田慶春楊太保石培宏

（1.山西師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 山西臨汾 041000；2.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院冰川與生態(tài)地理研究所 蘭州 730000；3.中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 蘭州 730000）

?

可可西里古湖泊沉積物有機(jī)碳δ13C變化特征及其影響因素

田慶春1楊太保2石培宏3

（1.山西師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 山西臨汾 041000；2.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院冰川與生態(tài)地理研究所 蘭州 730000；3.中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 蘭州 730000）

摘 要文章選擇青藏高原腹地可可西里邊緣地區(qū)古湖泊為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)湖泊沉積物有機(jī)碳、氮和粒度等分析，對(duì)中更新世以來(lái)BDQ06孔湖泊沉積物有機(jī)碳同位素的波動(dòng)特征及其影響因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)以湖泊自生植物為主，有機(jī)碳同位素的大小主要指示挺水植物與沉水植物的比例，進(jìn)而指示湖泊水體大小的變化。沉積物C/N值較低時(shí)；碳同位素偏重階段，湖泊沉積物以沉水植物為主，植物主要利用水中溶解的CO2進(jìn)行光合作用，因此有機(jī)碳同位素偏正，指示湖泊水體較大，環(huán)境條件較好；碳同位素偏負(fù)階段，湖泊沉積物以挺水植物和浮游生物為主，植物主要利用大氣中CO2作為碳源，類似于C3植物，碳同位素偏輕，指示湖泊水體較小，氣候偏干。其中在巖芯的部分層位有機(jī)碳δ13C曲線出現(xiàn)幾個(gè)明顯偏低的位置，對(duì)應(yīng)的C/N＞10，說(shuō)明此時(shí)段有大量陸源高等植物進(jìn)入湖泊，并不是由挺水植物和浮游植物所造成的。

關(guān)鍵詞可可西里地區(qū) 湖泊沉積 有機(jī)碳δ13C 影響因素

湖泊沉積物有機(jī)碳同位素在60年代就開(kāi)始用于解釋古氣候古環(huán)境［1-2］。但是關(guān)于有機(jī)碳同位素與古氣候古環(huán)境之間的關(guān)系尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，更多的研究主要集中在溫度與有機(jī)碳δ13C之間的關(guān)系，但不同地區(qū)的湖泊沉積物有機(jī)碳δ13C與溫度之間卻存在正反兩種不同的相關(guān)性［3-4］。然而影響湖泊沉積物有機(jī)碳δ13C值變化的因素除溫度外，還受到有機(jī)質(zhì)來(lái)源、大氣CO2濃度、湖水化學(xué)性質(zhì)、光照條件等因素的影響［3］，甚至沉積條件也會(huì)影響到有機(jī)碳δ13C的值［5-6］。從而造成有機(jī)碳δ13C在解釋陸地湖相沉積記錄的古環(huán)境演化上表現(xiàn)出多解性、復(fù)雜性及混亂性［7-8］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出了多種模式解釋有機(jī)碳δ13C與古氣候的關(guān)系［3］。因此，對(duì)于一個(gè)特定地區(qū)的湖泊來(lái)說(shuō)，不能簡(jiǎn)單套用其它地區(qū)的模式來(lái)解釋有機(jī)碳δ13C與氣候之間的關(guān)系。

青藏高原的形成和隆升對(duì)全球氣候和環(huán)境變化產(chǎn)生了重要的影響和作用，一直以來(lái)都是國(guó)內(nèi)外地理學(xué)研究的熱點(diǎn)之一［9-10］，普遍認(rèn)為青藏高原是氣候變化的敏感區(qū)。胡東生等［11］認(rèn)為對(duì)青藏高原腹地資料的研究有助于對(duì)進(jìn)一步探索青藏高原的科學(xué)奧秘提供新的信息。本文將可可西里地區(qū)作為研究區(qū)，對(duì)該區(qū)古湖泊鉆孔（BDQ06孔）沉積物有機(jī)碳δ13C進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合沉積物其它環(huán)境代用指標(biāo)：粒度、總有機(jī)碳（TOC）及碳氮比（C/N）等進(jìn)行綜合分析，從而探討湖相沉積物有機(jī)碳δ13C的氣候意義，同時(shí)對(duì)影響該區(qū)湖相沉積有機(jī)碳δ13C變化的因素進(jìn)行分析。這對(duì)于利用高原湖泊沉積物有機(jī)碳δ13C恢復(fù)古氣候演變有重要意義。

1 研究區(qū)概況

可可西里地處青藏高原腹地，其范圍主要包括昆侖山以南，烏蘭烏拉山以北，向東達(dá)青藏公路，西抵省界，中部為山地與寬谷盆地相間分布。研究區(qū)主要分布第四紀(jì)晚更新世沖積、洪積和冰水堆積砂礫石層，零星分布一些大湖退縮后殘留的小湖［12］。該地區(qū)面積約達(dá)8.2×105km，海拔高度約在4 800～5 000 m。大氣含氧量?jī)H為海平面含氧量的60％左右，約170 g/ m3，年均氣溫變化在0.0°C～2.0°C，年降水量變化在100～150 mm。現(xiàn)代植被以典型的高寒草原為主。

我們于2006年8月在可可西里東部邊緣的古湖泊（35°13′05″N，93°55′52.2″E）獲得了一段長(zhǎng)106m的高取芯率（90％以上）沉積巖芯BDQ06。鉆孔位置距離青藏公路大約30 km（圖1）。在野外將取出巖芯用塑料布密封，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后對(duì)巖芯按2 cm間距分樣，以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。巖芯深度均為校正到鉆孔的地層深度，0～5 m為湖泊切穿后沉積的砂礫石層，5～106 m巖性主要為淺綠色湖相沉積，其中夾雜部分較薄的氧化色層段。

圖1　BDQ06孔位置示意圖Fig.1 Location of Core BDQ06

2 實(shí)驗(yàn)方法

樣品干燥后進(jìn)行環(huán)境代用指標(biāo)的測(cè)試：粒度和總有機(jī)碳的測(cè)試以10 cm為間距，有機(jī)碳同位素和C/N值按20～50 cm不等間隔取樣，同時(shí)按照10～20 cm間距進(jìn)行古地磁測(cè)試。

粒度分析在蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用Mastersizer2000激光粒度儀（英國(guó)Malvern Instruments公司生產(chǎn)）完成。首先取一定量樣品進(jìn)行前處理，除去樣品中的有機(jī)質(zhì)與碳酸鹽，分別用10％ 的H2O2和10％的HCl。然后加入蒸餾水靜置24小時(shí)，抽去表面清液，加分散劑，超聲震蕩5 min后加入儀器測(cè)試。

總有機(jī)碳（TOC）的測(cè)試在蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法分析［13］。

有機(jī)碳同位素測(cè)試在中科院蘭州地質(zhì)所完成，首先取研磨至80目的樣品3～5 g置于燒杯內(nèi)，加入80 mL稀HCl（濃度為15％），經(jīng)過(guò)多次攪拌以除去樣品中的碳酸鹽，靜置24小時(shí)后用蒸餾水沖洗反應(yīng)完全的樣品至中性，然后將樣品烘干（60℃以下）、研磨過(guò)120目篩。將處理好的樣品放入石英舟內(nèi)，置于800℃真空系統(tǒng)下通氧氣燃燒8～10 min進(jìn)行CO2的制備，CO2氣體通過(guò)酒精液氮和純液氮冷阱進(jìn)行純化收集。最后將純化收集好的CO2氣體送入同位素質(zhì)譜儀（儀器型號(hào)為MAT-252）進(jìn)行碳同位素測(cè)定，結(jié)果以PDB為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試誤差＜0.2‰。C/N值測(cè)試在蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院完成。由德國(guó) Elementar公司生產(chǎn)的Vairo EL元素分析儀測(cè)試完成，標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.1％絕對(duì)誤差。

3 年代確定

BDQ06孔年代框架以磁性地層學(xué)為基礎(chǔ)（圖2）。通過(guò)線性內(nèi)插與外推，建立BDQ06孔的年代框架（圖3）。

4 分析與結(jié)果

湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自內(nèi)源水生植物和湖區(qū)周圍的陸生植物兩個(gè)部分，其中水生植物主要有沉水植物、挺水植物和浮游藻類等［15-16］。不同來(lái)源的有機(jī)質(zhì)其碳δ13C值差別較大，其值的大小與氣候環(huán)境的關(guān)系密切。陸源植物的有機(jī)碳δ13C值取決于流域的植被類型。陸源植物根據(jù)其各自的生理特點(diǎn)分為三種類型：C3、C4及CAM植物。C3植物主要生活在溫度較低、日照不強(qiáng)并且較為濕潤(rùn)的地區(qū)［17］，有機(jī)碳同位素偏輕，δ13C值為-21‰～-33‰，平均值為-27‰左右［2］；C4植物主要分布于日照充足干旱炎熱的地區(qū)［16］，有機(jī)碳同位素偏重，δ13C值為-10‰～-21‰［18-19］；CAM植物主要是一些耐旱植物，像仙人掌之類的植物，這些植物的光合作用可以在極度干旱條件下進(jìn)行。其有機(jī)碳δ13C值波動(dòng)幅度較大，約為-10‰～-30‰［20］。

湖泊內(nèi)源有機(jī)質(zhì)主要為沉水植物、挺水植物和浮游植物。沉水植物光合作用所需CO2主要來(lái)自水中溶解的CO2，其碳同位素偏重，變化范圍為-12‰～-20‰［21］，平均值約為-15‰。而其它兩種水生植物主要利用大氣CO2作為碳源，有機(jī)碳同位素偏輕，通?？杀却髿釩O2偏輕20‰～30‰，部分可低至-35.5‰。這是以大氣二氧化碳作為碳源的植物常見(jiàn)固碳方式［22］。根據(jù)對(duì)沉積物有機(jī)碳研究表明，水生植物C/N值較低，波動(dòng)范圍約5～12之間，一般小于10。而陸源植物的C/N值較高，通常能達(dá)到20～30，部分可以高達(dá)45～50；因此可以通過(guò)C/N值的大小來(lái)輔助判斷湖相沉積物有機(jī)質(zhì)的來(lái)源［2，23］。王建林等［24］利用青藏高原67個(gè)采樣點(diǎn)0～40 cm表層土樣，得出C/N值在高山草原土壤為22.89±11.83，而其他高山、山地的灌叢草甸、草原、半荒漠及荒漠帶的平均C/N值為19.47±9.63；高原東北邊高寒草甸土壤研究結(jié)果也得出C/N值整體大于10［25］，由此可以看出青藏高原地區(qū)陸源植被有機(jī)碳氮比值較高。而通過(guò)對(duì)整個(gè)巖芯分析發(fā)現(xiàn)C/N值整體較低，只有在幾個(gè)部位大于10（圖4），大部分集中在4～8之間，少數(shù)2～4，這與張成君等［6］對(duì)可可西里湖泊表層沉積物研究結(jié)果一致，屬于硅藻和其他藻類。Yu和Kerry［26］通過(guò)對(duì)青海湖底部有機(jī)碳和氮研究認(rèn)為有機(jī)碳和氮隨深度同步變化呈明顯的正相關(guān)，湖泊沉積物源于湖泊自產(chǎn)，而BDQ06孔有機(jī)碳、氮表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)（R2=0.65）。由此可以判斷湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自湖泊的內(nèi)源水生植物。前人研究認(rèn)為地處干旱—半干旱區(qū)的湖泊，湖區(qū)陸源植被不發(fā)育，湖泊沉積物中有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自于湖泊的水生植物，陸生植物較少，有機(jī)碳δ13C值的大小能反映各種水生植物比例，進(jìn)而能指示湖區(qū)氣候環(huán)境的演化。當(dāng)湖泊處于高水位期時(shí)，沉水植物較為發(fā)育，因此在湖泊沉積物中沉水植物所占的比例較大，使有機(jī)碳同位素值偏重；反之，在湖泊低水位期，挺水植物和浮游植物發(fā)育，在湖泊沉積物中挺水植物和浮游植物占較大比重，導(dǎo)致沉積物有機(jī)碳δ13C值偏輕［20，27］。因此通過(guò)有機(jī)碳同位素值的大小可以判斷沉積物中不同來(lái)源有機(jī)質(zhì)所占比重，進(jìn)一步可以反映出湖泊水位的高低以及湖區(qū)氣候的干濕情況，這種情況下可以與沉積物粒度進(jìn)行相互對(duì)比驗(yàn)證［28］。

圖2　BDQ06孔磁性地層與標(biāo)準(zhǔn)磁極性柱［14］對(duì)比Fig.2 Comparison of BDQ06 coremagnetostratigraphy with standard polarity column

圖3　BDQ06孔深度與年代關(guān)系曲線Fig.3 Curve of depth and time correlation in Core BDQ06

根據(jù)BDQ06孔沉積物總有機(jī)碳、碳氮比、有機(jī)碳同位素變化及沉積物粒度的變化特征，將中更新世以來(lái)可可西里BDQ06孔沉積物有機(jī)碳同位素波動(dòng)特征（圖4）及影響因素討論如下：

圖4　BDQ06孔巖性特征與環(huán)境指標(biāo)變化曲線Fig.4 Lithological features and curves of environmental proxies in Core BDQ06

階段5（929～660 ka）：本階段有機(jī)碳同位素偏重，C/N值整體小于10，說(shuō)明沉水植物比較發(fā)育，同時(shí)黏土含量（＜4μm）出現(xiàn)幾個(gè)較高的峰值，說(shuō)明此時(shí)湖泊水體較大。總有機(jī)碳含量也出現(xiàn)兩個(gè)明顯的峰值，說(shuō)明此時(shí)環(huán)境條件較好。研究發(fā)現(xiàn)高寒地區(qū)的湖泊，生物的生長(zhǎng)主要受到溫度的控制，因而在一定程度上沉積物中有機(jī)質(zhì)含量的多少能指示氣溫的變化，總有機(jī)碳含量高對(duì)應(yīng)于暖期，反之為冷期［22，29］。甘孜黃土記錄顯示600 ka前青藏高原相對(duì)較濕，后期變干［30］。黃土記錄也顯示此時(shí)環(huán)境條件較好，夏季風(fēng)較為穩(wěn)定，S8-S6古土壤發(fā)育程度要比S19-S14要好［31］。而此時(shí)西南非洲大陸碳同位素記錄顯示氣候較為濕潤(rùn)［32-33］。

在9 470 cm、9 026 cm及8 300 cm處黏土含量（＜4μm）為峰值指示湖泊水體較大，但此時(shí)的有機(jī)碳同位素偏負(fù)值，對(duì)應(yīng)總有機(jī)碳含量出現(xiàn)兩個(gè)較大且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的峰值，相應(yīng)的C/N為高值段，指示沉積物中有陸生植物進(jìn)入。調(diào)查結(jié)果表明，青藏高原的中北部地區(qū)，海拔高度超過(guò)3 500m的植被類型主要是以C3植物為主的高山草甸［34］，這些較低碳同位素的陸生植物進(jìn)入可能導(dǎo)致沉積物有機(jī)碳δ13C出現(xiàn)低值。因此在這幾個(gè)層位有機(jī)碳δ13C值表現(xiàn)出明顯的低值。總的來(lái)說(shuō)本階段湖泊水體較大，氣候條件較好，陸源植被發(fā)育，因此造成有機(jī)碳δ13C值并未因水位上升沉水植物增加而增大，反而出現(xiàn)降低的趨勢(shì)。主要是由于該段沉積物中陸源高等植物輸入量比較多。

階段4（660～460 ka）：本階段開(kāi)始有機(jī)碳同位素稍偏負(fù)，并逐漸增大，C/N值低于10，只有在后期出現(xiàn)兩個(gè)小的峰值，較低的C/N值指示湖泊沉積物有機(jī)碳主要來(lái)自湖泊的水生植物，本階段總有機(jī)碳含量與上一階段相比有明顯的降低，持續(xù)時(shí)間也比較短，只有在后期出現(xiàn)小峰，黏土含量（＜4μm）與上一階段相比要小，說(shuō)明早期湖泊水體較小，后期湖泊水體呈逐漸增大的趨勢(shì)。后半段有機(jī)碳同位素偏輕，C/N值出現(xiàn)小的峰值，說(shuō)明沉積物有機(jī)質(zhì)的來(lái)源有陸生植物的進(jìn)入，總體來(lái)說(shuō)本段氣候組合表現(xiàn)出溫濕冷干的特征，環(huán)境條件要比前一階段稍差一些，與甘孜黃土記錄相同［30］。其他記錄也顯示此階段環(huán)境條件較差，黃土記錄顯示此時(shí)冬季風(fēng)極其強(qiáng)盛，沙漠大規(guī)模擴(kuò)張［35］。毛烏素沙漠記錄也表現(xiàn)出同樣的結(jié)果［36］。丁仲禮等［37］認(rèn)為青藏高原的隆升可能是造成這次冬季風(fēng)加強(qiáng)、沙漠?dāng)U張的主要原因。

階段3（460～360 ka）：本階段開(kāi)始有機(jī)碳含量為低值，后段略有增大，但整體上來(lái)說(shuō)為低值。C/N值整體上小于10，說(shuō)明陸生植物不太發(fā)育，有機(jī)碳δ13C值表現(xiàn)出低值，說(shuō)明湖泊沉積物以挺水植物和浮游生物為主，指示湖泊水體較小，黏土含量（＜4μm）也為低值，同樣也指示湖泊水體不是太大；總體來(lái)說(shuō)此階段湖泊水體較小、氣候稍干。青藏高原東南部的若爾蓋盆地記錄顯示 480～160 ka環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橼吚溱吀桑?8］；蘇北盆地興化1孔孢粉和磁化率曲線反映此段氣候偏冷［39］。本階段氣候變得趨冷趨干可能與青藏高原構(gòu)造隆升的累計(jì)效應(yīng)有關(guān)［40-44］。

階段2（360～160 ka）：本階段環(huán)境指標(biāo)的波動(dòng)幅度較大，總有機(jī)碳出現(xiàn)幾個(gè)較大的峰值，但持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，而與總有機(jī)碳峰值相對(duì)應(yīng)的C/N值較高，說(shuō)明這些時(shí)段出現(xiàn)短暫的高溫期，本段氣候波動(dòng)較為頻繁；黏土含量（＜4μm）波動(dòng)頻繁，呈增大趨勢(shì)，指示湖水波動(dòng)增大。有機(jī)碳同位素呈現(xiàn)出偏重的趨勢(shì)，其中幾個(gè)明顯的低值與C/N的高值相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明沉積物中可能有陸源植物的進(jìn)入，總體來(lái)說(shuō)本階段氣候表現(xiàn)出暖濕冷干的特征，但波動(dòng)頻繁、幅度較大。可能與此時(shí)高原隆升放大效應(yīng)有關(guān)［45］，青藏高原東南部的若爾蓋盆地沉積物記錄也顯示此時(shí)環(huán)境波動(dòng)較為強(qiáng)烈、幅度較大［38，46］。

階段1（160～5 ka）：本階段各環(huán)境指標(biāo)的波動(dòng)都較小，總有機(jī)碳出現(xiàn)幾個(gè)小的峰值，C/N值小于10，說(shuō)明該階段湖區(qū)的陸生植物不太發(fā)育，環(huán)境較差；有機(jī)碳δ13C值的波動(dòng)也較為頻繁，在120～80 ka段同位素值偏負(fù)，同時(shí)黏土含量（＜4μm）為高值，說(shuō)明此時(shí)湖泊水體較大，對(duì)應(yīng)于MIS5的暖濕氣候。在40 ka左右有機(jī)碳同位素偏負(fù)，黏土含量（＜4μm）出現(xiàn)一個(gè)小的峰值，說(shuō)明湖泊水體出現(xiàn)過(guò)短暫增大，C/N值較小，有機(jī)質(zhì)以挺水植物和浮游生物為主。三寶洞石筍氧同位素記錄顯示在MIS3階段夏季風(fēng)強(qiáng)度要明顯增強(qiáng)［47-48］。施雅風(fēng)等［49］研究結(jié)果顯示MIS3階段青藏高原出現(xiàn)特強(qiáng)夏季風(fēng)。1萬(wàn)年以來(lái)總有機(jī)碳、黏土含量（＜4μm）都呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)，顯示溫度升高及湖泊水體增大，可能與進(jìn)入全新世氣候暖濕程度增加有關(guān)。

5 結(jié)論

通過(guò)分析可以看出湖泊沉積物有機(jī)碳δ13C可以指示環(huán)境的變化，并能和其它環(huán)境指標(biāo)相互印證，地處青藏高原腹地的可可西里地區(qū)，氣候寒冷干燥，陸源植被不太發(fā)育，因此湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自湖泊自生植物，有機(jī)碳δ13C波動(dòng)幅度能指示湖泊水位的大小，主要得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）湖泊沉積物有機(jī)C/N值整體較低，只有部分層位出現(xiàn)幾個(gè)高值，說(shuō)明湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于湖泊自生生物。

（2）沉積物C/N值較低的時(shí)段，有機(jī)碳δ13C波動(dòng)幅度較大，于-30.2‰～25.2‰之間，湖泊沉積物以湖泊自生植物為主，碳同位素偏重階段，湖泊沉積物以沉水植物為主。植物主要利用水中溶解的CO2進(jìn)行光合作用，因此有機(jī)碳同位素偏正。碳同位素偏負(fù)階段，湖泊沉積物以挺水植物和浮游生物為主。

（3）沉積物C/N比值較高的時(shí)段，有機(jī)碳δ13C明顯偏負(fù)，可能是由于該段陸源高等植物輸入量較高所致。

致謝感謝青海師范大學(xué)鄂崇毅老師參與野外采樣工作，感謝蘭州地質(zhì)研究所楊輝老師、劉艷老師在同位素測(cè)試過(guò)程中提供的幫助，感謝編輯和審稿專家提出的意見(jiàn)和建議！

參考文獻(xiàn)（References）

1 Dana S，Deevey E S.Carbon-13 in lakewaters，and its possible bearing on paleolimnology［J］.American Journal of Science，1960，258A：253-272.

2 Degens D T.Biogeochemistry of stable carbon isotopes［M］//Eglinton G，Murphy M T J.Organic Geochemistry.Berlin：Springer，1969：304-329.

3 余俊清，王小燕，李軍，等.湖泊沉積有機(jī)碳同位素與環(huán)境變化的研究進(jìn)展［J］.湖泊科學(xué)，2001，13（1）：72-78.［Yu Junqing，Wang Xiaoyan，Li Jun，etal.Paleoenvironmental interpretations on organic carbon isotopic records from lake sediments：A critique［J］.Journal of Lake Sciences，2001，13（1）：72-78.］

4 吳敬祿，Luecke A，李世杰，等.興措湖沉積物有機(jī)碳及其同位素記錄揭示的近代氣候與環(huán)境［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2000，20 （4）：37-42.［Wu Jinglu，Luedke A，Li Shijie，et al.Modern climatic signals from records of contents of TOC andδ13Corgin the Xingcuo Lake sediments in eastern Tibetan Plateau，China［J］.Marine Geology and Quaternary Geology，2000，20（4）：37-42.］

5 吳敬祿，王蘇民.湖泊沉積物中有機(jī)質(zhì)碳同位素特征及其古氣候［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1996，16（2）：103-109.［Wu Jinglu，Wang Sumin.Climate versus changes inδ13C values of the organicmatter in lake sediments［J］.Marine Geology&Quaternary Geology，1996，16（2）：103-109.］

6 張成君，張菀漪，樊榮，等.湖泊環(huán)境早期成巖作用對(duì)沉積物中有機(jī)質(zhì)C/N和碳同位素組成的影響［J］.地球環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，3（4）：1005-1012.［Zhang Chengjun，Zhang Wanyi，F(xiàn)an Rong，et al.Early diagenesis impacting C/N and organic isotopic compositions in the lacustrince sediments［J］.Journal of Earth Environment，2012，3（4）：1005-1012.］

7 沈吉，王蘇民，羊向東.湖泊沉積物中有機(jī)碳穩(wěn)定同位素測(cè)定及其古氣候環(huán)境意義［J］.海洋與湖泊，1996，27（4）：400-404.［Shen Ji，Wang Sumin，Yang Xiangdong.Measurement of organic carbon stable isotope in lacustrine sediments and its significance on paleoclimate and environment［J］.Oceanologia et Limnologia Sinica，1996，27（4）：400-404.］

8 劉強(qiáng)，劉嘉麒，陳曉雨，等.18.5kaB.P.以來(lái)東北四海龍灣瑪珥湖全巖有機(jī)碳同位素記錄及其古氣候環(huán)境意義［J］.第四紀(jì)研究，2005，25（6）：711-721.［Liu Qiang，Liu Jiaqi，Chen Xiaoyu，et al.Stable carbon isotope record ofbulk organicmatter from the Sihailongwan Maar Lake，Northeast China during the past 18.5ka［J］.Quaternary Sciences，2005，25（6）：711-721.］

9 李吉均，方小敏，潘保田，等.新生代晚期青藏高原強(qiáng)烈隆起及其對(duì)周邊環(huán)境的影響［J］.第四紀(jì)研究，2001，21（5）：381-391.［Li Jijun，F(xiàn)ang Xiaomin，Pan Baotian，et al.Late Cenozoic intensive uplift of Qinghai-Xizang Plateau and its impacts on environments in surrounding area［J］.Quaternary Sciences，2001，21（5）：381-391.］

10 施雅風(fēng)，李吉均，李炳元，等.晚新生代青藏高原的隆升與東亞環(huán)境變化［J］.地理學(xué)報(bào)，1999，54（1）：10-20.［Shi Yafeng，Li Jijun，Li Bingyuan，et al.Up lift of the Qinghai-Xizang（Tibetan）Plateau and East Asia environmental change during Late Cenozoic［J］.Acta Geographica Sinica，1999，54（1）：10-20.］

11 胡東生，張華京，李炳元，等.青藏高原腹地湖泊沉積序列與古氣候變化［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2000，74（4）：363-370.［Hu Dongsheng，Zhang Huajing，Li Bingyuan，etal.Lacustrine sedimentary sequences and palaeoclimatic change in the hinterland of the Qinghai-Tibet Plateau［J］.Acta Geologica Sinica，2000，74（4）：363-370.］

12 張以茀，鄭祥身.青?？煽晌骼锏貐^(qū)地質(zhì)演化［M］.北京：科學(xué)出版社，1996：9-15.［Zhang Yifu，Zheng Xiangshen.Geological Evolution of the Kekexili Region of Qinghai［M］.Beijing：Science Press，1996：9-15.］

13 Chen FH，Bloemendaol J，Zhang P Z，et al.An 800 ky proxy record of climate from lake sediments of the Zoige Basin，eastern Tibetan Plateau［J］.Palaeogeography，Palaeoclimatology，Palaeoecology，1999，151（4）：307-320.

14 Cande SC，KentD V.Revised calibration of the geomagnetic polarity timescale for the Late Cretaceous and Cenozoic［J］.Journal of Geophysical Research，1995，100（B4）：6093-6095.

15 Stuiver M.Climate versus changes in13C content of the organic component of lake sediments during the Late Quaternary［J］.Quaternary Research，1975，5（2）：251-262.

16 Krishnamurthy R V，Bhattacharya S K，Kusumgar S.Palaeoclimatic changes deduced from13C/12C and C/N ratios of Karewa lake sediments，India［J］.Nature，1986，323（6084）：150-152.

17 吳乃琴，呂厚遠(yuǎn)，聶高眾，等.C3、C4植物及其硅酸體研究的古生態(tài)意義［J］.第四紀(jì)研究，1992（3）：241-249.［Wu Naiqin，Lü Houyuan，Nie Gaozhong，et al.The study of phytoliths in C3and C4grasses and its paleoecological significance［J］.Quaternary Sciences，1992（3）：241-249.］

18 Bischoff J L，Cummins K.Wisconsin glaciation of the Sierra Nevada （79，000-15，000yr B.P.）as recorded by rock flour in sediments of Owens Lake，California［J］.Quaternary Research，2001，55（1）：14-24.

19 張恩樓，沈吉，王蘇民，等.青海湖近900年來(lái)氣候環(huán)境演化的湖泊沉積記錄［J］.湖泊科學(xué)，2002，14（1）：32-38.［Zhang Enlou，Shen Ji，Wang Sumin，et al.Climate and environment change during the past 900 years in Qinghai Lake［J］.Journal of Lake Science，2002，14（1）：32-38.］

20 張成君，陳發(fā)虎，施祺，等.西北干旱區(qū)全新世氣候變化的湖泊有機(jī)質(zhì)碳同位素記錄——以石羊河流域三角城為例［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2000，20（4）：93-97.［Zhang Chengjun，Chen Fahu，Shi Qi，et al.Carbon isotopic records of lake organic matter during Holocene climatic variations in the arid semiarid areas of Northwest China-Taking Sanjiaocheng in the drainage area of the Shiyang River as an example［J］.Marine Geology&Quaternary Geology，2000，20 （4）：93-97.］

21 Pearson F JJr，Coplen T B.Stable isotope studies of lakes［M］//Lerman A.Lakes：Chemistry，Geology，Physics.New York：Springer，1978：325-339.

22 陳敬安，萬(wàn)國(guó)江，汪福順，等.湖泊現(xiàn)代沉積物碳環(huán)境記錄研究［J］.中國(guó)科學(xué)（D輯）：地球科學(xué)，2002，32（1）：73-80.［Chen Jing'an，Wan Guojiang，Wang Fushun，etal.Environmental recordsof carbon in recent lake sediments［J］.Science China（Series D），2002，32（1）：73-80.］

23 Smith B N，Epstein S.Two categories of13C/12C ratios for higher plants［J］.Plant Physiology，1971，47（3）：380-384.

24 王建林，鐘志明，王忠紅，等.青藏高原高寒草原生態(tài)系統(tǒng)土壤碳氮比的分布特征［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（22）：6678-6691.［Wang Jianlin，Zhong Zhiming，Wang Zhonghong，et al.Soil C/N distribution characteristics of alpine steppe ecosystem in Qinhai-Tibetan Plateau［J］.Acta Ecologica Sinica，2014，34（22）：6678-6691.］

25 李世卿，王先之，郭正剛，等.短期放牧對(duì)青藏高原東北邊緣高寒草甸土壤及微生物碳氮含量的影響［J］.中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2013，35 （1）：55-60.［Li Shiqing，Wang Xianzhi，Wang Zhenggang，et al. Effects of short-term grazing on C and N content in soil and soilmicrobe in alpinemeadow in the north-eastern edge of the Qinghai-Tibetan Plateau［J］.Chinese Journalof Grassland，2013，35（1）：55-60.］

26 Yu JQ，Kelts K R.Abrupt changes in climatic conditions across the late-glacial/Holocene transition on the N.E.Tibet-Qinghai Plateau：evidence from Lake Qinghai，China［J］.Journal of Paleolimnology，2002，28（2）：195-206.

27 王國(guó)安.穩(wěn)定碳同位素在第四紀(jì)古環(huán)境研究中的應(yīng)用［J］.第四紀(jì)研究，2003，23（5）：471-484.［Wang Guoan.Application of stable carbon isotope for paleoenvironmental research［J］.Quaternary Sciences，2003，23（5）：471-484.］

28 郭蘭蘭，馮兆東，李心清，等.鄂爾多斯高原巴汗淖湖泊記錄的全新世氣候變化［J］.科學(xué)通報(bào)，2007，52（5）：584-590.［Guo Lanlan，F(xiàn)eng Zhaodong，Li Xingqing，et al.Holocene climatic and environmental changes recorded in Baahar Nuur lake core in the Ordos Plateau，Inner Mongolia of China［J］.Chinese Science Bulletin，2007，52（5）：584-590.］

29 李清，康世昌，張強(qiáng)弓，等.青藏高原納木錯(cuò)湖近150年來(lái)氣候變化的湖泊沉積記錄［J］.沉積學(xué)報(bào)，2014，32（4）：584-590.［Li Qing，Kang Shichang，Zhang Qianggong，et al.A 150 year climate change history reconstructed by lake sediment of Nam Co，Tibetan Plateau［J］.Acta Sedimentologica Sinica，2014，32（4）：584-590.］

30 方小敏，陳富斌，施雅風(fēng)，等.甘孜黃土與青藏高原冰凍圈演化［J］.科學(xué)通報(bào)，1996，41（20）：1865-1867.［Fang Xiaomin，Chen Fubin，Shi Yafeng et al.Ganzi loess and maxium glaciations on the Qinghai-Xi（Tibetan）Plateau［J］.Chinese Science Bulletin，1996，41（20）：1865-1867.］

31 郝青振，郭正堂.1.2Ma以來(lái)黃土—古土壤序列風(fēng)化成壤強(qiáng)度的定量化研究與東亞夏季風(fēng)演化［J］.中國(guó)科學(xué)（D輯）：地球科學(xué)，2001，31（6）：520-528.［Hao Qingzhen，Guo Zhengtang.Quantitative measurements on the paleo-weathering intensity of the loess-soil sequences and implication on paleomonsoon［J］.Science China（Seri. D）：Earth Sciences，2001，31（6）：520-528.］

32 Schefu?E，Sinninghe DamstéJS，Jansen JH F.Forcing of tropical Atlantic sea surface temperatures during themid-Pleistocene transition ［J］.Paleoceanography，2004，19：PA4029，doi：10.1029/ 2003PA000892.

33 Schefu?E，Schouten S，Jansen JH F，et al.African vegetation controlled by tropical sea surface temperatures in themid-Pleistocene period［J］.Nature，2003，422（6930）：418-421.

34 呂厚遠(yuǎn)，顧兆炎，吳乃琴，等.海拔高度的變化對(duì)青藏高原表土δ13Corg的影響［J］.第四紀(jì)研究，2001，21（5）：399-406.［Lv Houyuan，Gu Zhaoyan，Wu Naiqin，etal.Effect of altitude on the organic carbon-isotope composition of modern surface soils from Qinghai-Xizang Plateau［J］.Quaternary Sciences，2001，21（5）：399-406.］

35 鄔光劍，潘保田，管清玉，等.中更新世全球最大冰期與中國(guó)沙漠?dāng)U張［J］.冰川凍土，2002，24（5）：544-549.［Wu Guangjian，Pan Baotian，Guan Qingyu，et al.Themaximum glaciation and desert expansion in China during MIS 16［J］.Journal of Glaciology and Geocryology，2002，24（5）：544-549.］

36 Ding Z L，Derbyshire E，Yang SL，etal.Stepwise expansion of desert environment across northern China in the past3.5Ma and implications formonsoon evolution［J］.Earth and Planetary Science Letters，2005，237（1/2）：45-55.

37 丁仲禮，孫繼敏，劉東生.上新世以來(lái)毛烏素沙地階段性擴(kuò)張的黃土—紅粘土沉積證據(jù)［J］.科學(xué)通報(bào)，1999，44（3）：324-326.［Ding Zhongli，Sun Jimin，Liu Dongsheng.A sedimentological proxy indicator linking changes in loess and deserts in the Quaternary［J］.Chinese Science Bulletin，1999，44（2）：324-326.］

38 Xue B，Wang SM，Xia W L，et al.The uplifting and environmental change of Qinghai-Xizang（Tibetan）Plateau in the past 0.9 Ma inferred from core RM of Zoige Basin［J］.Science in China Series D：Earth Sciences，1998，41（2）：165-170.

39 孟景聞.蘇北盆地興化1孔元素反映的中更新世以來(lái)的環(huán)境變化［D］.南京：南京師范大學(xué)，2007.［Meng Jingwen.Element records of environment change in the past 780ka from the No.1 borehole sediments of Xinghua，northern Jiangsu Basin，China［D］.Nanjing：Nanjing Normal University，2007.］

40 Manabe S，Terpstra T B.The effects ofmountains on the general circulation of the atmosphere as identified by numerical experiments［J］. Journal of Atmospheric Science，1974，31（1）：3-42.

41 葉篤正，高由禧.青藏高原氣象學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，1979：1-278.［Ye Duzheng，Gao Youxi.Meteorology of Qinghai-Xizang Plateau［M］.Beijing：Science Press，1979：1-278.］

42 Manabe S，Broccoli A J.Mountains and arid climates ofmiddle latitudes［J］.Science，1990，247（4939）：192-195.

43 Kutzbach JE，PrellW L，Ruddiman W F.Sensitivity of Eurasian climate to surface upliftof the Tibetan Plateau［J］.The Journalof Geology，1993，101（2）：177-190.

44 Liu X D，Dong BW.Influence of the Tibetan Plateau uplifton the A-sian monsoon-arid environment evolution［J］.China Science Bulletin，2013，58（34）：4277-4291，doi：10.1007/s11434-013-5987-8.

45 Liu X D，kutzbach JE，Liu Z，etal.The Tibetan Plateau as amplifier of orbital-scale variability of the East Asian monsoon［J］.Geophysical ResearchLetters，2003，30（16）：1839，dio：10.1029/ 2003GL017510.

46 吳敬祿，王蘇民.若爾蓋盆地RM孔自生碳酸鹽δ18O、δ13C記錄所揭示的環(huán)境演化特征［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1997，17 （4）：63-71.［Wu Jinglu，Wang Sumin.Environmental characteristics showed byδ18O andδ13C of authicarbonate in Core RM from ZoigeBasin［J］.Marine Geology&Quaternary Geology，1997，17（4）：63-71.］

47 Wang Y J，Cheng H，Edwards R L，et al.Millennial-and orbitalscale changes in the East Asian monsoon over the past 224，000 years ［J］.Nature，2008，451（7182）：1090-1093.

48 Cheng H，Edwards R L，Broecker W S，et al.Ice age terminations ［J］.Science，2009，326（5950）：248-251.

49 施雅風(fēng)，劉曉東，李炳元，等.距今40～30 ka青藏高原特強(qiáng)夏季風(fēng)事件及其與歲差周期關(guān)系［J］.科學(xué)通報(bào)，1999，44（14）：1475-1480.［Shi Yafeng，Liu Xiaodong，Li Bingyuan，et al.A very strong summermonsoon event during 30-40 kaBP in the Qinghai-Xizang（Tibet）Plateau and its relation to precessional cycle［J］.Chinese Science Bulletin，1999，44（14）：1475-1480.］

Variation Characteristics and Influencing Factors of Organic Carbon Isotope from Palaeolake Sediments in Hoh Xil Area

TIAN QingChun1YANG TaiBao2SHIPeiHong3
（1.College of Geographical Science，Shanxi Normal University，Linfen，Shanxi 041000，China；2.Institute of Glaciology and Ecogeography，College of Earth and Environmental Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China；3.Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Institute，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China）

Abstract：A multiproxy record，including grain size，organic carbon and nitrogen，and the stable isotope compositions of organic carbon（δ13C）obtained from Core BDQ06 in themarginal Hoh Xil area，Tibet Plateau，provided evidence for climate change sincemid-Pleistocene.The influencing factors and variation characteristics of organic carbon isotopewere reviewed.The organic carbon content is controlled by autophyte from lake.The variation of organic carbon isotope ismainly related to the ratio of emergent plant to submerged plant，indicating fluctuation of lake level.Variations of theδ13C can be used to estimate various sources of organicmatter in the aquatic environment.The higherδ13C values and lower C/N ratios show the dominance of the submerged plant in the lake，and may reflect higher lake level and more moderate climate.The lowerδ13C values is attributed to contributor of emergent aquatic plant and planktont，which used atmospheric CO2for photosynthesis，indicating lower lake level and drier climate.Additionally，in certain phases，lowerδ13C values corresponding to the C/N ratios ofmore than 10 may be related to the input of terrestrial higher plant.

Key words：Hoh Xil area；lake sediments；stable isotope compositions of organic carbon（δ13C）；influencing factors

第一作者簡(jiǎn)介田慶春 男 1982年出生 博士研究生 講師 湖泊沉積與環(huán)境演變 E-mail：tianqch2006@126.com

中圖分類號(hào)P932

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)：1000-0550（2016）02-0260-08

doi：10.14027/j.cnki.cjxb.2016.02.005

收稿日期：2015-04-09；收修改稿日期：2015-05-19

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（40871057）［Foundation：National Natural Science Foundation of China，No.40871057］