泥土有机碳同位素主义（δ13Corg）记载了古植被变化的历史，被泛泛应用于古生态、古清闲重建。以往δ13Corg手脚代用主义被用于冰期降水量重建，而越来越多的凭据泄漏，关于间冰期（如全新世）的中纬度地区而言，温度在影响C3/C4植物相对丰采方面起着要道性的限度作用，这为利用δ13Corg重建全新世温度变化提供了可能。
南京大学地舆与海洋科学学院麇集关联配合单元近期开展了一项商议，尝试利用泥土有机碳同位素主义进行古温度重建，并告捷定量了季风角落区全新世夏令温度和活动积温的变化经过。该商议选拔东亚季风角落区的浑善达克沙地东缘格类河（GLH）砂黄土剖面为商议对象，赢得了该剖面全新世δ13Corg的变化末端；并从北半球中纬度地区（30N—60N）筛选出与该剖面周边热量带（为止T 10 C活动积温在1800～4200C·d限制内）的792个表土样点（图1），谀媚欧洲中期天气预告中心（ECMWF）提供的全国清闲第五代大气再分析数据（ERA5），系统分析空间表土样品有机碳同位素与当代温度和降水之间的关联关系。
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图1 筛选的792个北半球中纬度表土有机碳同位素样点空间踱步
在往日清闲的定量重建中，δ13Corg主义主要用于重建降水。需要留心的是，δ13Corg主要适用于重建冰期降水量。冰期低温阻挠了C4植物的孕育，导致植物群落主要为C3植物。降水量减少会导致C3植物受到水分要挟，从而导致气孔关闭以减少水分流失。最终会镌汰CO2摄取，导致δ13C正偏。因此，降水是影响纯C3植物构成的植被δ13C的主要限度身分。然则，全新世间冰期，GLH剖面中的植物构成并非纯C3植物，而是C3/C4羼杂植被。由于C3和C4植物平均δ13C值互异权贵，C3/C4羼杂植被中C4植物相对丰采的增多会导致泥土δ13Corg值权贵正偏。因此全新世δ13Corg变化的主要影响身分可能与冰期不同。在冰期–间冰期变化中，清闲变化被以为是C3和C4植物丰采的主要限度身分，但温度和降水哪个身分的影响更大一直存在争议。
降水主要通过两种路线影响泥土δ13C值：（1）径直影响植物（包括C3和C4植物）的δ13C值；（2）通过影响C4植物的相对丰采障碍影响泥土的δ13C值。本项商议梳理之前精深商议末端发现，岂论是路线（1）已经路线（2），中纬度地区全新世以来（包括当代清闲条目下）的降水量齐与泥土有机碳同位素之间存在一定的负关联关系。已有的重建商议末端标明该区域从早、中全新世到晚全新世降水量呈澄澈的着落趋势，而GLH剖面中δ13Corg在全新世举座也呈着落趋势。这标明降水不是限度GLH剖面δ13Corg变化的主要清闲因子，存在其它的主控清闲因子不仅对消了降水减少引起的δ13Corg隐微增多，并且还导致δ13Corg从早、中全新世到晚全新世呈权贵镌汰的变化趋势（图2）。
图2 a全新世GLH剖面δ13Corg值的变化; b GLH剖面全新世C4植物丰采变化; c达理湖和安固里淖湖岸堤重建的区域全新世年降水变化（Wang et， 2022）
本项商议的分析末端标明：温度（而不是降水）主控下的C3/C4植物丰采变化是导致剖面全新世δ13Corg值变化的主要原因；空间表土δ13Corg与夏令（6–8月，JJA）、孕育季温度（5–9月，MJJAS）以及T 0 C、T 10 C活动积温之间均呈强的正关联关系，而与年均温（MAT）关联性较弱（图3）。空间表土δ13Corg与当代平均年降水量（MAP）之间则呈中等进程的负关联关系（r = -0.38，p < 0.001）。GLH剖面中的δ13Corg变化记载了全新世植被构成为C3/C4羼杂植被，C4植物相对丰采变化于23.40%~1.70%之间。来自空间表土当代经过和剖面主义变化特征的轮廓凭据一致说明，暖季温度是运行GLH剖面中δ13Corg值变化的主控身分，为全新世季节温度和活动积温的定量重建奠定了基础。
基于GLH剖面，诈欺本商议开导的空间表土δ13Corg–温度转换方程定量重建了全新世温度变化。重建的夏令/孕育季温度和0 C/10 C以上活动积温均在早全新世约9.3 ka达到峰值，随后在中、晚全新世呈波动着落趋势，与夏令太阳辐照的变化一致（图4），标明季风角落区夏令/孕育季温度变化主要反馈于轨谈免强。总体而言，早、中全新世夏令平均气温相对较高，折柳为23.3 °C和22.5 °C，而晚全新世夏令平均气温最低，为20.5 °C。早全新世10 °C和0 °C以上活动积温折柳为3722 °C·d和4641 °C·d，与北京地区当代不雅测末端承接近，标明自早全新世以来温度带发生了近3个纬度的南移，剖面方位区域早、中全新世属于暖温带，晚全新世则迟缓蜕变为中温带。
图3 北半球中纬度792个表土样品有机碳同位素与当代气温的关联性
图4 本商议重建末端与其它关联商议末端的比拟。 a 12 ka以来45°N的7月太阳辐照变化（Laskar等，2004）；b本商议重建的夏令温度；c 本商议重建的10°C以上活动积温；d 通过整合仪器数据、代用记载和方式模拟重建的中国朔方夏令温度（Shi等，2021）；e基于TraCE21模拟的GLH剖面位置的夏令温度。图中的粉红色暗影带代表温度峰值，而蓝色暗影带代表温度谷值。
以上重建末端得到了当代不雅测数据、TraCE21 ka模拟末端以偏合手它关联重建商议的考据和相沿（图4）。该商议关于拓展δ13Corg主义在古清闲定量商议中的应器具有进击道理；它也考据了该主义在量化中国朔方全新世温度方面的有用性。
该商议效果近期以Quantification of Holocene temperatures in the eastern Hunshandake Sandy Land using δ13C of loess organic matter为题发表于《Global and Planetary Change》（中科院一区Top期刊）。硕士商议生曾宇强为第一作家，李徐生副阐发、韩志勇副阐发为共同通信作家，赵成阐发、弋双文阐发级高工等为共同作家。商议使命得到国度当然科学基金、国度重心研发计较名堂的资助。
论文信息：
Yuqiang Zeng， Xusheng Li*， Yujia Liu， Yufang Li， Lisha Qin， Cheng Zhao， Menghui Liu， Yuwen Zhou， Zhiyong Han*， Yong Wang， Bin Zhang， Shuangwen Yi. Quantification of Holocene temperatures in the eastern Hunshandake Sandy Land using δ13C of loess organic matter. Global and Planetary Change， 2024， 237: 104457. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104457