本文通过对中国北方沙地地区（毛乌素沙地、浑善达克和呼伦贝尔沙地）进行表土样品的采集，分析了表土有机质碳同位素组成，结合现代气象数据，初步探讨了表土有机质碳同位素与现代气象因子之间的关系。同时，对该地区典型的沙、黄土剖面进行了有机质碳同位素的测试，获得到了一些新认识。　　沙地表土样品的TOC含量普遍较低，介于0.03％和2.89％之间，平均值为0.90％。毛乌素沙地、浑善达克沙地、呼伦贝尔沙地的TOC对比分析表明，干旱度而非降水是影响TOC变化的主要原因。表土有机质碳δ13C的测试分析表明，δ13C值介于-26.56‰和-19.41‰之间，平均为-23.54‰。整体而言，浑善达克沙地的样品δ13C最为偏正，来自呼伦贝尔沙地的样品次之，毛乌素沙地的样品最为偏负。　　我们通过相关分析检验了地表样品有机质值碳同位素与气候和环境因子（年均温、年降水量、生长季降水量、干旱度、生长季干旱度）之间的关系，对于所有样品与温度的相关分析表明，两者之间存在微弱的相关(R2=0.14;n=90);表土有机质碳δ13C与年降水之间存在显著的负相关关系(R2=0.52; n=90; p＜0.05)，年降水量平均每增加100 mm，表土有机质碳δ13C降低1.9‰，这一关系可以表示为:Y=-0.019X-17.97（Y代表土有机质碳δ13C，X代表年降水量），同时，生长季降水与表土有机质碳δ13C之间也存在明显的相关关系，其显著性稍弱于年降水量(R2=0.46，n=90)。进一步的分析表明，表土有机质碳δ13C与干旱度之间同样存在很好的相关性(R2=0.38; n=90; p＜0.05)，两者之间的关系可以表示为Y=0.34X-26.05（Y代表表土有机质碳δ13C，X代表干旱度）。表土有机质碳δ13C与生长季干旱度之间的相关性强于干旱度(R2=0.40)。　　通过对研究区表土有机质碳δ13C、现代的地表温度、C4植物的生长条件以及其它地区的表土有机质碳同位素等分析，我们认为该地区土壤有机质碳主要是C3植物贡献的，C4植物也有部分贡献。对于表土有机质碳δ13C与降水呈负相关的关系，是由于C3植物对降水量的响应造成的，C4植物随干旱程度的增加而增加对这一关系也有贡献。　　通过对地层剖面有机质碳同位素的测试分析，估算了C3/C4相对生物量变化。结果表明，所有4个地层剖面C3/C4丰度对气候都有一致的响应，即在冰期C4丰度减小，间冰期C4丰度增加，这一结果与黄土高原典型黄土剖面的结果一致。在空间上剖面之间相同层段的记录对比表明，在间冰期，低纬度地区剖面记录的C4丰度要高于高纬度地区剖面记录的C4丰度，这可能与南北的温度差异有关。而在冰期牛样子沟剖面记录的C4丰度要高于镇北台剖面，这可能是与受季风的弱影响有关。　　尝试将表土δ13C-降水的定量关系应用于地层剖面的降水定量重建，结果表明，表土的转换函数关系直接应用于该地区地层剖面的降水定量重建存在困难。通过分析表明，造成上述问题的原因在于表土植被类型与地质时期植被类型的不匹配。表土有机质碳记录的植被类型是C3植被为主，C4植被的比例较小，而在地层记录中，冰期是纯的C3植被，而间冰期则是C3和C4混合植被。在地层中为C3、C4混合植被的情况下，需要考虑多个因子的定量关系来构建δ13C-降水的转换关系，而不能简单的将表土δ13C-降水的关系应用于沉积地层中。　　通过分析认为，人类活动对现代地表已经产生了深刻的影响，对自然过程已经产生了较大的干扰，当应用现代过程得到的结果去重建过去的气候变化时需要特别的小心。