摘要
IPCC第五次评估报告指出，以二氧化碳为主的人为温室气体排放极有可能是现代全球变暖的主要原因，为了达到本世纪末将全球升温控制在1.5℃以内从而保证人类社会可持续发展的目标，理解并查明全球碳循环过程与机制至关重要。内流河流域约占全球陆地面积的五分之一，绝大部分位于干旱半干旱区，是全球陆地碳循环系统的重要组成部分。近年来，在全球干旱区内流河流域相继发现二氧化碳负通量，且在内流区尾闾地区湖相沉积地层存在碳酸盐富集现象，二者之间是否存在联系尚不明确。本文以河西走廊内流河流域猪野泽、盐池、花海全新世古湖泊及其流域为研究对象，将传统古环境研究方法与无机碳汇研究相结合，采集流域表土、地下水和河湖水，结合此前研究组在终端湖的研究，进行无机碳相关指标分析，探讨区域古湖泊无机碳来源与沉积过程及其与环境变化的关系，以期拓展区域碳汇研究深度，为过去全球变化研究提供新的视角，为内流河流域碳汇和环境变化评估提供科学支撑。 本文主要结果及结论如下： (1)河西走廊内流河流域0~20cm表土平均无机碳含量为11.2g·kg-1，受流域自然地理空间格局分异影响，表土无机碳含量随流域海拔降低而降低。河西走廊内流河流域水体可溶性无机碳(DissolvedInorganicCarbon,DIC)含量范围为14.53-2463mg/l，地表水和浅层地下水DIC含量上游至下游有所增加。猪野泽、盐池和花海全新世总无机碳含量分别为0.318Pg、0.003Pg和0.160Pg，沉积速率分别为41.15gCm-2yr-1、2.40gCm-2yr-1和29.92gCm-2yr-1，远高于同期有机碳沉积速率。 (2)河西走廊内流河流域地下水主要受祁连山区大气降水和冰雪融水的补给，中下游浅层地下水同时也受到河流渗漏补给和农业灌溉影响。河西走廊内流河流域地下水DIC的14C年龄总体上自上游到下游逐渐增大，其中大部分浅层地下水DIC年龄较轻，一般为千百年尺度。深层地下水和下游部分浅层地下水DIC年龄大部分接近末次冰盛期和中全新世，其补给来源和更新速度可能与古气候变化关系密切。土壤包气带CO2对研究区浅层地下水DIC的贡献率甚至达70%左右，浅层地下水输入碳源可能主要为土壤包气带CO2。结果进一步证实，研究区内盐碱土从大气中吸收CO2进入地下水，同时随着地下水水流方向，缓慢输送到下游，直至在流域终端区域沉积。 (3)河西走廊内流河流域表土粒度在上游地区，主要受到河流水动力的影响，而在下游地区，主要表现为近源风成沉积。研究区河流和风共同影响流域内沉积物的搬运方式和沉积环境。河西走廊内流河流域气候较为干旱，碎屑类矿物含量远远高于其他类型矿物。受温度和降水影响，河西走廊内流河流域的风化强度自西向东增加，而流域内上下游化学风化风化强度差异较小。河西走廊古湖泊沉积物主要为风成沉积、浅湖相和湖相沉积。古湖泊无机碳主要在湖泊水位较高、水动力较弱的静水环境下沉积。 (4)早中全新世，河西走廊内流河流域降水增加，导致湖泊水位上升，无机碳含量增加，表现为无机碳汇；晚全新世以来，气候干旱导致湖泊萎缩，剖面顶层无机碳含量减少。河西走廊古湖泊无机碳沉积主要与东亚夏季风和西风协同作用影响下的湖泊水位变化有关。
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