库姆塔格沙漠柽柳沙包稳定碳同位素对环境的响应

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。

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，具有清晰的砂物质和枯枝落叶互层组成的年层结构，记录着沙漠环境变化信息，对揭示沙包的形成发育及区域环境演变具有重要的指导意义。本项目应用稳定同位素分析技术，提取了库姆塔格沙漠柽柳沙包砂物质和枯枝落叶富含的环境信息，采用年层环境分析法建立了4个典型柽柳沙包沉积年层序列，进行柽柳沙包年层砂物质粒度特征及枯枝落叶稳定碳同位素组成分析，探讨柽柳沙包沉积过程及其反映的气候环境变化。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δ13C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。