2020, Vol.40
2 中国科学院新疆生态与地理研究所, 中国科学院中亚生态与环境研究中心, 新疆 乌鲁木齐 830011)
作为分布较为广泛的陆相沉积载体，泥炭是古气候研究、尤其是全新世古气候研究的常用材料[1~3]。相对而言，泥炭具有以下天然优势：1)沉积速率较高，易于形成较高分辨率的代用指标序列；2)富含植物残体等有机质，易于通过AMS 14C等测年方法获得高精度的年代序列；3)因富含有机质而特别适合开展有机地球化学和同位素地球化学方面的研究[4]。
泥炭α纤维素(后文的纤维素均指α纤维素)稳定碳同位素(δ13Ccell)是开展泥炭古气候研究的常用代用指标。这是由于纤维素分子式固定、成分简单、结构清晰，且在沉积过程中，碳链上的C原子不与外界发生交换，本身的分解也不会改变其固有的δ13Ccell值，亦即沉积后的地质改造作用不改变其沉积时的δ13Ccell值，从而能够反映其原始沉积时所记录的气候环境信息[5~6]。
我国已有数个地点报道了全新世泥炭δ13Ccell记录，包括青藏高原东北部的红原泥炭[7~8]，北疆阿勒泰山地的哈拉沙子泥炭[9]、大黑泥炭[10]和那仁夏泥炭[11]，青藏高原东部的越西泥炭[12]，华中的神农架大九湖泥炭[13]，东北的哈尼泥炭[14~15]，以及天山北麓临近乌鲁木齐的柴窝堡泥炭[16]，这些地点的空间分布如图 1所示。无论是这些记录本身，还是对这些记录的古气候解译，均存在较为明显的差异。比如：来自红原[7]和哈拉沙子[9]的δ13Ccell记录在全新世期间都具有较为明显的长期偏正变化趋势，而与哈拉沙子临近的大黑[10]和那仁夏[11]的δ13Ccell记录在全新世期间的长期变化趋势则不甚明显；而除了哈拉沙子δ13Ccell记录被解译为夏季温度代用指标[9]，其他δ13Ccell记录都被解译为湿度变化代用指标。对这些记录进行详细的对比分析，查找造成这些差异的可能原因，对于理解和认识泥炭δ13Ccell代用指标，具有科学意义；长远来看，对于准确重建和正确认识全新世古气候历史，也具有潜在科学价值。
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图 1 我国全新世泥炭δ13Ccell记录研究地点的空间分布 Fig. 1 Spatial distribution of the Chinese Holocene peat δ13Ccell study sites |
我国已报道的全新世泥炭δ13Ccell记录的相关信息，总结如表 1。表 1空间上涵括了我国的季风气候区(包括东亚季风区和印度季风区)和内陆干旱区，其中，越西[12]和大九湖[13]的δ13Ccell记录覆盖了约15 cal.ka B.P.以来的时段，柴窝堡[16]和那仁夏[11]的δ13Ccell记录覆盖了约8.5 cal.ka B.P.以来的时段，其他地点的泥炭δ13Ccell记录基本都覆盖了约12~11 cal.ka B.P.以来的时段。方便起见，我们统一对约12 cal.ka B.P.以来的δ13Ccell记录进行对比分析(图 2)。约12 cal.ka B.P.以来的时段内，这些δ13Ccell记录的AMS 14C年代数据，除大九湖[13]为7个、那仁夏[11]和哈尼[14]为9个以外，其他都在12个以上(意味着平均每1000年有1个年代控制点)，哈拉沙子[9]更是达到了22个，这体现了泥炭岩芯的良好测年潜力(表 1和图 2)。除那仁夏[11]所用测年材料为泥炭全样外，其他地点所用测年材料均为泥炭全样纤维素(表 1)。这些泥炭δ13Ccell记录的平均年代分辨率在20~50 a/样之间，显示了泥炭岩芯获取相对较高分辨率记录的良好潜力(表 1)。这些泥炭岩芯的长度差别很大，最短的只有1.8 m(大黑[10])，最长的约8 m(哈尼[14~15])，显示了不同地点的泥炭沉积速率，具有显著差别(表 1)。从气候背景来看，除越西地区年均温达到了13 ℃(原文表述为越西地区，非越西泥炭地[12])，其他地点的年均温基本都在7 ℃以下，其中阿勒泰山地的大黑[10]、那仁夏[11]和哈拉沙子[9]的年均温都在0 ℃以下；除内陆干旱区的柴窝堡[16]的年降水量只有250 mm，其他地点的年降水量基本都在600~700 mm以上，大九湖[13]更是达到了约1600 mm。这显然与泥炭发育所需的低温、高湿的环境条件一致(表 1)。从海拔高度来看，多数地点的海拔高度集中在约1700~2500 m之间，红原[7~8]的海拔最高(约3466 m)，哈尼[14~15]的海拔较低(约900 m)；柴窝堡[16]的海拔也相对比较低，约1090 m(表 1)。从泥炭地所处植被类型来看，海拔相对较高的红原[7~8]和哈拉沙子[9]处在亚高山草甸草原和高山草地植被带；而柴窝堡[16]由于处在内陆干旱地区的小型盆地当中，受局地相对较少的降水(年降水约250 mm)影响，处在荒漠草原植被带当中；其他地点则都处在森林植被带或者林草交互植被带(表 1)。
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表 1 我国全新世泥炭δ13Ccell记录相关信息总结 Table 1 Summary of the relevant information about the Holocene peat δ13Ccell records from China |
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图 2 我国全新世泥炭δ13Ccell记录对比 (a)红原木里苔草δ13Ccell记录[7]；(b)红原泥炭全样δ13Ccell记录[7]；(c)哈拉沙子泥炭全样δ13Ccell记录[9]；(d)大黑泥炭全样δ13Ccell记录[10]；(e)越西泥炭全样δ13Ccell记录[12]；(f)那仁夏泥炭全样δ13Ccell记录[11]；(g)大九湖泥炭全样δ13Ccell记录[13]；(h)哈尼泥炭全样δ13Ccell记录[14]；(i)柴窝堡泥炭全样δ13Ccell记录[16] Fig. 2 Comparison of the Holocene peat δ13Ccell records from China. (a) δ13Ccell record of residues from Carex mulieensis from Hongyuan peatland[7]; (b) Bulk peat sample δ13Ccell record from Hongyuan peatland[7]; (c) Bulk peat sample δ13Ccell record from Sahara sand peatland[9]; (d) Bulk peat sample δ13Ccell record from Big Black peatland[10]; (e) Bulk peat sample δ13Ccell record from Yuexi peatland[12]; (f) Bulk peat sample δ13Ccell record from Narenxia peatland[11]; (g) Bulk peat sample δ13Ccell record from Dajiuhu peatland[13]; (h) Bulk peat sample δ13Ccell record from Hani peatland[14]; (i) Bulk peat sample δ13Ccell record from Chaiwobu peatland[16] |
上述记录中，除大九湖[13] δ13Ccell记录有极少数部分数据偏正于-24 ‰、处于-24 ‰与-23 ‰之间外；其他所有记录的δ13Ccell数据均偏负于-24 ‰，主要的数据分布范围集中于-24 ‰与-30 ‰之间(图 2)。这些记录在末次冰期向全新世转化过程中以及全新世期间，显示了非常不一致的变化特征。具体而言，末次冰期向全新世转化过程中(图 2中阴影部分所示)，无论是红原木里苔草还是泥炭全样δ13Ccell都表现出整体偏负变化的特征[7]，而阿勒泰哈拉沙子δ13Ccell则表现为整体偏正变化的特征[9]。但是，越西[12]、大九湖[13]和哈尼[14]的δ13Ccell在末次冰期向全新世转化的过程中不具有明显的偏正或偏负变化趋势。全新世期间(这里指10 cal.ka B.P.以来)，红原木里苔草和泥炭全样δ13Ccell都表现为整体的长期偏正变化趋势，具有一些明显的次一级的波动，这在红原木里苔草δ13Ccell记录当中表现尤为明显(图 2a)，这显示了单种植物来源的δ13Ccell记录对气候环境变化响应更敏感；这也暗示了多种植物混合来源的泥炭δ13Ccell记录，可能可以平滑掉某些高频气候变化信息；值得注意的是，约4.5~4.0 cal.ka B.P.期间，红原泥炭全样δ13Ccell出现了一次显著的偏正漂移(图 2b)[7]。阿勒泰哈拉沙子δ13Ccell在全新世期间也表现为整体的偏正变化趋势，具体表现为约10~8 cal.ka B.P.期间的高频快速波动，约8~6 cal.ka B.P.期间的整体偏正阶段，约6~4 cal.ka B.P.期间的整体相对偏负阶段，以及约4 cal.ka B.P.以来的整体偏正阶段(图 2c)[9]。阿勒泰大黑δ13Ccell在全新世期间的整体变化趋势不明显，主要集中在-28 ‰附近上下波动；在约3 cal.ka B.P.以来的时段，则具有一些高频快速波动；值得注意的是，该记录在约8~3 cal.ka B.P.期间，分辨率很低，仅有寥寥数个数据点(图 2d)[10]。越西δ13Ccell在约10~1.4 cal.ka B.P.期间表现为长期偏负变化趋势，随后具有明显的偏正变化趋势；此外，该记录在约8 cal.ka B.P.和4 cal.ka B.P.附近，出现两次明显的偏正漂移(图 2e)[12]。阿勒泰那仁夏的δ13Ccell记录在8.5 cal.ka B.P.以来的研究时段内，也不具有显著的长期变化趋势，主要集中在-26 ‰附近波动，并且表现出较为明显的高频波动特征(图 2f)[11]。大九湖δ13Ccell记录在全新世期间具有微弱的长期偏正变化趋势，在约10~4 cal.ka B.P.表现为较大幅度的波动，期间在约9.3 cal.ka B.P.和5.9 cal.ka B.P.附近出现两次显著的偏负漂移，而在约9.1~8.5 cal.ka B.P.和4.8~4.3 cal.ka B.P.期间出现两次显著的偏正漂移；该记录在约4 cal.ka B.P.以来整体变化幅度较小，但在约1 cal.ka B.P.以来，表现为明显的偏负变化趋势(图 2g)[13]。哈尼δ13Ccell记录在约10.0~3.5 cal.ka B.P.期间表现为长期偏正变化趋势，而在约3.5 cal.ka B.P.之后则表现为偏负变化趋势；值得注意的是，该记录在约4.8~4.0 cal.ka B.P.期间，有一个明显的偏负漂移(图 2h)[14]。柴窝堡δ13Ccell记录在约8.5 cal.ka B.P.以来，尽管具有一些较大幅度的波动，但是整体表现为长期的偏负变化趋势(图 2i)[16]。
上述记录中，除哈拉沙子δ13Ccell记录被解译为夏季温度变化指标[9]，其他记录都被认为是湿度变化指标，通过生长季节(夏季或者暖季)湿度变化而与不同的气候系统相联系。具体而言，大黑、那仁夏和柴窝堡δ13Ccell记录，分别被认为是湿度[10]、暖季湿度[11]和夏季降水量[16]的指示器(表 1)，进而受控于西风环流主导下的全新世气候变化过程，尽管其在全新世期间的变化趋势并不太一致(图 2)。越西[12]和红原[7]的δ13Ccell记录都被认为与印度夏季风强度变化有关，尽管二者在全新世的大部分时段，整体是完全反向变化的；仅在约1.4 cal.ka B.P.以来，都表现为偏正变化趋势(图 2)。大九湖[13]和哈尼[14]的δ13Ccell记录都被认为与东亚夏季风强度变化有关，尽管二者在全新世期间的变化差异明显；如约5~4 cal.ka B.P.期间，大九湖δ13Ccell表现为偏正漂移，而哈尼δ13Ccell表现为偏负漂移(图 2)。
尽管，不同地点的泥炭δ13Ccell可能具有不同的气候环境指示意义，且同一气候区内部的全新世湿度变化过程可能具有空间差异；但是，仍然有两个方面的问题，不可回避。其一，尽管已有研究结果表明内陆干旱区可能具有不同于季风区的全新世湿度变化历史[17]，且最新研究结果表明内陆干旱区全新世湿度变化历史在不同海拔高度具有不同的表现形式[18~19]，这说明低海拔盆地内的柴窝堡[16]和相对高海拔山地的大黑[10]和那仁夏[11](图 1)的δ13Ccell记录(都被认为是湿度变化指示器，且在全新世期间具有显著不同的变化特征，见图 2)，或许代表了真实的局地全新世湿度变化历史。但是，空间位置非常接近的阿勒泰山地哈拉沙子、那仁夏和大黑(图 1)δ13Ccell记录，分别被认为是夏季温度[9]、暖季湿度[11]和湿度[10]变化代用指标，显然值得深入思考和分析。其二，尽管已有研究结果表明东亚季风区内部的全新世湿度变化历史可能具有显著的空间差异[20~21]，这表明处于东亚季风区、且空间位置相距甚远的大九湖[13]和哈尼[14](图 1)的δ13Ccell记录(都被认为是湿度变化指示器，且在全新世期间具有显著不同的变化特征，见图 2)，或许也代表了真实的局地全新世湿度变化历史。但是，已有研究结果表明印度季风区内部的全新世湿度变化历史并无显著的空间差异[21]，这说明处于印度季风区、且空间位置相去不远的红原[7]和越西[12](图 1)的δ13Ccell记录，都被认为是湿度变化指示器且在全新世期间具有显著不同的变化特征(图 2)，同样值得深入思考和分析。综上，深入分析我国已有的全新世泥炭δ13Ccell记录，查明或者至少部分查明造成上述问题的原因，实属必要。
2 分析与讨论 2.1 高山草地植被带当中的全新世泥炭δ13Ccell记录首先，红原泥炭岩芯进行了单种植物(木里苔草)残体的分离，并且木里苔草(图 2a)和泥炭全样(图 2b)的δ13Ccell记录表现出了整体非常一致的全新世长期偏正变化趋势[7]。无疑，这两条记录由于可以相互验证，因而可靠性是非常高的。与此同时，这些结果也暗示，木里苔草植物残体很可能是红原泥炭岩芯植物残体的主要构成部分，亦即一种可能的、相对比较稳定的、全新世期间未发生过显著改变的泥炭地植被状态。随后报道的来自临近两个泥炭剖面的孢粉分析结果，均显示约8~1 cal.ka B.P.期间，莎草科(Cyperaceae)孢粉占比基本都在60 %以上，波动于60 % ~80 %之间；其余的孢粉主要来自松属(Pinus)，波动于10 % ~30 %之间，且与莎草科孢粉含量呈大体反向变化趋势[22]。由于其相对较高的海拔位置(3466 m，见表 1)，松属木本植物直接生长于红原泥炭地的可能性极小。这说明对于该泥炭地而言，松属木本孢粉应当是外源输入的。因此这些孢粉结果暗示，该泥炭地的原地源植物在全新世期间一直以莎草科植物占绝对优势，这与上述红原泥炭木里苔草和全样δ13Ccell记录对比所揭示的结果是一致的。
无独有偶，来自阿勒泰山地哈拉沙子泥炭岩芯的孢粉分析结果，表明其主要来源于蒿属(Artemisia)和莎草科(Cyperaceae)，且两者的百分含量呈明显的反向变化(详见文献[9]的附件材料)。最新报道的该泥炭地约12~3 cal.ka B.P.期间的孢粉分析结果，显示了同样的变化特征[23]。考虑到蒿属主要为陆生植物，对于哈拉沙子泥炭地而言，可以视为外源孢粉输入；若去除这一可能的外源孢粉，则该泥炭地原地源的莎草科孢粉含量可以上升至60 % ~80 %，暗示该泥炭地在整个全新世期间，原地植物都以莎草科植物占绝对优势地位，与该泥炭地现今的情况一致。而哈拉沙子泥炭岩芯的植物残体鉴定结果则表明，除了约20 %的植物残体无法鉴定之外，莎草植物残体含量总体稳定在60 %以上[9]，这显然与前述孢粉结果揭示的原地源植物特征是相互吻合的(详见文献[9]的附件材料)。正是基于对该泥炭地原地植被的上述认知，通过对该泥炭地两个生长季的现生莎草的逐月采样和分析，并结合对临近的、过去数十年的树轮δ13Ccell数据的分析，哈拉沙子δ13Ccell记录被确认为夏季温度变化的指示器[9]。与此同时，哈拉沙子δ13Ccell记录的全新世夏季温度变化历史得到了临近的阿勒泰冰芯氧同位素记录的支持[24]，后者被认为是暖季平均温度变化的指示器[25]；也得到了最近报道的哈拉沙子昆虫化石分析结果的支持[26]。这进一步说明了哈拉沙子δ13Ccell记录作为夏季温度变化指示器[9]的合理性，也暗示了泥炭地本身植被构成对泥炭δ13Ccell记录古气候解译的重要性。
2.2 森林植被带和林草交互带当中的全新世泥炭δ13Ccell记录与红原[7]和哈拉沙子[9]不同，其他几个泥炭δ13Ccell研究地点，除柴窝堡[16]之外，目前都处于森林植被带或者林草交互带当中，暗示了这些泥炭研究地点全新世期间更为复杂的植被背景和变化过程。如来自阿勒泰大黑泥炭岩芯的孢粉数据，显示该泥炭地周边曾经被开放的亚高山针叶阔叶落叶混交林所占据[10]。与此同时，来自阿勒泰那仁夏[27~28]、东北哈尼[29~30]、华中大九湖[31]的孢粉记录，的确也显示了泥炭地周边地区在全新世期间所经历的显著的植被变化过程(越西泥炭尽管目前并无孢粉结果报道，据其现代植被特征推测，同样应当如此)。因此，尽管泥炭地的原地植被构成的确应当以水生和半水生植物为主，但是对这些地点而言，据上述孢粉结果可以合理推测，泥炭地的原地植被构成变化，或者泥炭地周边植物在特定时段对泥炭地的入侵(如木本植物进入泥炭地当中)，很可能对泥炭δ13Ccell记录产生显著影响。值得注意的是，正如同前述的红原[22]和哈拉沙子[23]泥炭岩芯孢粉记录所展示的那样，泥炭岩芯孢粉记录反映的是泥炭地原地植被和泥炭地周边植被的混合信息；而泥炭岩芯纤维素直接来源于泥炭地原地植被。因此，泥炭岩芯孢粉数据不能从根本上说明泥炭地本身的植被构成和变化，更直接的证据来自于泥炭岩芯植物残体鉴定结果(如同前述的哈拉沙子泥炭岩芯植物残体鉴定结果[9])，尽管已经报道的泥炭岩芯植物残体鉴定结果并不多。
东北哈尼泥炭岩芯当中的数个层位出现了灌木植物残体，如深度分别为200~249 cm和320~495 cm的层位。其中来自深度为350 cm的泥炭全样纤维素AMS 14C年龄为4674±53 a B.P.，其校正日历年龄约为5318~5567 a B.P.[15]。与此对应，哈尼δ13Ccell记录在约5~4 cal.ka B.P.期间出现了一次显著的偏负漂移(图 2h)[14]。这一偏负漂移，或许与前述的200~249 cm层位出现的灌木植物残体具有成因上的联系。我们曾于2018年夏，对阿勒泰山地那仁夏泥炭地进行考察，发现在该泥炭地部分区域的原地植被当中(图 3a)，存在有现生的灌木植物(图 3b)；而在该泥炭地的部分边缘位置，则有明显的乔木入侵(图 3c)。在原地现生植物完全为草本植物的位置(图 3c)，我们钻取了泥炭岩芯，在深度为286~290 cm的层位，发现了明显的木本植物残体(图 3d)。对286~290 cm和290~292 cm发现的2块木本植物残体，以及290~292 cm的其他泥炭植物残体全样，进行了AMS 14C定年，日历年校正结果全部落入约4.6~4.4 cal.ka B.P.范围之内，这充分说明发现的木本植物残体与泥炭岩芯当中的其他植物残体的确是同时沉积的。值得注意的是，之前报道的那仁夏δ13Ccell记录，在约4.5~4.0 cal.ka B.P.期间，的确发生了两次明显的偏负漂移(图 2f)[11]，这可以作为泥炭地原地植被构成变化对泥炭δ13Ccell、尤其是泥炭全样δ13Ccell记录产生显著影响的又一例证。同时，我们也发现，约5~4 cal.ka B.P.期间，红原[7]、越西[12]、那仁夏[11]、大九湖[13]和哈尼[14]泥炭全样δ13Ccell记录均发生了显著的偏正或偏负漂移(图 2中阴影部分所示)。考虑到可能的年代误差，这可能暗示了5~4 cal.ka B.P.期间发生的、具有大空间尺度意义的、显著的植被和气候变化过程，值得在后续的工作当中加以特别注意和深入研究。
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图 3 那仁夏泥炭地野外考察照片 (a)那仁夏泥炭地全景照；(b)那仁夏泥炭地当中现生灌木植物(红色方框)；(c)那仁夏泥炭钻探地点(注意远处泥炭地边缘的乔木植物，红色方框)；(d)那仁夏泥炭岩芯286~290 cm层位发现的木本植物残体 Fig. 3 Photos of the Narenxia peatland. (a) Panorama of the Narenxia peatland; (b) The alive shrub plants in the Narenxia peatland(red squares); (c) Coring location in the Narenxia peatland(note the trees in the edge of the peatland, red square); (d)R esidue of woody plant that found in the layer of 286~290 cm in the obtained Narenxia peat core |
我国全新世泥炭δ13Ccell研究地点中，仅有柴窝堡处于内陆干旱区的荒漠草原植被带当中(图 1)。已有大量研究结果表明我国内陆干旱地区，尤其是新疆的低海拔盆地当中，全新世气候总体表现为长期的变湿趋势[17~19, 32]。因此，在过去更偏干旱的气候背景下，柴窝堡泥炭地发育木本植物的可能性很小，而已有结果也的确认为柴窝堡泥炭岩芯当中的植物残体主要来自维管束莎草科和禾本科(如无脉苔草、新疆苔草、牛毛毡等)，未发现任何木本植物残体[16]。因此，柴窝堡δ13Ccell记录在全新世期间的总体偏负变化趋势(图 2i)[16]，指示了全新世期间的长期气候变湿趋势，与前述的其他研究结果[17~19, 32]相一致。
2.4 我国泥炭地相关现代过程研究结果值得注意的是，在红原[7]、越西[12]、大九湖[13]和哈尼[14]开展δ13Ccell研究的过程中，都对一些现生植物(主要是水生和半水生泥炭植物)开展了δ13Ccell的分析(一次测量，非时间序列上的分析及与相关气候要素的对比)，这无疑为相应δ13Ccell记录的古气候解译提供了一定的背景和基础。
最近报道的一项研究，对大九湖盆地2015年4~9月采集的68个现生泥炭植物样品开展了δ13Ccell研究，其中最主要的一种草本植物红穗苔草(Carex argyi)和一种泥炭藓(Sphagnum palustre L.)的δ13Ccell都被认为敏感响应于湿度的变化，但是分别显示了与湿度之间的正相关和负相关关系[33]。由于大九湖泥炭岩芯当中的植物残体主要来自这两种植物，因此这两种植物δ13Ccell对湿度变化的反向响应[33]，很可能是造成大九湖泥炭全样δ13Ccell记录[13]的古气候解译相对困难的根本原因。截至目前，我国已开展全新世泥炭δ13Ccell研究的地点中，仅有大九湖[33]和哈拉沙子[9]泥炭地，对现生原地泥炭植物δ13Ccell开展了时间序列上的分析和研究，这为相应的泥炭岩芯δ13Ccell记录的古气候解译提供了更有价值的参照(哈拉沙子δ13Ccell记录被认为是夏季温度变化的指示器；而大九湖δ13Ccell记录之所以复杂难解，很可能与主要泥炭植物种的δ13Ccell反向响应于湿度变化有关)；而在其他的泥炭研究地点当中，类似的工作并无开展。
已有研究结果已经充分证明，不同种属植物的碳同位素组成是不一样的[7, 13~14]，而且不同种属植物的碳同位素组成主要响应的气候要素(温度或降水量)也可以是不一样的[33]，且其对同一气候要素变化的响应还具有明显的种间差异[34]，就如同大九湖现生泥炭植物研究结果[33]所展示的那样。因此，基于上述各方面的分析，我们完全可以合理的推测，泥炭地本身植被构成的显著变化，是造成林带和林草交互带当中的全新世泥炭δ13Ccell记录呈现出多样化变化特征的重要原因。亦即，泥炭δ13Ccell记录首先反映的是泥炭地原地植物构成变化，只有在排除泥炭地原地植物构成显著变化的基础上，才能更好地应用于古气候重建。
3 总结与展望对我国范围内报道的全新世泥炭δ13Ccell记录进行了总结和对比。发现高山草地植被带和内陆干旱区荒漠草原植被带当中的泥炭地(如红原、哈拉沙子和柴窝堡)，其全新世泥炭δ13Ccell记录具有较为明显的长期变化趋势；而其他处于森林植被带和林草交互带当中的泥炭地(如那仁夏、大黑、越西、大九湖和哈尼)，其全新世泥炭δ13Ccell记录则不具有明显的长期变化趋势，或者其变化特征差异显著。综合已有的孢粉和植物残体研究结果，进一步的分析表明，泥炭地原地植被构成变化(如木本植物入侵)，是造成森林植被带和林草交互带当中的全新世泥炭δ13Ccell记录呈现出多样化变化特征的不可忽视的重要原因。
在将来的工作当中，选择高山草地植被带或荒漠草原植被带当中的泥炭地开展δ13Ccell研究，因其可以有效避免植被构成变化对泥炭δ13Ccell记录的显著影响，或许可以获得更为理想的古气候重建结果。对于森林植被带和林草交互带当中的泥炭地而言，从泥炭岩芯当中分离出优势种的植物残体开展δ13Ccell研究，或许可以获得更佳的古气候重建结果，尽管相应的工作量也加大了。对于特定泥炭研究地点，建议在参考植被背景证据(如孢粉和植物残体鉴定结果)的基础上，开展针对性的现代过程研究，尤其是对占优势地位的植物种属开展时间序列上的δ13Ccell观测，从而为获取的全新世泥炭δ13Ccell记录的古气候解译，提供坚实可靠的参照。
致谢: 感谢审稿人的宝贵意见。
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,
Tian Yiping1,
Wei Shikai1,
Yi Jiahui1,
Yang Min1,
Ouyang Rui1,
Zhang Dongliang2,
Rao Zhiguo1
2 Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Research Center for Ecology and Environment of Central Asia, Chinese Academy of Sciences, Vrümqi 830011, Xinjiang)
Abstract
Peat is a precious archive for paleoclimatic studies. The stable carbon isotopic composition of peat α-cellulose (δ13Ccell) has been widely adopted for paleoclimatic studies. There are several Holocene δ13Ccell records of bulk peat samples or residues of a specific plant species have been reported in China, including the δ13Ccell records from the Sahara sand peatland, Big Black peatland, Narenxia peatland in the Altai Mountains in northern Xinjiang region, the Chaiwobu peatland in the Tianshan Mountains in central Xinjiang region, the Hongyuan peatland in the northeastern Qinghai-Tibet Plateau, the Yuexi peatland in Southwestern China, the Dajiuhu peatland in Central China, and the Hani peatland in Northeastern China. However, both the obtained δ13Ccell records themselves and the paleoclimatic interpretations of the δ13Ccell records, are quite different. In this paper, combined with the relevant evidence of pollen and plant marcofossils, the δ13Ccell records are carefully compared and analyzed. The results demonstrated that, in the peatlands in the alpine meadow zone and the arid inland desert-grass zone, the composition of plant species of the in situ vegetation was relative stable that without significant variations during the Holocene, and therefore the Holocene δ13Ccell records from these peatlands have apparent long-term change trends, which could be paleoclimatically interpreted easily. However, in the peatlands in the forest zone and the forest/grassland transitional zone, the composition of plant species of the in situ vegetation experienced significant variations (for example, the invasion of woody plants into the peatland) during the Holocene, that's might the main reason why the Holocene δ13Ccell records from these peatlands without apparent long-term change trends and the paleoclimatic significance of these Holocene δ13Ccell records cannot be determined easily. All the results highlight the important influence from the plant composition of in situ peat vegetation on the paleoclimatic interpretations of peat δ13Ccell records. Therefore, both the composition and the change of the in situ peat plants should be seriously considered in both the selection of the peat δ13Ccell study site and the paleoclimatic interpretation of the obtained peat δ13Ccell record. The site-specific modern-process study results, especially the results of the δ13Ccell variations of the dominant peat plant species along time sequences, are important modern references for the paleoclimatic interpretations of Holocene peat δ13Ccell records.