喜马拉雅山南坡海拔梯度表土GDGTs分布特征及其指示意义

摘要：

甘油二烷基甘油四醚脂类化合物(GDGTs)可记录陆地古气候环境变化.然而,古菌产生的类异戊二烯GDGTs(iGDGTs)、细菌产生的支链GDGTs(bGDGTs)及其异构体(5-,6-甲基bGDGTs)在不同海拔梯度环境中的分布及其影响因素仍不甚清晰.本文利用高效液相色谱-大气压化学电离-质谱(HPLC-APCI-MS)对喜马拉雅山南坡尼泊尔境内安纳普娜山地区沿海拔梯度971～ 5307m的26个表土样品中的GDGTs化合物进行分析,利用3根硅胶柱串联(硅胶柱型号:Hypersil GOLD Silica,100mm×2.1mm,1.9μm)的方法分离了bGDGTs化合物的5-,6-甲基同分异构体.在所有土壤样品中均检测到了iGDGTs与bGDGTs化合物.与环境因子进行分析发现iGDGTs的相对丰度随土壤pH的升高而增大.基于bGDGTs化合物的MBT'5ME指标与年均温(MAT)显著相关,而MBT'6ME受土壤pH值影响明显,并发现6-甲基bGDGTs的存在是影响MBT'与MAT相关性的主要因素.分析发现最近新定义的pH指标IRⅢa'、IRⅡa'在安纳普娜山地区与pH没有显著的相关性,说明该pH指标不适用于安纳普娜山地区.剔除6-甲基bGDGTs,本文建立了MBT'5ME与MAT的转换方程:MAT=-11.396+34.521×MBT'5ME(n=26,R2=0.874,RMSE=2.0℃,p＜0.001)以及MAT=-11.418+ 34.776× MBT'5ME-0.269×CBT5ME(n=26,R2=0.874,RMSE=2.08℃,p＜0.001).利用上述方程重建的安纳普娜山地区MAT的气温直减率(△T=-0.45℃/100m)与由WorldClim数据集提取的采样点MAT计算的气温直减率(△T=-0.50℃/100m)基本一致,同时也与由尼泊尔境内56个气象台站气象数据计算的喜马拉雅山中部南坡气温直减率(△T=-0.52℃/100m)以及由青藏高原南部气象台站气象数据计算的青藏高原南部气温直减率(△T=-0.48℃/100m)基本一致,但低于全球平均气温直减率(△T=-0.65℃/100m).本研究说明在安纳普娜地区MBT'5ME以及MBT'5ME/CBT5ME指标可以用来重建喜马拉雅山南坡地区的古温度和古海拔变化.本文建立的转换方程为用bGDGTs指标定量重建喜马拉雅山南坡地区的古温度和古海拔奠定了研究基础.

关键词：喜马拉雅山南坡、安纳普娜山、表土、GDGTs、pH、温度、转换方程

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分类号：P593;P462.5;P941.75(地球化学)

资助基金：中国科学院战略性先导科技专项项目“青藏高原多圈层相互作用及其资源环境效应”XDB03000000

在线出版日期：2018-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1226-1237