干旱-半干旱地区植物有机组分氢同位素组成对土壤水分条件的效应探讨

近年来，随着高温裂解-同位素质谱技术的建立，有机分子生物标记物氢同位素的陆地古环境示踪研究迅速发展，其中一个重要的内容是利用陆地植物叶蜡组分的氢同位素研究过去干湿、降水、海拔高度变化等历史记录。本申请拟通过详细研究不同生态环境条件下陆地植物氢同位素组成和分布特征，探讨不同植物类型氢同位素与大气降水和土壤水氢同位素组成的关系，帮助理解沉积物有机分子生物标记物（如源于植物叶蜡的正构烷烃组分或脂肪酸组分）氢同位素组成环境意义和机制。特别是对大气降水和土壤水的氢同位素受蒸发作用影响较大的相对干旱的地区。这些地区植物的氢同位素与大气降水或土壤水的关系可能要更复杂，但对现代生态系统氢同位素的研究是将这个指标应用到古环境研究的重要前提。本申请所涉及的问题是目前国际上植物叶蜡正构烷烃氢同位素在古环境研究中亟待认识的重要内容，将为利用陆地沉积物叶蜡正构烷烃组分氢同位素示踪古环境变化提供合理的地球化学解释。

1，本项目基本按照原设计方案进行。在有机单体氢同位素分析方法和叶蜡氢同位素分馏机理方面均取得了一些研究成果。目前，一些结果已经被发表，有些正在整理和讨论中。.2，取得的研究成果.a, 我们通过对以往研究结果的对比发现，目前在国际上对单体氢同位素测定存在较大的不确定性，这将在很大层度上影响氢同位素组成与环境关系的研究。针对这个问题，我们深入研究了单体氢同位素测定过程的影响因素，通过改进实验技术提高了氢同位素分析的准确度,其结果对有机分子化合物氢同位素地球化学研究提供了必要的基础。该研究结果已经在Rapid Communications in Mass Spectrometry (2012a，2012b) 上发表.b, 通过对太白山现代植物和土壤叶蜡氢同位素的调查结果，我们发现显示木本植物和草本植物的δDwax值随海拔变化存在明显的差异。但木本植物δD值比草本植物偏正，表明它们各自对随海拔高度降水同位素变化有不同的响应。该研究结果已经在Organic geochemistry (2011a) 上发表。.c, 同样。我们对贡嘎山调查也发现相似的现象。该研究结果发表在《第四纪研究》 (2011) 。.d, 我们对北欧(Sweden和Finland)、北美(Alaska和Canadian Arctic)的现代植物氢同位素研究，进一步证实了植物类型对植物叶蜡氢同位素组成的影响。该研究结果也在Organic geochemistry (2011b) 上发表。.e, 通过对青海湖现代沉积物、水生生物、陆地植物和土壤氢同位素系统研究，讨论了青海湖沉积物正构烷烃和脂肪酸氢同位素组成与物源的关系。该研究结果在Organic geochemistry (2012) 上发表。.f, 通过对青藏高原不同湿度条件下现代植物和土壤叶蜡正构烷烃氢同位素研究，讨论土壤水分条件对植物氢同位素的影响程度；通过对两个地点现生植物土壤水、根部水、叶片水、叶片和土壤叶蜡正构烷烃氢同位素研究，讨论植被类型（木本和草本）植物叶蜡氢同位素差异的机制；这些工作目前正在进行，部分结果正在投稿和论文撰写中。