植物叶蜡氢同位素控制因素研究获进展

以下文章来源于中国科学院地球环境研究所 ，作者刘虎

氢同位素组成是生物地球化学和古降水重建的重要指标，植物叶蜡氢同位素分馏系数（ε）变化涉及对植物氢同位素分馏机制的认识，也是利用叶蜡氢同位素示踪环境变化的基础问题。到目前为止，人们对植物合成叶蜡氢同位素分馏的认识还不清楚，这极大限制了叶蜡氢同位素在环境变化示踪中的应用。

针对目前国际上应用叶蜡氢同位素定量重建古降水面临氢同位素表观分馏系数不稳定这一难题，中国科学院地球环境研究所研究员刘卫国团队系统调查了我国不同区域（包括青藏高原、新疆、中国东北和中国南方）的陆生植物叶蜡δD组成和对应的源水（降水和土壤水）δD组成，以及控水实验观测的叶蜡δD组成和对应的源水（土壤水和叶片水）δD组成，讨论了高等植物叶蜡氢同位素表观分馏系数的变化特征和主要影响因素。

结果表明，陆生植物叶蜡表观分馏系数（εprecipitation）变化范围很大，且随着干旱指数的增大逐渐偏负，结合水生植物和控水实验陆生植物叶蜡氢同位素分馏系数结果，表明高等植物叶蜡氢同位素生物合成分馏系数应该是一个常数，而目前观测到的不稳定的陆生植物叶蜡氢同位素表观分馏系数主要是由于大气降水通过土壤水和叶片水被植物利用的过程中，蒸发蒸腾作用强度不同，植物叶蜡合成所利用水的δD值不断变化造成的。

该研究为应用叶蜡氢同位素进行古环境重建提供了机制上的理解。

相关研究成果发表在《整体环境科学》（Science of the Total Environment）上。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和第二次青藏高原综合科学考察研究等的支持。

图1 我国不同区域植物叶蜡和源水δD值 A：大气降水δD值，B：土壤水δD值，C：单子叶植物叶蜡δD值，D：双子叶植物叶蜡δD值。

图2 陆生和水生植物叶蜡氢同位素分馏系数对比，其中陆生植物叶蜡氢同位素分馏系数按干旱指数的增加分为干旱区、半干旱区、湿润区和半湿润区。

来源：中国科学院地球环境研究所

转自：“中科院之声”微信公众号

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