扎陵湖湖泊沉積有機氮同位素記錄及其氣候環(huán)境指示意義 摘要湖泊作為流域主要的匯水地，不僅匯聚著流域內(nèi)的有機物質(zhì)，同時也遭受著來自人類活動所產(chǎn)生的有機物質(zhì)的侵入，而造成了湖泊外來有機質(zhì)的聚集而影響湖泊本身沉積有機質(zhì)的含量，造成湖泊自身能力的下降；同時高原湖泊對氣候環(huán)境變化的敏感，也造成了高原湖泊受氣候變化的影響造成湖泊生態(tài)系統(tǒng)的改變。所以了解湖泊有機質(zhì)來源和受外界影響的程度是解決湖泊生態(tài)環(huán)境惡化的方法。扎陵湖作為生態(tài)保護區(qū)，曾經(jīng)因此而受到很多游客的造訪而使得扎陵湖生態(tài)環(huán)境受到嚴重的破壞。而隨著最近幾年的禁止對外開放等措施的有效保護使得扎陵湖保護區(qū)的生態(tài)環(huán)境的到恢復與改善。本研究擬通過青藏高原黃河源區(qū)湖扎陵湖湖泊沉積氮同位素記錄的分析測試，以及與流域湖泊表層樣品氮同位素等比較分析，探討扎陵湖沉積物氮同位素的氣候環(huán)境指示意義，為區(qū)域氣候環(huán)境重建提供科學參考。同時由于氮元素在沉積物有機質(zhì)中的含量較少，并且氮同位素的測試對實驗的要求也很高，所以限制了關(guān)于沉積物有機質(zhì)氮同位素的研究，使得研究的內(nèi)容的多樣性而引發(fā)爭議。關(guān)鍵詞：氮同位素，總氮，C/N比值，扎陵湖，氣候環(huán)境ABSTRACTAsthemaincatchmentareaofthebasin,thelakenotonlygatherstheorganicmatterinthebasin,butalsosuffersfromtheinvasionoftheorganicmatterfromhumanactivities,whichcausestheaccumulationoftheorganicmatterinthelakeandaffectsthecontentofthesedimentaryorganicmatterinthelakeitself,resultinginthedeclineofthelake'sownability.Inthemeantime,thesensitivityoftheplateaulaketotheclimaticvariationalsocausestheplateautheimpactofclimaticvariationonlakesresultsinthechangeoflakeecosystem.Therefore,tounderstandthesourceoforganicmatterandthedegreeofexternalinfluenceisthewaytosolvethedeteriorationoflakeecologicalenvironment.Asanecologicalprotectionarea,GyaringLakehasbeenvisitedbymanytourists,whichhasseriouslydamagedtheecologicalenvironmentofGyaringLake.Inrecentyears,withtheeffectiveprotectionofmeasuressuchasprohibitionofopeningtotheoutsideworld,theecologicalenvironmentofGyaringLakeReservehasbeenrestoredandimproved.ThepurposeofthisstudyistoprovidescientificreferenceforthereconstructionofregionalclimateandenvironmentthroughtheanalysisandtestofthenitrogenisotoperecordsofLakeGyaringinthesourceareaoftheYellowRiverintheQinghaiTibetPlateau,andthecomparativeanalysisofthenitrogenisotoperecordswiththesurfacesamplesofLakeinthebasin.Atthesametime,becausethecontentofnitrogeninsedimentorganicmatterisless,andthetestofnitrogenisotopehasahighdemandforexperiment,sotheresearchonnitrogenisotopeisalsolimited,whichleadstothecontroversyofresearch.Keywords:Nitrogenisotope,TN,C/Nratio,GyaringLake,Climateandenvironment目錄摘要ⅠABSTRACTⅡ1引言11.1國內(nèi)外研究進展11.2本文研究的目的22研究區(qū)概況32.1青藏高原地理位置32.2氣候32.3植被狀況32.4土壤條件42.5扎陵湖情況43選取材料與實驗方法63.1實驗材料63.2實驗方法64結(jié)果74.1實驗結(jié)果74.2實驗數(shù)據(jù)的解釋85討論95.1通過研究數(shù)據(jù)所表現(xiàn)的觀點與結(jié)論95.2本文研究數(shù)據(jù)與已有研究的比較95.3研究對氣候環(huán)境變化的意義106結(jié)論與展望11參考文獻12致謝14討論5.1通過研究數(shù)據(jù)所表現(xiàn)的觀點與結(jié)論從實驗數(shù)據(jù)上看，表土中總氮的含量與氮同位素的含量隨著位置的不同其值沒有變化，它們的取值范圍分別在0.03%～0.20%、3.0%～4.6%之間，趨于平穩(wěn)；而湖泊表層沉積物中的總氮含量隨深度的變化而處于平穩(wěn)狀態(tài)，其范圍在0.1%～0.6%之間，氮同位素的含量隨深度變化有較大的浮動，總體變化范圍在4.5%～15.1%之間。而從中可以看出湖泊表層沉積物中的總氮部分來源于表土中的氮的遷入。同時也可以看出湖泊表層沉積物中的氮同位素不受總氮的影響，兩者互相不聯(lián)系。也可以看出就算外源有機質(zhì)氮的進入也只會增加沉積物中有機質(zhì)總氮的含量，而不會影響到沉積物有機質(zhì)氮同位素的含量。而湖泊水生植物中總氮的含量在0.2%～3.4%之間，其含量隨著深度增加而減小，可能是由于隨著深度的增加水中氮的含量減少所致；而氮同位素含量在3.9%～8.9%之間，隨著深度的增加而減小，這些都反應了湖泊凈化功能對湖泊中有機質(zhì)進行凈化的結(jié)果，也反映了湖泊的生態(tài)環(huán)境的良性。從湖泊表層沉積物氮同位素的平均數(shù)值（8.4%）與水生植物的氮同位平均數(shù)數(shù)值（6.2%），表土氮同位素的平均數(shù)值（3.7%），可以得出湖泊沉積物有機氮同位素的來源，其中大部分來自于水生植物的內(nèi)源自足，還有小部分來自于陸生植物的遷入。5.2本文研究數(shù)據(jù)與已有研究的比較從水生植物氮同位素數(shù)據(jù)上看，已有數(shù)據(jù)表明水生植物的值在7%～10%之間，均值8%[1]；而我所得出的數(shù)據(jù)的水生植物介于3.9%～8.9%之間，均值在6.2%?？傮w的只要小于已有數(shù)據(jù)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于已有數(shù)據(jù)的實驗對象受到人為外源的影響而是數(shù)據(jù)與本實驗數(shù)據(jù)的差異。證明人為因素影響數(shù)據(jù)結(jié)果，使得氮同位素的研究存在爭議。已有數(shù)據(jù)中從C/N的比值范圍得出湖泊有機質(zhì)的來源，C/N比值介于4%～10%之間的有機質(zhì)來源水生植物，而當C/N比值大于20%的時候湖泊有機質(zhì)來源于陸生植物[2]。而我的實驗數(shù)據(jù)中C/N比值水生植物與陸源的平均數(shù)值分別是12.4%，10.1%。水生植物大于10%，小于20%;而陸源小于20%，大于10%.可以看出數(shù)據(jù)是介于10%與20%之間，則說明湖泊沉積有機質(zhì)來源于水生植物與陸生植物相結(jié)合的結(jié)果，與我的數(shù)據(jù)氮同位素所表達的觀點一致。5.3研究對氣候環(huán)境變化的意義已有研究表明湖泊沉積物有機質(zhì)氮同位素的含量可以表示湖泊的初級生產(chǎn)力，從而表現(xiàn)氣候環(huán)境的變化。如當湖泊沉積物有機質(zhì)δ15N含量增加時，則氣候溫暖濕潤，其湖泊初級生產(chǎn)力也就增大；當沉積物有機質(zhì)δ15N含量下降時，則表明氣候寒冷干燥，湖泊初級生產(chǎn)力隨之減小[8]。從我的數(shù)據(jù)上看，沉積物有機質(zhì)δ15N的含量隨著深度的不同有所不同，最大值出現(xiàn)在8-9m之間，為15%左右；最低值出現(xiàn)在4-6m之間，為4.5%左右，而均值為8.4%。越往深的區(qū)域沉積物δ15N的值越趨于平均值。越深的沉積物說明年代越久，淺的沉積物說明年代較近。而從沉積物有機質(zhì)δ15N的平均數(shù)值比較，低于平均值的沉積物有機質(zhì)δ15N的值體現(xiàn)了當時氣候的相對濕潤炎熱；而趨于平均值的沉積物有機質(zhì)δ15N的值體現(xiàn)當時的氣候趨于平穩(wěn)；而當沉積有機質(zhì)δ15N值高于平均值，則說明當時的氣候寒冷干燥。6結(jié)論與展望從上述分析得出了扎陵湖湖泊沉積有機氮同位素的含量，記錄了沉積物有機氮的數(shù)據(jù)，分析出了有機質(zhì)的來源是水生植物與陸源的相結(jié)合。更通過對湖泊沉積有機質(zhì)氮同位素的分析對比得出其對氣候環(huán)境的指示意義。而通過圖一湖泊沉積表層土的氮同位素的值隨著深度變化而變化，較深的沉積物的氮同位素偏低說明湖泊生產(chǎn)力在早期是降低的，天氣寒冷干燥；而淺層的沉積物則代表近代湖泊生產(chǎn)力受到一定陸源影響而增加，從而氣候變的溫暖濕潤。通過扎陵湖湖泊沉積物的數(shù)據(jù)表明了近年來的氣候變化情況，從早期的寒冷干燥的天氣到近年來的溫熱天氣，都證明應證了如今天氣變暖的氣候事實。這也顯示了對于扎陵湖湖泊沉積物氮同位素所做的研究較前人的有所提高，更體現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析的可靠性與準確性。而通過對青藏高原扎陵湖湖泊表層土氮同位素的影響排除外來影響源的情況下，沉積物有機質(zhì)來源于水生植物的內(nèi)源與陸源植物的結(jié)論下可以更好的研究氣候環(huán)境的變化與治理改變環(huán)境氣候。隨著現(xiàn)如今人類社會的飛速發(fā)展，人類活動制造出來的污染對環(huán)境造成的巨大的影響，更多惡劣天氣，極端天氣的頻繁發(fā)生。越來越多的人類開始關(guān)注氣候環(huán)境的變化和改變。而扎陵湖作為高原湖泊對氣候環(huán)境有很高的敏感性，且湖泊沉積物氮同位素可以反映氣候環(huán)境的變化，從而通過我的研究與發(fā)現(xiàn)揭示近年來地球的環(huán)境氣候的變化。從我的論文數(shù)據(jù)及結(jié)論中希望可以為更多的氣候環(huán)境變化及重建提供科學依據(jù)，根據(jù)科學的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)改變氣候變化的最初原因，并從根本上去解決環(huán)境氣候變化，減少環(huán)境氣候的急劇變化，為人類的生存發(fā)展解決存在的隱患問題，為生態(tài)環(huán)境保護與發(fā)展貢獻一些力。參考文獻[1]鞏偉明,張朝暉.湖光巖瑪珥湖全新世時期沉積物碳氮同位素組成的環(huán)境指示意義[J].高校地質(zhì)學報,2014,20(04):582-589.[2]吳漢.異龍湖近百年來湖泊沉積物有機碳、氮同位素特征及其環(huán)境指示意義[D].云南師范大學博士學位論文,2016[3]梁越,劉小真,賴勁虎.湖泊氮的生物地球化學過程及其氮同位素技術(shù)的應用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學,2014,(10):2238-2243.

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