生物量效应主要由地表植被δ^13C值及土壤CO2δ^13C值的微生物作用共同控制：在地表植被生物量较大变化情况下，沉积物δ^13C值的生物量效应主要受植被δ^13C值变化主导；而在地表植被生物量较小变化的情况下，沉积物δ^13C值的生物量效应主要受微生物作用主导，而植被δ^13C值变化的影响相对较弱.

用天然^13C丰度法评估贵州茂兰喀斯特森林区玉米地土壤中有机碳的来源

当森林生态系统转变成农田生态系统时，会把C4植物有机质导入到曾在C3植被下发育的土训中去，使土壤中含有来源不同的土壤有机质，引起碳同位素组成变化。因此，可以利用碳同位素来区分土壤有机质来源，实验结果表明，耕作几十年后原森林土壤有机质的含量仍占有主要地位，来源于原始C3植被的有机碳的比例为66.7％，但容易矿化的、对植物营养有效的有机质含量较低，这与当地的耕作方式有关，需要加强对植物残留物返回土壤工作的管理。

林地变为玉米地后土壤轻质部分有机碳的^13C／^12C比值的变化

为了观察森林生态系统转变为农业生态系统后土壤有机碳的变化，选择贵州喀斯特森林区为研究对象，采集了林地和邻近的玉米地土壤剖面样品，并按土壤密度把土壤样品分级成轻质部分和重质部分。林地和玉米地土壤均为石灰土、玉米地土壤风化相对较强，淋溶严重而贫瘠，并且所返还的植物残留物数量很少。实验结果表明，林地土壤轻质部分的δ＾１３Ｃ值明显低于重质部分，而玉米地土壤轻质部分的δ＾１３Ｃ值明显高于重质部分，说明植物残

贵州花江峡谷区常见乔灌植物叶片δ^13C值对喀斯特石漠化程度的响应

比较典型喀斯特石漠化地区不同等级石漠化类型区植物群落中常见木本植物叶片的δ13C 值,以植物叶片δ13C 值为水分利用效率的指示指标,探讨不同石漠化等级对植物长期水分利用效率的影响。结果显示:各石漠化等级乔灌叶片δ13C 值的范围为- 301280 ‰～ - 251546 ‰,平均值为- 281040 ‰ ±11208 ‰。不同等级石漠化样地上叶片δ13C 值存在显著差异,其中,潜在石漠化样地内叶片δ13C 的平均值显著低于强度、中度、轻度石漠化样地的叶片δ13C 平均值; 而强度、中度及轻度石漠化之间则不存在显著差异。表明荒漠化一旦发生便对植物水分利用效率产生直接影响,而植物生理功能对环境因子改变的适应是敏感、及时的。

喀斯特峡谷区常见植物叶片δ^13C值与环境因子的关系研究

通过对贵州花江峡谷喀斯特石漠化区4种典型石漠化植物群落中11种常见植物种叶片的δ^13C值测定,研究了各植物种对影响植物碳同位素分馏的主要环境因子（土壤储水量、大气相对湿度、光照强度、土壤厚度）的响应,分析了石漠化梯度中不同土层土壤储水量、大气相对湿度、土壤有机质、年均气温、光照强度等环境因子梯度变化与植物叶片δ^13C值的关系。结果表明,大部分物种的δ^13C值对环境因子的变化趋势表现为随环境水分好转呈下降趋势,即水分利用效率下降；也有部分物种呈稳定不变或逆势上升趋势。相关性分析表明,清香木（Pistacia weinmannifolia）、石岩枫（Mallotus repandus）、红背山麻杆（Alchornea trewioides）的主导因子是土层储水量；肾蕨（Nephrolepis cordifolia）、野桐（Mallotus japonicus var。floccosus）的主导因子是土壤厚度；肾蕨、八角枫（Alangium chinense）、构树（Broussonetia papyrifera）的主导因子是光照强度；而广西密花树（Rapanea kwangsiensis）、圆叶乌桕（Sapium rot undifolium）和灰毛浆果楝（Cipadessa cinerascens）则分辨不出主导因子,即环境影响因素更为综合。总体而言,叶片高δ^13C值是对低水分、高光、低资源环境的适应.

喀斯特峡谷石漠化区6种常见植物叶片解剖结构与δ13C值的相关性

测定6种喀斯特峡谷石漠化区常见植物的δ13C值并对相关植物叶片的解剖结构进行分析。结果表明：植物叶片解剖结构的各个特征在种间变化不同步,同化组织越厚,气孔密度越高,下角质层越厚,δ13C值越正。不同植物种对植物δ13C值影响的结构主导因子不同：构树为下角质层厚度,清香木为栅栏与海绵组织厚度比,石岩枫和野桐为栅栏组织厚度,八角枫和红背山麻杆没表现出主导因子。石漠化发生后,叶片结构表现出抗旱性增强、光合速率增加的趋势,同时叶片也表现出随石漠化强度增大δ13C增大的趋势,显示植物的WUE增加.

安图红松树轮稳定δ^13C、δ^18O序列记录的气候变化信

测定了安图红松树轮稳定碳、氧同位素组成。选取与安图县毗邻的敦化市气象记录，分析了气象记录与树轮稳定碳、氧同位素的相关关系，发现红松树轮碳、氧同位素对气候变化均有显著的响应。合成了复合温湿指标（TH），相关分析表明树轮碳、氧同位素对复合温湿指标的响应更加灵敏，而且碳同位素和氧同位素均对5－8月的平均复合温湿指标有显著的响应。建立了碳、氧同位素对气候因子的响应函数，重建了安图地区近2000年来的气候变化。功率谱分析发现碳、氧同位素组成在95％的置信水平上存有准200年、准11年、准4年和准2年的变化周期。前两个周期变化基本上与太阳活动周期变化一致，后两个周期分别对应于“厄尔尼诺现象”和东亚夏季风的“准2年振荡”。

巢湖沉积物δ^13C（org）和δ^15N记录的生态环境演化过程

通过对巢湖2处柱状沉积物样品中δ^13Corg、δ^15N、C/N比值、TOC和TN含量的测定,分析了近百年来巢湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响的湖泊生产力变化和富营养化过程.结果表明,巢湖沉积物有机质的主要来源是水生藻类,陆生有机质的输入量较少,但是城市污染物的输入与农业面源污染的影响是不可忽视的.巢湖沉积物剖面上,δ^13Corg、δ^15N、TOC和TN含量变化按沉积深度可以明显划分为2个阶段：①10 cm以下,H3点δ^13Corg波动在-21.74‰- -19.34‰的范围内,其余数据表现相对平缓,湖泊内的生物物种是固氮植物和非固氮植物共存,2个采样点具有不同的湖泊营养化进程;②10 cm至表层段,2个剖面的δ^13Corg迅速减小,δ^15N、TOC和TN则是显著增大,巢湖闸的建成使得内源营养物质快速积累,湖泊初始生产力水平迅速提高,富营养化加剧.

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.

δ^13C方法在土壤有机质研究中的应用

δ^13C方法是近年来用于土壤有机质动力学研究的一种新方法，该方法除了具有^14C标记法的优点外，还具有无放射性，可以提供长期的标记，并能使所有的土壤有机质组分都能被均匀标记，相对经济、在实验地采样后直接进行研究等特殊优点，从而在土壤有机质及其组分的来源、周转和C3／C4植被的历史变化研究中得到广泛应用。随着该方法的迅速发展以及各种分析δ^13C值技术的不断改进，δ^13C方法在研究土壤过程特别是土壤碳循环中显示出新的活力。为了推动δ^13C方法在国内土壤有机质研究中的应用，本文对影响土壤有机质δ^13C值的因素、国内外近年来该方法在土壤有机质研究中的应用和δ^13C值的分析方法作了较全面的综述.

应用δ^13C值探讨土壤中有机碳的迁移规律

C3植物与C4植物具明显的δ^13C值差异，利用这种特性，选取荔波茂兰喀斯特森林边缘处这个C3植物－C4植物转换生长的地点，分别采集森林与农田各三个剖面的土壤样品，根据测定其土壤总有机碳，不同粒径及不同比重组分的δ^13C值间的相互关系来推导土壤有机碳的若干迁移规律。