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近年来，极端气候事件和灾难性的地质事件频繁地光临地球，给人类带来了前所未有的绝望和恐慌，同时也引起了各国科学家对全球气候变化和古环境的研究兴趣。石笋凭借分布广，时间跨度大，生长机制对环境敏感，保存信息完整等优点，已成为研究古气候古环境的重要载体之一，而石笋微量元素也成为近年来研究的热点。利用石笋记录重建古气候（尤其是古季风）取得了许多成果，但通过石笋化学组成来重建陆地生产力却鲜见报道。
本论文通过对和尚洞石笋中微量元素的组成特征以及P的存在形式的测试和分析，认识其地球化学特征，首次对石笋P/Ca响应陆地古生产力的机制进行了探讨，并论证了石笋P/Ca指示陆地古生产力的可行性。在此基础上，重建了宜昌地区近9.0ka来的陆地古生产力。论文获得以下主要结论：
1)以土壤和围岩为石笋P的两个来源端元建立二元模型，分析得出：石笋中的P主要来自洞穴上覆的土壤；
2)作为石笋的“P源”，上覆土壤中植被以腐败残体的形式周期性地将植物P带入土壤。在气候环境和有机质、微生物等土壤物质的作用下，土壤P向不同的方向发生转化，并在水文地质作用的影响下发生运移和淋滤，渗透围岩，进入下覆洞穴滴水，最终随着CaCO3的沉淀而进入洞穴次生沉积物中。所以，石笋P/Ca能够反映上覆植被的兴衰，并用于重建该区域的陆地古生产力：
3)对正磷酸根的测定表明，和尚洞石笋中的P主要以无机形式存在。降水增加的时期，石笋无机P和有机P的同时增加使石笋总P也明显增加，并且有机P的增加速率普遍大于无机P的增加速率。这一现象主要与增强的冲刷作用有关；
4)重建的宜昌地区近9.0ka来的陆地古生产力表明，过去9000年宜昌地区陆地生产力的平均值为16292kg/hm2·a，比近代的15123kg/hm2·a（最近50年的平均值）高出7.2％。此外，研究区陆地生产力呈现波动变化的特征，表现出明显的阶段性：①8.9ka～6.5kaBP，陆地生产力较低，其平均值为16053kg/hm2·a;②6.5ka～5.0kaBP，陆地生产力显著升高，平均值达到17082kg/hm2·a，并在6.4ka～5.6kaBP期间达到9.0ka来的最高值；③5.0ka～4.0kaBP，处于低生产力期，平均值为16057kg/hm2·a;④4.0ka～1.5kaBP，生产力逐渐回升，平均值164561kg/hm2.a;⑤1.5kaBP至今，生产力再次处于低值期，平均值15819kg/hm2.a。