現生和化石楓香碳同位素的變化

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2017.05

14文章編號： 1672-9315（2017）05-0688-09

第5期肖良等：現生和化石楓香碳同位素的變化

摘要：現生植物穩定碳同位素對環境的響應已有大量研究，但是化石植物碳同位素與古環境關系的研究卻很少。浙江天臺中新統嵊縣組中含有大量保存精美的楓香葉片化石（Liquidambar miosinica），為探討利用化石葉片穩定碳同位素重建古環境提供了可靠材料。首先，分析了采自6個不同地區的現生楓香葉片（Liquidambar formosana）的碳同位素，獲得它們的Δ13C值，討論其與溫度、水分條件、光照水平等環境因子的相關關系。其中年極端最高溫、年降水量和年日照時數與Δ13C具有顯著相關性，R2分別為0.6，0.75和0.80，并建立了線性回歸方程，顯示出Δ13C隨著溫度的升高而降低、年降水量的增加而增大，年日照時數的增多而降低。然后，將L.miosinica的Δ13C代入3個回歸方程中，計算出浙江天臺晚中新世的年極端最高溫、年降水量和年日照時數分別為39.2 ℃，1 329 mm，1 938 hrs.其中年降水量與采用其它方法恢復出的值相似，表明結果的可靠性，說明L.miosinica化石葉片碳同位素可以作為重建古環境的有效指示物。將重建出的晚中新世古環境參數進一步與現在的環境進行對比，發現與浙江天臺比較相似，表明晚中新世浙東已演化出溫暖濕潤的亞熱帶氣候。關鍵詞：現生楓香；化石華楓香；浙江天臺；中新統嵊縣組；碳同位素；古環境中圖分類號：P 52；P 597.2文獻標志碼： A

Variation in Stable carbon isotope of recent and fossil Liquidambar

——Indication for palaeoenvironmental reconstruction

XIAO Liang1，3，AN Yongfu2，LI Xiangchuan1，3，GUO Junfeng1，

SUN Nan1，YAO Xiaoyong1，YANG Wangtun1

（1.School of Earth Science and Resources，Chang’an University，Xi’an 710054，China；

2.Oil Production Plant No.8，Changqing Oilfield Company，Xi’an 710021，China；

3.State Key Laboratory of Palaeobiology and Stratigraphy，Nanjing Institute of Geology and Palaeontology，

Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，China）

Abstract：Stable carbon isotopic response of recent plants to environmental variation has been extensively researched.However，the study on relation between carbon isotope of fossil plants and palaeoenvironments was seldom performed.Abundant well preserved fossil Liquidambar miosinica leaves were collected from the Miocene Shengxian Formation in Tiantai，Zhejiang Province，which provides reliable materials for reconstructing palaeoenvironments using stable carbon isotope of fossil leaves.Firstly，carbon isotopes of recent Liquidambar formosana leaves collected from six different sites were analyzed to obtain their carbon isotopic discrimination values（Δ13C）.The correlations between Δ13C and environmental parameters including temperature，water condition，irradiation condition，are established.The notable correlativity is found between Δ13C and annual extremely warmest temperature（EWT），the mean annual precipitation（MAP），annual sunshine duration（ASD），and whose correlation coefficient values（i.e.，R2）are 0.60，0.75 and 0.80，respectively.It shows that Δ13C value is more positive with increase of MAP，but more negative with enrichment of EWT and ASD.Secondly，Δ13C of fossil L.miosinica leaves is substituted into three regression equations established above.The EWT，MAP，and ASD in late Miocene Tiantai，Zhejiang，are counted as 39.2 ℃，1 329 mm and1 938 hrs，respectively.The MAP is similar to that reconstructed from other methods，showing the result here is reliable.It suggests that stable carbon isotope of fossil L.miosinica leaves can be an indicator to reconstruct palaeoenvironment.Moreover，comparing to modern environment，the Late Miocene environment in Tiantai is parallel to that in same place，suggesting the subtropical climate has come into being in the Late Miocene for eastern Zhejiang.Key words：liquidambar formosana；liquidambar miosinica；Tiantai Zhejiang province；Miocene Shengxian Formation；stable carbon isotope；palaeoenvironment

0引言古氣候和古環境的研究已成為全球變化研究的主要內容。各種地質記錄，如樹輪、冰芯、石筍、黃土、珊瑚等，已被用于重建地質歷史時期的氣候和環境演變，并取得了重要進展[1]。其中，穩定同位素作為全球變化研究的重要技術已得到了較為廣泛的應用。深海有孔蟲的氧同位素可用于重建地質歷史時期古溫度的變化[2]，陸地和海洋中生物標志物的氫同位素可用于恢復古降雨和古海拔[3-4]，尤其是碳同位素已在古生態與古環境研究中取得了重要進展。地質記錄中的碳同位素按其來源可分為2類[5]，一類為無機來源：如石筍、冰芯、碳酸鹽；另一類為有機來源：如有孔蟲、藻類等組成的海相沉積有機質，以及哺乳動物牙齒化石、樹輪、土壤有機質、泥炭等陸相沉積有機質。陸相沉積有機質主要源自陸生植物，從中提取的碳同位素信息已被用來開展了許多古環境重建的研究，并取得了一些重要成果[6]。這些穩定碳同位素信息往往混合了不同陸生植物的碳同位素組分，記錄了不同植物的生理生態信息，由于穩定碳同位素已被證明在不同種類的陸生植物間具有很大差異，因而對應用其準確重建古環境造成了很大困擾。作為陸生植物的一種重要的營養器官——葉片，在沉積體中不但保存豐富，而且能夠鑒定出準確的植物學歸屬，可以排除不同植物種類間穩定碳同位素的差異性（即Speciesspecific），利用此原位穩定碳同位素組分重建古環境可以盡量減少誤差。目前，已有一些研究利用植物化石葉片穩定碳同位素組分揭示出古環境的變化[7-9]。植物δ13C值主要由遺傳決定[10]。在光合作用過程中，不同光合類型植物的葉片在光合羧化酶和羧化時空上的差異以及對大氣13CO2的分餾能力不同，形成了3種具有顯著不同δ13C值的3種光合類型，即C3，C4和CAM[11].Farquhar等（1982）[12]已建立了C3植物葉片碳同位素分餾模式

δ13Cp=δ13Ca-a-（b-a）（Ci/Ca）.（1）

式中δ13Cp和δ13Ca分別為植物葉片和大氣CO2的碳同位素組分；a為CO2擴散到氣孔時產生的分餾效應，約為4.4‰；b為光合羧化酶RuBPCase對碳同位素的分餾效應，約為27‰；Ci為細胞間CO2分壓，ppmv；Ca為大氣中CO2分壓，ppmv.由此式可知，C3植物的δ13C與Ci/Ca緊密相關，而

Ci/Ca比值是一重要的植物生理生態特征值，主要由氣孔導度和光合速率決定。這2個生理參數除了受遺傳特性的控制，在很大程度上還受外界環境因素的影響，比如光照、水分、溫度、大氣CO2濃度等[7，13]。反過來也就是說，植物δ13C會記錄當時外界環境變化的信息。因而，通過對植物穩定碳同位素的研究，可以從中提取植物生長時期的環境信息。現代植物葉片的穩定碳同位素對環境變化響應的研究已有大量報道，但是植物化石穩定碳同位素的研究卻很少[1]，尤其葉片化石δ13C與古環境關系的研究更少[9]。作者曾在浙江天臺中新統嵊縣組中采集到大量楓香屬植物葉片化石（Liquidambar miosinica），經鑒定其現生親緣種為華楓香（Liquidambar formosana）[14]。隨后，分析了化石和現生楓香植物的穩定碳同位素，研究了不同光照水平下現生和化石楓香葉片δ13C的變化[15]，但是沒有討論與其余環境因子間的關系。楓香屬植物化石在北半球的新生代地層中分布廣泛[16]，至新近紀，其分布集中于東亞和美國[17-18]。前人主要側重于楓香屬植物化石形態特征及其演化史的研究，鮮有穩定同位素的報道。本次研究首先分析中國不同氣候環境下現生楓香葉片的穩定碳同位素變化，建立其Δ13C與溫度、濕度、降水、光照水平、海拔等環境參數的關系；然后獲取浙江天臺嵊縣組中楓香葉片化石的穩定碳同位素分辨值，利用已建立的現生楓香葉片Δ13C與各種環境因子間的關系，重建出浙江天臺中新世的古環境；進一步與前人根據共存分析法和特有種氣候分析法獲得該地區中新世的環境參數進行對比，討論本次利用楓香葉片化石δ13C得到的古環境是否可靠，從而可為將來利用楓香葉片化石δ13C重建北半球新近紀，甚至新生代的古環境演化提供一種簡便而可靠的方法。

1材料與方法

1.1研究材料現生楓香（Liquidambar formosana）生長于中國秦嶺及淮河以南各地區，分布帶跨越北、中、南亞熱帶至熱帶4個氣候帶。本次研究分別從南京、浙江天臺、長沙、昆明、廣州、海口6個地區采集了L.formosana葉片，涵蓋了楓香分布的4個氣候帶（圖1）。6個采集區詳細的氣候參數見表1.在采集葉片標本的時候，分別收集了陽葉和陰葉，以區分不同光照水平下的葉片。陽葉代表樹冠外圍的葉片，可以長期接受陽光的照射；而陰葉代表樹冠內部，緊貼樹干的葉片，不能接受或僅偶爾接受陽光照射的葉片。所有現生楓香葉片都進行穩定碳同位素分析。

為現生楓香采集地★為現生和化石楓香采集地化石標本采自浙江東部天臺縣的硅藻土泥巖中（圖1），該套巖石的地層單元歸屬于嵊縣組，通過地層對比、同位素測年、孢粉和大化石的組合，已推測該套地層的地質年代為晚中新世[19]。化石葉片根據形態及角質層微細特征鑒定為華楓香（Liquidambar miosinica）[14]，與現生L.formosana葉片的宏觀形態和角質層微細特征非常相似，因此確定L.miosinica的現生親緣種為L.formosana.選取其中保存完好的18塊化石L.miosinica葉片進行了穩定碳同位素分析[15]。

1.2穩定碳同位素實驗現生和化石楓香葉片在進行穩定碳同位素分析前，均需要對樣品進行預處理，二者預處理的方法存在顯著差異。現生葉片需要開展以下預處理：①在蒸餾水中浸泡葉片30 min，以去除塵土；②將葉片放置在烘箱中50 ℃恒溫烘干12 h；③將現生葉片用剪刀剪碎，混合其莖和葉，放入研缽中研磨，使樣品均一化；④放置在烘箱中50 ℃恒溫烘干12 h后取出。而化石葉片需要在體視顯微鏡下用解剖針仔細移除附著在化石樣品上的沉積物；然后將樣品置于烘箱中，使標本完全干燥；最后在研缽中將樣品碾碎，使樣品均一化。文中沒有采用往常使用的“化學處理法”去除沉積物，以避免化學試劑對葉片化石碳同位素比率的影響。經過預處理的L.miosinica化石葉片和采自南京的現生L.formosana葉片送至美國耶魯大學的地球系統研究中心穩定同位素實驗室（ESCSIS）進行穩定碳同位素分析，詳細的實驗流程見Xiao et al.（2013）[15]。而采自天臺、長沙、昆明、廣州、海口的現生L.formosana葉片后來在中國科學院地球環境研究所開展穩定碳同位素實驗；取10 mg樣品轉入石英管內，加入氧化銅（1～2 cm），紅色的銅（1 cm左右）和箔金絲1根，抽好真空后熔封，放入真空的高溫反應爐內，在850 ℃條件下恒溫灼燒；在真空系統中用酒精-液氮冷阱分離純化CO2氣體，最后在MAT251型同位素質譜儀上測定CO2的δ13C值。最后獲得的穩定同位素值都用同位素組分符號δ表示，其組分的表達式為：δ13C=[（R樣品/R標準）-1]×1 000‰，其中R樣品和R標準分別表示樣品和標樣的13C/12C，結果采用V-PDB

（ViennaPee Dee Belemnite）標準。耶魯大學ESCSIS的標準采用的是其實驗室反復驗證，且碳同位素組分一直保持穩定的可可粉作為標樣（δ13C=-28.42‰），分析誤差≤±0.05‰；而地球環境研究所采用國家標準物質GBW04407作為標樣，其分析誤差<±0.1‰.

2結果與分析3種不同光合途徑植物的δ13C值具有顯著差異，C3植物的δ13C值為-20‰～-35‰（平均值為-26‰），主要包括喬木、灌木、寒冷地區的草本；C4植物為-7‰～-15‰（平均為-12‰），主要包括熱帶草本；而CAM植物為-10‰～-22‰（平均為-16‰），主要為沙漠中肉質植物和熱帶附生植物[11]。當前研究的現生和化石楓香的δ13C值分布在-32‰～-27‰（表2），屬于典型的C3型植物，同時也證明本次分析結果的可靠性。穩定同位素技術常用的兩分析指標包含2個，一個是同位素比率（isotope ratio，δ），另一個是同位素分辨率（isotope discrimination，Δ）。前文已經詳細討論過碳同位素比率（即碳同位素組分）的建立，但是沒有涉及同位素分辨率。Farquhar et al.（1982）[12]根據C3植物的生理過程已經建立了Δ的關系公式

Δ13C=

δ13Ca-

δ13Cp

1+

δ13Ca1 000

≈δ13Ca-δ13Cp=a+（b-a）×Ci/Ca.（2）式（2）中各符號代表的意義見公式1中的說明。

從式（1）可知，植物穩定碳同位素組分的決定因素中除了Ci/Ca，還有大氣CO2的穩定碳同位素組分（δ13Ca）。然而，公式（2）展示了碳同位素分辨率僅僅由Ci/Ca決定，排除了δ13Ca的影響。雖然，當今大氣CO2的δ13Ca保持近似恒定，但是在地質歷史時期δ13Ca一直發生著變化[9]。因此，文中將穩定碳同位素值都轉換成碳同位素分辨值（表2），從而排除δ13Ca的干擾。現在大氣的δ13Ca來自于NOAA（美國國家海洋大氣管理局）提供的測量數據，現生楓香的采集時間為2007年左右，所以將2007年NOAA獲得的全球δ13Ca進行平均，獲得平均值為-8.4‰.中新世大氣的δ13Ca可以從碳酸鹽巖記錄中獲得。大氣CO2的δ13Ca和海洋表面碳酸鹽巖的同位素值之間存在一個平衡，而海洋表面碳酸鹽巖的同位素則可以從浮游生物的

δ13C轉換得到[20]。在綜合以上的因素以后，推斷浮游生物有機體碳酸巖的δ13C值和大氣CO2的δ13Ca間存在一個約9‰的差值[20]。為了計算晚中新世的δ13Ca，引用了2個鉆孔中浮游生物碳酸鹽巖的δ13C記錄，根據浮游生物碳酸鹽巖的

δ13C和δ13Ca的轉換關系計算出晚中新世δ13Ca的平均值為-65‰.

在利用化石葉片的Δ13C解釋古環境信息時，需要基于現代植物Δ13C與氣候環境關系的研究結果。因此，本次研究首先選擇與化石L.miosinica親緣關系密切的現生L.formosana作為研究對象，首先建立L.formosana葉片Δ13C與環境信息間的關系，最后將化石L.miosinica葉片的Δ13C代入這些關系式中重建出浙東天臺晚中新世的古環境。該研究可以盡量減少由于植物屬種間碳同位素差異對古環境解釋造成的偏差（即Speciesspecific特性）。此外，Xiao et al.（2013）[15]在研究現生和化石楓香葉片陰陽葉間穩定碳同位素組分的變化時，已經發現二者之間存在差異，陽葉的碳同位素對外界環境變化更加敏感。因而，文中均選擇陽葉作為研究材料，以提高此次分析結果的可靠性。已知影響植物碳同位素分餾的環境因素很多，但是在古生態和古環境重建的研究中，最受關注的是溫度、水分、光照及大氣CO2濃度與植物碳同位素的關系，主要是因為這些環境參數是影響植物生長及Δ13C變化最重要的環境因子。由于采集現生楓香的時間集中于2007年附近，其大氣CO2濃度基本一致，而且從晚中新世至今CO2濃度變化不大[21]，因此文中沒有討論大氣CO2濃度與Δ13C的關系。

2.1現生楓香葉片Δ13C對溫度變化的響應文中選擇了5個與溫度相關的參數建立與葉片Δ13C的關系，它們分別為年均溫、最冷月均溫（1月份）、最熱月均溫（7月份）、年極端最高溫和年極端最低溫。6個取樣地葉片的Δ13C與5個溫度參數的回歸關系如圖2（a～e）所示。最冷月均溫和年極端最低溫與Δ13C沒有相關關系，二者的R2均小于0.10；年均溫和年極端最高溫與Δ13C的相關系數R2分別為0.18和0.24，具有低相關性；最熱月均溫與Δ13C具有相關性（R2=0.43），呈正相關。楓香屬于落葉型植物，在氣溫較冷的時節樹上沒有葉片，導致葉片Δ13C與2個低溫參數沒有相關性。年均溫與Δ13C幾乎沒有相關性，而最熱月均溫與之卻有相關性，這可能也與楓香的落葉性有關，因為年均溫包含沒有葉片的低溫時期，但是最熱月（7月）正是楓香葉片的發育期。由此可知，研究溫度對落葉型植物碳同位素的影響時，應該使用溫度較高的一些參數。然而，作為高溫的一個參數——年極端最高氣溫，卻與Δ13C的相關性較低，這跟最熱月均溫的結果不同。但是，當去除與其余5個地區的年極端最高氣溫差別較大的昆明（30.4 ℃）時，發現它們的楓香Δ13C與年極端最高溫具有顯著相關性（R2=0.60），為負相關（圖2（f））。這種差異說明在30 ℃附近，溫度對楓香葉片Δ13C的影響出現了轉折。同時，發現昆明與其余5個采樣地的最熱月均溫也具有較大差別，去除這個數據后獲得的其余5個地區的最熱月均溫與楓香葉片Δ13C的相關系數R2為0.24，相關性較弱。通過這種比較，可以推斷，楓香植物的Δ13C與溫度的關系為負相關。

雖然溫度是影響植物碳同位素分餾的重要氣候因子，而且已做過大量溫度對植物δ13C影響的研究，但是至今二者的關系仍沒有定論。大部分研究認為植物Δ13C與其生長溫度呈負相關[22]，部分研究發現溫度與植物Δ13C為正相關關系[23-24]，另一些研究結果顯示植物Δ13C的變化與溫度沒有相關性[25]。總之，溫度對穩定碳同位素的影響比較復雜。但是，以上研究絕大部分是基于整個植物群的穩定碳同位素。因而，劉賢趙等（2015）[24]進一步分析了溫度變化對單個植物種的碳同位素影響，發現了不同植物種的碳同位素與溫度的關系不同，也具有種間差異性。Francey and Farquhar（1982）[26]曾提出，溫度對植物碳同位素的影響取決于植物本身的最佳生長溫度。由于每種植物的最佳生長溫度往往不同，因而，溫度對各植物群Δ13C影響的差異也許正是因為不同植物種的Δ13C與溫度變化的關系不同所造成的。因此，在利用植物，尤其是化石植物的Δ13C重建溫度變化時，選擇單一物種可能更加合適。本次研究正是選擇楓香作為研究對象，結果顯示其Δ13C隨著溫度的增加而降低。

2.2現生楓香葉片Δ13C對水分的響應本次研究選擇了3個與水分相關的參數，分別是年降水量、年均相對濕度和年蒸發量。楓香葉片Δ13C與年降水量呈顯著正相關（R2=0.75）（圖3（a））；與年均相對濕度雖也為正相關，但是相關性較低，R2=0.24（圖3（b））；而與年蒸發量具有一定的負相關關系（R2=0.35）（圖3（c））。這顯示年降水量對葉片Δ13C變化的影響最大。不過，葉片Δ13C對3個水分參數變化的響應與大多數研究結果一致，隨著年降水量、相對濕度或者可利用水分的降低而減小。這是因為當可用水分降低時，植物為減少蒸發會關閉部分氣孔，使氣孔導度減小，從而使Ci/Ca降低，最終導致Δ13C降低[12]。

文中Δ13C與年降水量的相關性明顯比空氣濕度高，可能說明年降水量是楓香Δ13C變化的主要水分因子。6個采集區的相對濕度都高于70%，其中昆明的相對濕度最低，為73%.當將昆明的相對濕度和楓香葉片Δ13C排除，建立其余5個地區的相對濕度和葉片Δ13C的相關關系時，發現二者已經沒有相關性（R2=0.005 8）。這種相關關系的變化，說明當空氣相對濕度達到一定的數值后，可能為73%～77%之間的某個值，此時相對濕度對楓香葉片Δ13C的影響幾乎為零，正如何春霞等（2010）[23]研究中國13個氣候區樹木的Δ13C與環境因子間關系后發現，當相對濕度超過75%后，其對葉片碳同位素辨別的影響變小。對于降水量同樣如此，當降水量達到一定程度后，植物碳同位素受降水量的影響開始減小[23]。文中分析的楓香葉片Δ13C與年降水量的關系顯著，說明在1 740 mm以內楓香葉片Δ13C對降水量的變化比較敏感。另外，與降水量相對的水分因子——蒸發量，跟葉片Δ13C具有負相關關系，但是相關性較低，這可能是由于空氣相對濕度和降水量較高，抵消了蒸發量對Δ13C的影響。

2.3現生楓香葉片Δ13C對光照的響應相對于溫度和水分，光照對植物Δ13C影響的研究較少[1]。前人主要側重于單一植株上不同部分由于陽光照射的差異而形成的光照水平的不同對植物穩定碳同位素的影響，比如陽葉和陰葉間δ13C的變化[15]。總之，隨著光照的增強，δ13C值增大，即Δ13C值變小。作者曾經研究過采自南京的楓香葉片陰陽葉間δ13C的差異，發現陽葉的δ13C比陰葉偏重[15]，但是當時沒有定量研究楓香葉片碳同位素與光照的相關關系。此次6個采樣區的年日照時數和年日照百分率變化明顯，為研究光照與葉片Δ13C的關系提供了條件。圖3（d）～（e）顯示這2個光照參數與楓香葉片Δ13C具有顯著的負相關關系（R2=0.80），這與何春霞等（2010）[23]研究中國13個氣候區葉片的穩定碳同位素與光照間的相關關系一致。光照通過影響葉片光合羧化酶的活性和氣孔導度，從而影響植物碳同位素分辨能力。光合條件好，光照時間長，會導致光合同化的CO2增多和氣孔導度降低，致使Ci降低，Δ13C值減小。年日照時數和年日照百分率2個光照因子的變化具有同步性，因此選用年日照時數作為光照條件的代表參數。

2.4基于楓香化石葉片Δ13C定量重建古環境前述研究已發現，現生L.formosana葉片Δ13C與年極端最高溫、年降水量和年日照時數具有顯著相關性，因此本次將化石L.miosinica葉片Δ13C值代入這3個回歸方程（回歸方程分別如圖2（f）和圖3（a）、（d））所示，獲得浙江天臺地區晚中新世年極端最高溫、降水量和年日照時數（表2），它們的值分別為39.2 ℃，1 329 mm，1 938 hrs.為了驗證此次分析結果的可靠性，進一步與采用其它方法對該地區重建的古環境因子進行比較。其中應用最多的一個古環境重建方法是共存分析法，任文秀等（2010）[27]基于嵊縣組植物大化石采用該方法重建出的年極端最高溫為28～37.4 ℃，降水量為1 118～1 546 mm；而李相傳（2010）[28]在增加植物大化石類群數量后重建出的降水量為1 161～1 654 mm；Yao et al.（2011）[29]也基于花粉化石記錄重建出年降雨量為1 096～1 206 mm.此外，李明濤等（2008）采用特有種氣候分析法獲得現生和化石亮葉樺的分布范圍獲得該地區降水量為637～1 695 mm.對于年極端最高溫，只有任文秀等（2010）[27]的研究中涉及；同時，前人的所有研究中都沒有年日照時數的數據。因此，此次對比，不考慮年極端最高溫和年日照時數，而側重于年降水量。首先，將采用不同方法、基于不同化石材料獲得的降水量進行對比，發現基于植物大化石重建的降水量比基于花粉化石的高[27-29]，而采用特有種氣候分析法獲得的降水量值分布范圍則比較廣，包含了這2種數據的分布范圍。李相傳等（2014）[19]已發現基于花粉化石重建的降水量普遍比植物大化石的低。文中的研究材料選用的是植物葉片大化石，所以選擇同樣基于植物大化石獲得的降水量作為比較的對象比較合適。最后，通過比較發現本次獲得的降水量數值位于基于植物大化石重建的降水量范圍內，說明利用化石葉片Δ13C重建古環境是可行且可靠的，至少本次獲得的古降水量如此。此外，將本次獲得的晚中新世的古年極端最高溫、古降水量和古年日照時數進一步與現代氣候進行比較，發現跟浙江天臺現在的氣候環境非常相似（表1，2），說明在晚中新世浙東已演化出溫暖濕潤的亞熱帶氣候，這與前人根據植物化石推測的氣候類型一致。

3結論

1）現生L.formosana和化石L.miosinica葉片的δ13C值分布在-32‰～-27‰，屬于典型的C3類植物；

2）現生L.formosana葉片Δ13C與年極端最高溫、年降水量、年日照時數具有顯著相關性，建立了線性回歸方程。這些相關關系顯示，Δ13C隨著溫度的升高而降低，年降水量的增加而增大，年日照時數的增多而降低，指示出楓香葉片的穩定碳同位素對環境的響應與大部分植物一致；

3）將化石L.miosinica葉片Δ13C代入3個回歸方程，獲得浙江天臺晚中新世的年極端最高溫、年降水量和年日照時數分別為39.2 ℃，1 329 mm，1 938 hrs，其中古年降水量與前人使用其它方法重建的結果一致，說明利用楓香化石葉片Δ13C重建古環境具有可靠性。進一步與現在的氣候環境對比，發現與浙江天臺相似，說明晚中新世浙東已演化出溫暖濕潤的亞熱帶氣候。

參考文獻References

[1]劉賢趙，張勇，宿慶，等.現代陸生植物碳同位素組成對氣候變化的響應研究進展[J].地球科學進展，2014，29（12）：1 341-1 354.

LIU Xianzhao，ZHANG Yong，SU Qing，et al.Research progress in responses of modern terrestrial plant carbon isotope composition to climate change[J].Advances in Earth Science，2014，29（12）：1 341-1 354.[2]Zachos J，Pagani M，Sloan L，et al.Trends，rhythms，and aberrations in global climate 65 Ma to present[J].Science，2001，292（5 517）：686-693.

[3]袁子能，邢磊，張海龍，等.生物標志物穩定氫同位素研究進展及在海洋古環境重建中的應用[J].地球科學進展，2012，27（3）：276-283.

YUAN Zineng，XING Lei，ZHANG Hailong，et al.Progress of biomarker stable hydrogen isotope and its application to marine paleoenvironmental reconstruction[J].Advances in Earth Science，2012，27（3）：276-283.[4]林杰，莊廣勝，王成善，等.葉蠟單體氫同位素古高程計研究進展[J].地球科學進展，2016，31（9）：894-906.

LIN Jie，ZHUANG Guangsheng，WANG Chengshan，et al.Research progress of leafwax hydrogen isotope paleoaltimetry[J].Advances in Earth Science，2016，31（9）：894-906.[5]唐國軍，陳衍景.有機碳同位素示蹤古環境變化研究[J].礦物巖石，2004，24（3）：110-115.

TANG Guojun，CHEN Yanjing.Comment on tracing environmental change with organic carbon isotopes[J].Journal of Mineralogy and Petrology，2004，24（3）：110-115.[6]Hong S K，Lee Y I，Yi S.Carbon isotopic composition of terrestrial plant matter in the Upper Cretaceous Geoncheonri Formation，Gyeongsang Basin，Korea：Implications for Late Cretaceous palaeoclimate on the East Asian continental margin[J].Cretaceous Research，2012，35（1）：169-177.[7]

Kürschner W M.Carbon isotope composition of fossil leavesrevealing ecophysiological responses to past environmental change[J].New Phytologist，2002，155（2）：197-203.[8]YAN Defei，SUN Bainian，XIE Sanping，et al.Response to paleoatmospheric CO2 concentration of Solenites vimineus（Phillips）Harris（Ginkgophyta）from the Middle Jurassic of the Yaojie Basin，Gansu Province，China[J].Science in China Series D：Earth Sciences，2009，52（12）：2 029-2 039.[9]DU Baoxia，SUN Bainian，ZHANG Mingzhen，et al.Atmospheric palaeo-CO2 estimates based on the carbon isotope and stomatal data of Cheirolepidiaceae from the Lower Cretaceous of the Jiuquan Basin，Gansu Province[J].Cretaceous Research，2016，62（1）：142-153.[10]樊金娟，寧靜，孟憲菁，等.C3植物葉片穩定碳同位素對溫度、濕度的響應及其在水分利用中的研究進展[J].土壤通報，2012，43（6）：1 502-1 507.

FAN Jinjuan，NING Jing，MENG Xianjing，et al.Stable carbon isotopic compositions of C3 plant responses to the temperature and moisture and their application in water use efficiency[J].Chinese Journal of Soil Science，2012，43（6）：1 502-1 507.[11]馬曄，劉錦春.δ13C在植物生態學研究中的應用[J].西北植物學報，2013，33（7）：1 492-1 500.

MA Ye，Liu Jinchun.Applications of δ13C in plant ecological research[J].Acta Botanica BorealiOccidentalia Sinica，2013，33（7）：1 492-1 500.[12]Farquhar G D，O’Leary M H，Berry J A.On the relationship between carbon isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide concentration in leaves[J].Australian Journal of Plant Physiology，1982，9（2）：121-137.[13]Dawson T E，Mambelli S，Plamboeck A H，et al.Stable isotopes in plant ecology[J].Annual Reviews in Ecology and Systematics，2002，33（1）：507-559.[14]XIAO Liang，SUN Bainian，LI Xiangchuan，et al.Anatomical variations of living and fossil Liquidambar leaves：A proxy for paleoenvironmental reconstruction[J].Science China：Earth Sciences，2011，54（4）：493-508.[15]XIAO Liang，YANG Hong，SUN Bainian，et al.Stable isotope compositions of recent and fossil sun/shade leaves and implications for palaeoenvironmental reconstruction[J].Review of Palaeobotany and Palynology，2013，190（5）：75-84.[16]張志耘，路安民.金縷梅科：地理分布、化石歷史和起源[J].植物分類學報，1995，33（4）：313-339.

ZHANG Zhiyun，LU Anmin.Hamamelidaceae：geographic distribution，fossil history and origin[J].Acta Phytotaxonomica Sinica，1995，33（4）：313-339.[17]《中國新生代植物》編寫組.中國植物化石第三冊，中國新生代植物[M].北京：科學出版社，1978.

Writing Group of Cenozoic Plants from China.Fossil plants of China，part 3，volume of cenozoic plants[M].Beijing：Science Press，1978.

[18]Uemura K.Late neogene liquidambar（Hamamelidaceae）from the southern part of northeast Honshu，Japan[J].Mem Natn Sci Mus Tokyo，1983，16（1）：25-36.[19]

李相傳，孫柏年，肖良，等.浙江新近紀嵊縣組地層特征及其化石研究進展[J].蘭州大學學報：自然科學版，2014，50（2）：145-153.

LI Xiangchuan，SUN Bainian，XIAO Liang，et al.Stratum characteristics of the Neogene Shengxian Formation in Zhejiang Province and its related fossil studies[J].Journal of Lanzhou University：Natural Science Edition，2014，50（2）：145-153.

[20]Mook W G.13C in atmospheric CO2[J].Netherlands Journal of Sea Research，1986（20）：211-223.[21]Zhang Y G，Pagani M，Liu Z，et al.A 40millionyear history of atmospheric CO2[J].Philosophical Transactions：Mathematical，Physical and Engineering Sciences，2013，371：1-20.

[22]Wang G A，Li J Z，Liu X Z，et al.Variations in carbon isotope ratios of mean annual precipitation in north China and their relevance to paleovegetation reconstruction[J].Quaternary Science Reviews，2013，63（1）：83-90.[23]何春霞，李吉躍，孟平，等.樹木葉片穩定碳同位素分餾對環境梯度的響應[J].生態學報，2010，30（14）：3 828-3 838.

HE Chunxia，LI Jiyue，MENG Ping，et al.Changes in leaf stable carbon isotope fractionation of trees across climatic gradients[J].Acta Ecologica Sinica，2010，30（14）：3 828-3 838.[24]劉賢趙，宿慶，李嘉竹，等.控溫條件下C3，C4草本植物碳同位素組成對溫度的響應[J].生態學報，2015，35（10）：3 278-3 287.

LIU Xianzhao，SU Qing，LI Jiazhu，et al.Responses of carbon isotopic composition of C3 and C4 herbaceous plants to temperature under controlled temperature conditions[J].Acta Ecologica Sinica，2015，35（10）：3 278-3 287.[25]Kohn M J.Carbon isotope compositions of terrestrial C3 plants as indicators of（paleo）ecology and（paleo）climate[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2010，107（46）：19 691-19 695.[26]Francey R J，Farquhar G D.An explanation of 13C/12C variations in tree rings[J].Nature，1982，297（5 861）：28-31.

[27]任文秀，孫柏年，肖良.浙江寧海下南山組晚中新世古海拔與古氣候定量重建[J].微體古生物學報，2010，27（1）：93-98.

REN Wenxiu，SUN Bainian，XIAO Liang.Quantitative reconstruction on paleoelevation and paleoclimate of Miocene Xiananshan Formation in Ninghai，Zhejiang Province[J].Acta Micropalaeontologica Sinica，2010，27（1）：93-98.[28]李相傳.浙江東部晚新生代植物群及其古氣候研究[D].蘭州：蘭州大學，2010.

LI Xiangchuan.The late cenozoic floras from eastern Zhejiang Province and their paleoclimatic reconstruction[D].Lanzhou：Lanzhou University，2010.[29]YAO Yifeng，

Bruch A A，Mosbrugger V，et al.Quantitative reconstruction of Miocene climate patterns and evolution in Southern China based on plant fossils[J].Palaeogeography，

Palaeoclimatology，Palaeoecology，2011，304 （3-4）：291-307.

[32]李明濤，孫柏年，肖良，等.浙東中新世Betula mioluminifera Hu et Chaney的發現及古氣候重建[J].地球科學進展，2008，23（6）：651-658.

LI Mingtao，SUN Bainian，XIAO Liang，et al.Discovery of Betula mioluminifera Hu et Chaney from the Miocene in Eastern Zhejiang and reconstruction of Palaeoclimate[J].Advances in Earth Science，2008，23（6）：651-658.[33]丁素婷，孫柏年，吳靖宇，等.浙江天臺中新統潤楠屬化石及其古環境指示[J].地球科學——中國地質大學學報，2012，37（1）：35-46.

DING Suting，SUN Bainian，WU Jingyu，et al.Machilus fossil from miocene in Tiantai，Zhejiang Province，China，and its paleoenvironmental implications[J].Earth Science：Journal of China University of Geosciences，2012，37（1）：35-46.