东北西伯利亚冻土生态系统落叶松树轮纤维素δ18O值的环境意义

在过去的四十年中，树轮纤维素的氧同位素组成(δ18O)已被广泛应用于环境历史变化的重建研究中。而高纬度地区植物因所处环境存在多种水源混合，并同时具有极低相对湿度(RH)，纤维素δ18O值的环境控制因素尚未得到充分阐明。为研究高纬度地区树轮纤维素δ18O值的主要环境影响因素，我们利用西伯利亚东北部北方林带落叶松属植物，分别对植物生理过程中δ18O值发生变化的两个主要过程，即植物水源的选择和叶片的蒸腾过程进行了追踪研究。本研究采用了当地落叶松属优势种Larix cajanderi作为研究对象，分析了1981年至2016年20年间研究对象树轮纤维素的δ18O值及其所处环境的土壤水、茎部水、叶片水中的δ18O值，并将其与RH、温度、降水和土壤水等多个环境参数进行了比较。我们发现茎部水δ18O值与前年和当年夏季的降水量成正相关，表明水源的δ18O值具有年际间的变化，并取决于夏季降水量。同时我们还发现，叶片水中确实存在18O富集，并受蒸腾作用控制，叶片水δ18O值与RH呈负相关。因此，从植物生理过程中δ18O值发生变化的过程来看，水源的δ18O值和蒸腾作用都会影响该地区植物水利用过程，并最终影响树轮纤维素植物δ18O值。但研究对象树轮纤维素的δ18O值却只与夏季降水量呈正相关，而与RH不存在负相关关系。因以上结果可知，东北西伯利亚树轮纤维素的δ18O值更多地取决于水源贡献，即降雨到土壤储藏的水源水贡献，因此夏季降水量是东北西伯利亚树轮纤维素的δ18O值的关键环境影响因素。东北西伯利亚树轮纤维素的δ18O值，相较于RH，更能够反映历史夏季降水量变化。