鹰潭地区大气降水中氢氧稳定同位素特征研究

降水中氢氧稳定同位素组成与降水地区各种气象因素变化密切相关。同时,降水中氢氧稳定同位素关系是水同位素应用的主要基础,对深入研究降水中水汽来源,地下水补给等水循环过程具有重要意义。根据江西鹰潭地区2012年4月至2013年3月大气降水中氢氧稳定同位素组成和气象资料,研究了该地区大气降水中氢氧稳定同位素关系及降水量,温度等气象因素对氢氧稳定同位素组成的影响。研究表明,该地区大气降水线方程为δD=8.61δ18O＋18.34（n=72,R2=0.98）,与全球大气降水线方程（δD=8δ18O＋10）相比,鹰潭地区大气降水线的斜率和截距均偏大,这与凝结物在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关,同时反映了该地区湿润多雨,降水过程中受二次蒸发影响较小的气候特点。该地区降水中δD （-113.3‰～7.5‰）、δ18O（-14.9‰～-0.9‰）和氘盈余（3.8‰~23.2‰）变化幅度很大并呈现出明显的季节性变化,夏半年（4-9月）δD、δ18O与氘盈余均显著低于冬半年（10-3月）（P＜0.01）,反映出不同季节降水的水汽来源及蒸发条件的差异。对该地区降水同位素与降水量和温度相关性的分析表明,降水中δ18O 与降水量和温度存在显著负相关关系,方程式分别为：y=-0.056x-4.7（R2=0.39,P＜0.01）和y=-0.203x-2.99（R2=0.23,P＜0.01）,说明该地区降水中氢氧稳定同位素存在显著的降水量效应和反温度效应。     

干旱区荒漠植物体内潜在水源差异及利用策略分析

水作为干旱区重要的环境因素之一,是荒漠植物生长发育的主要限制因子,故在荒漠区开展植物体内潜在水源差异及水分利用策略分析对综合理解生态水文过程具有重要意义。通过对艾比湖流域不同生活型荒漠植物的木质部及潜在水源(凝结水、地下水、河水和土壤水(0-40、40-70、70-100、100-150 cm))的稳定同位素值(δ~(18)O)进行统计学分析,利用多源线性混合模型(IsoSource)分析各潜在水源对植物体所吸收利用水分来源的贡献比率,并比较各潜在水源之间δ~(18)O值。结果表明,(1)土壤水的δ~(18)O变化范围为(-6.292‰--3.995‰),并且δ~(18)O随着土壤深度的加深,不同土层间的δ~(18)O表现为逐渐偏负;乔灌木与草本的δ~(18)O差异显著,而乔木与灌木的δ~(18)O差异不显著。(2)不同生活型的植物在对水分来源上存在明显差异,乔木对水分的利用主要集中于单一地下水资源;灌木除较多利用地下水外,也多元的利用其它水源;芦苇(Phragmites australis)与盐生草(Halogeton glomeratus)主要利用地下水,其它草本植物将表层土壤水作为首要水源。(3)浅根系与中深根系植物在各水源利用方面,除对(100-150 cm)的土壤水的利用无显著差异外,对其它水源利用均存在极显著差异(P0.01)。在根系类型上表现出明显的垂直分布规律:中深根系植物将地下水作为第一水源,而浅根系植物主要利用表层土壤水(0-40 cm)。以上研究结果表明,干旱荒漠区,植物所需水分主要受生活型和根系类型影响,其中后者影响更甚。     

亚热带针阔混交林土壤-植物-大气连续体（SPAC）中水稳定同位素特征

为揭示亚热带湿润地区森林系统内部的水文过程,通过分析长沙地区针阔混交林内降水、土壤水、樟树(Cinnamomum camphora)和刺杉(Cunninghamia lanceolate)茎杆水与叶片水中稳定同位素组成,并结合相关环境因子,分析了亚热带地区水分在森林系统(SPAC)内部转换过程中稳定同位素的变化特征及其影响因素。结果表明:研究区降水、土壤水和樟树、刺杉茎杆水中δ~(18)O均表现出在湿润期(10月至次年6月)偏正,在干旱期(7—9月)偏负的季节变化趋势。其中,林下土壤水中δ~(18)O随深度的增加季节变化逐渐减小。与茎杆水中δ~(18)O明显的季节变化不同,在湿润期和干旱期典型晴日樟树与刺杉茎杆水中δ~(18)O不存在明显的日内变化。相较于茎杆水中δ~(18)O,樟树和刺杉叶片水中稳定同位素既存在明显季节变化也存在明显的日内变化。在湿润期内,两种植物叶片水中δ~(18)O、Δ~(18)OL(叶片水同位素富集程度)均大于干旱期两种植物叶片水中δ~(18)O、Δ~(18)OL,叶片水线(LWL)的斜率则小于干旱期两种植物LWL的斜率。在湿润期典型晴日内,樟树和刺杉叶片水中δ~(18)O、Δ~(18)O_L明显大于干旱期典型晴日内叶片水中δ~(18)O、Δ~(18)O_L,LWL的斜率则小于干旱期典型晴日内两种植物LWL的斜率。基于Δ~(18)OL与各气象因子的相关性分析得到,在季节变化上,相对湿度、太阳辐射和饱和水汽压差是影响樟树和刺杉叶片水中稳定同位素富集程度的主要因子;在日内变化上,温度、相对湿度和饱和水汽压差对两种植物叶片水中稳定同位素富集程度影响最大。     

琼北地区地热水中氟的富集规律

以海南岛的琼北地区地热水为研究对象，对研究区的地热水、地下水和地表水水样进行测试分析，运用piper图、δ²H和δ¹⁸O图、钠碱指数等方法探究琼北地区高氟地热水的富集规律及分布特征.结果表明，地热水氟浓度均超标，平均值高达14.25 mg·L^-1；而地下水和地表水的氟含量未超标，变化范围为0.02—0.44 mg·L^-1.沿海地区到内陆地区地热水氟含量呈现逐渐增大的趋势，内陆地区平均含量高达21.69 mg·L^-1.地热水水化学类型以HCO₃-Na为主，温度、pH和地层中的含氟矿物类型对地热水氟的富集具有重要的影响.地下热水补给来源为现代大气降水，并且存在轻微的“氧漂移”现象，受到一定程度的蒸发浓缩的影响.随着文石、方解石的沉淀反应、络合反应形成的络合物以及Na⁺、K⁺置换出Ca²⁺、Mg²⁺的离子交换反应，地热水中氟浓度不断增大.     

富氡地热水中δ34SSO42-、δ13CDIC同位素特征及其意义—以息烽温泉为例

贵州息烽温泉被誉为“亚洲第一氡泉”,富含多种有益元素.选取息烽地热水和与其有关的地表径流水及岩溶泉水为研究对象,利用水文地球化学、δ³⁴S(_SO₄^2-)、δ¹³C(HCO₃（^-）)同位素等方法对区内富氡地热水中硫、碳元素来源及水-岩作用过程进行研究.结果显示,地热水水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型,pH呈弱碱性,其阴离子主要为HCO₃^-和SO₄^2-,阳离子主要Ca²⁺和Mg²⁺,阴离子浓度变化范围为86—191.01 mg·L^-1,阳离子浓度变化范围为20.7—57.4 mg·L^-1.地热水中δ¹³C(HCO₃（^-）)值为-4.85‰—-9.1...     

汉江上游金水河流域河水的化学特征

本文以汉江上游金水河流域为研究区域,通过对大气降水、河水的水化学及氢氧稳定同位素分析,揭示河水水化学特征及其补给来源.结果表明,(1)流域内大气降水和河水的水化学类型为Ca2+-HCO3-型,主要占优势的阴阳离子分别为HCO3-和Ca2+;(2)河水水质总体表征良好,其离子、金属及微量元素和营养盐的含量较低;(3)河水的δD和δ18O关系表明,河流的主要补给来源为大气降水.     

滇东黔西典型岩溶流域地下水中锶富集特征及成因分析

滇东黔西岔河岩溶流域地下水和地表水中锶超常富集,研究富锶地下水的分布特征和成因机理,可以为天然富锶矿泉水的开发利用提供支撑.通过对含水介质中锶元素含量、地下水分布和水化学特征的分析,结合氢氧同位素和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、离子比例系数和Piper三线图、Gibbs图解等方法,研究了地下水中Sr的来源和成因.结果表明,永宁镇组(T₁yn)和关岭组(T₂g)岩石中锶含量较高,是地下水中锶的主要来源层位.研究区地表水和地下水均以大气降雨补给为主,水化学类型主要为HCO₃-Ca和HCO₃-Ca·Mg型,优势阴阳离子为HCO₃^-、Ca²⁺和Mg²⁺.地表水和地下水水化学均受岩石风化作用的控制,溶滤作用、阳离子交换作用和人类活动综合影响了区内水体的组分特征.水-岩作用是锶在地下水中富集的主要途径,方解石的风化溶解是地下水中Sr的主要来源,白云石和石膏也有一定的贡献;阳离子交换作用不...     

Stoichiometric characteristics of carbon,nitrogen, and phosphorus in leaf litter soil of Pinus yunnanensis forest during different restoration stages in the karst plateau of eastern Yunnan北大核心CSCD

以滇东岩溶坡地不同恢复阶段云南松林(纯林、人工混交林、天然次生林)为研究对象,以元江栲原生林和小铁仔灌丛作为参照样地,对5种植被类型中的叶片-枯落物-土壤中的C、N、P含量和化学计量比特征进行研究.结果表明:(1)3种云南松林都呈现为高C(432.27 g/kg)、低N(10.28 g/kg)、P(0.96 g/kg)的格局,5种植被类型的叶片-枯落物-土壤C、N、P含量基本都表现为叶片>枯落物>土壤,C/N、C/P、N/P值则都表现为枯落物>叶片>土壤,叶片和枯落物的养分含量和化学计量比值与土壤间差异显著.(2)3种云南松林对于养分的吸收同化能力差异不大,但天然次生林的枯落物质量最好,人工混交林的土壤N、P有效性最高,云南松林内受N的胁迫作用强于原生林和灌丛.(3)植物叶片-枯落物-土壤中C、N、P及其化学计量比间相关性显著,互馈机制明显.研究区内土壤C、N、P化学计量特征受土壤pH、团聚体颗粒、含水率、容重和硝态氮影响显著.因此,滇东岩溶高原云南松植被恢复过程中主要受N胁迫作用,提高枯落物养分回流是云南松植被恢复与经营的关键要素.(图4表3参41)     

新疆吉木乃诸河水体氢氧同位素和水化学特征

利用2018年6月和11月在新疆吉木乃诸河流域采集的河水、冰雪融水和降水样品,对流域水体的水化学成分和氢氧稳定同位素(D,~(18)O)组成的时间和空间特征进行了系统研究.结果表明,吉木乃诸河在丰水期和枯水期阳离子均以Ca~(2+)为主,阴离子以HCO~-_3为主,其次分别为Na~+和SO_4~(2-).在空间上,Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-随着海拔的降低呈增加趋势.通过Piper图可以判断出,吉木乃诸河水化学类型为HCO_3-Ca型.利用Gibbs图可知流域内主要离子组成与各类岩石的风化作用有关,大气降水和蒸发作用的影响相对较小.结合当地的水文地质情况,运用离子含量比值法,可以发现离子主要来源于流域内碳酸盐风化和含硫矿物的氧化.丰水期吉木乃诸河地表水中δ~(18)O和δD较枯水期高,冰川融水的同位素值没有明显的季节变化,降水中的同位素值季节变化较大,其区域大气降水线方程为δD=7.5δ~(18)O+5.4 (R~2=0.99).吉木乃诸河河水中稳定同位素与海拔呈现正相关关系,主要原因是蒸发作用的增加,地表水同位素值偏负.该区域地表径流与冰川融水密切相关,冰川融水对该流域水资源的补给贡献较大.     

林地的水分动态及其对树木生长的影响——以香桂（Cinnamomum subavenium）人工林为例

土地利用变化引起的水分条件变化反过来又会影响植被的生长,然而,森林-水分-植物生长之间相互作用关系的研究还很少。以香桂（Cinnamomum subavenium）人工林为例,在盐亭生态试验站开展观测,研究了无枯落物林地（FB）、有枯落物林地（FL）和裸地（BL）的水分动态（土壤水分、径流组成和径流量）,比较了FB和FL样地树木高、基径、叶面积、比叶面积（SLA）、地上和地下生物量。研究结果表明：①FL样地的土壤含水量最高,其次是FB样地,而BL样地的土壤含水量最低;②地上径流展现了与土壤水分相反的趋势（FLFB〉BL）,3个样地的总径流量则没有表现出一个明确的大小关系。在观测期间,BL、FB和FL的地表径流量分别为284.68、222.93和68.98cm,地下径流分别为57.83、134.00和289.52 cm,总径流量依次为343.16、356.93和358.35 cm;③在观测早期,FL样地和FB样地植物形态学特征、SLA以及地上和地下生物量均没有显著差异（p〉0.05）。在观测期末,虽然两个样地的基径和SLA无显著差异,然而其他指标差异极显著（p〈0.005）。在观测末期,除SLA外,FL样地植物的高、基径、叶面积、地上生物量和地下生物量分别高于FB样地,表明该样地植物生长条件更好。这些结果表明森林改善了自身的水分环境,而水分环境的改善又反过来促进了森林的生长,森林植被-水分条件的这种相互促进作用是森林系统生存策略的一种表现。     

保留带与造林带的小气候和水分比较研究

比较分析了保留带与造林带的小气候和水分效应结果显示：①保留带的日均温比造林带低0．6～2．6℃，每天13：00时两带温差最大；保留带的月均温比造林带低0．5～2．2℃，两带6～8月的月均温差最大．②保留带的日均温度比造林带高10～15％，每天13：00时两带湿度相差最大；保留带的月均湿度比造林带高8．3～15．5％，两带6～8月的月均湿度相差最大．③造林带的光明强度是保留带的30～50倍，是未砍带的43～58倍．保留带和造林带不同位点的光照强度随一天中时刻的变化而发生更替．④保留带灌丛对降雨的拦截率为22．61％～64．15％．⑤保留带与造林带和未砍带土壤的自然含水率差异主要出现在0～10cm的表土层，且雨季的差异大十旱季的差异在雨季，保留带土壤的含水宰大于造林带的含水率，在旱季则相反．     

不同人工措施对沙质荒漠生态恢复与重建初期效应的影响

机械措施与生物措施相结合是流沙治理行之有效的重要途径和方法。通过对4种不同人工措施干预治理流动沙地后其生态恢复初期(前3年)植被、土壤理化性质和水分动态变化进行了观测研究,并以流沙区为对照进行了对比分析。结果表明:沙质荒漠生态系统恢复变化首先始于各种机械措施所建立的稳定地面的形成,为天然植物的迅速增殖和侵入、人工固沙植物的介入、枯枝落叶的储存及流沙成土过程提供了必要的环境条件。枯枝落叶层的形成又为土壤-植物系统物质交换建立了介面,促进了流沙的成土过程。不同人工措施治理区0～200cm土壤平均含水量与流沙区土壤含水量相比差异不显著,说明土壤水分仍能保持流动沙地原有的水分平衡状态。但随着天然植被的恢复与人工固沙林生长,其对土壤水分的影响深度由干预前的40cm加深至第三年的160cm。系统内植物恢复与流沙成土过程的前期效果表明,草沙障或土沙障 固沙林措施优于塑料沙障 人工沙蒿和封育治理措施,是流动沙地得以快速治理的有效方法。从植被群落结构的变化看,人工植被在建立后第三年其生态功能才开始初见成效。     

新疆帕米尔高原塔什库尔干地区冰川融水锶同位素特征及其环境意义

本文研究了帕米尔高原地区冰川融水的Sr同位素组成特征,并且结合水化学和氢氧同位素结果进行讨论.结果表明,该区以HCO_3-Ca(Ca-Mg)和HCO_3-SO_4-Ca-Mg水为主;冰川融水矿化度低,水化学类型简单,NO_3~-离子含量很少,是研究冰川融水氢氧同位素特征和用锶同位素研究水-岩作用的理想地区.研究区冰川融水的~(18)O和~2H具有明显的高度效应,δ~(18)O-δ~2H关系水点均位于世界降水线的左上方,显示了寒冷气候条件下,冰川融水~(18)O和~2H同位素特征;本研究应用~(87)Sr/~(86)Sr比值与1/[Sr~(2+)]相关性以及~(87)Sr/~(86)Sr、[Sr~(2+)]/[Na~+]比值的相关性发现,塔什库尔干河流域的上游西南部喀喇其库尔河一带是以硅酸盐岩为主的分布区,其特点是高~(87)Sr/~(86)Sr比值和低[Sr~(2+)]/[Na~+]比值,南部是以碳酸盐岩为主的分布区,其特征是低~(87)Sr/~(86)Sr比值和高[Sr~(2+)]/[Na~+]比值;到了中游和下游,河水都是混合水,其中靠近上游水点以低~(87)Sr/~(86)Sr比值和高的1/[Sr~(2+)]比值为特征,而下游则以低~(87)Sr/~(86)Sr比值和小的1/[Sr~(2+)]比值为特征,这些特点与混合水的来源和流经区的岩性有关;本研究还发现,氘过量参数d值是识别大气降水补给河水或地下水的重要指标,可用于研究该地区古气候的演变.     

雨季红壤坡地油茶林土壤水势变化特征及耗水规律

利用野外定位观测数据,研究了雨季红壤坡地油茶林土壤水势变化特征及耗水规律.结果表明,土壤水势及其变异系数均为坡上大于坡下,坡上深度50cm、坡下深度40cm以上土层显著受到土壤蒸发和植物蒸腾的双重影响,坡上、坡下深度90cm附近土壤水势变化大于相邻层次.土壤物理性质、根系分布对土壤水势影响显著,深度40、90cm分别为黏土层向砾石层、砾石层向网纹层的转变,水分容易积聚,根系易于向此靠近;吸水根(根直径<1mm)根干重与土层深度呈显著指数型相关,且在深度90cm处所占比例最大,达46.95%;吸水根干重所占比例与深层(70-110cm)土壤水势变化量呈明显正相关.通过零通量面分析,雨季持续干旱时段深层水分整体向上蒸发,但深度90cm处水势变化最大,证实土层深度90cm附近为雨季油茶林主要耗水区域.     

厦门近海沉积物中高分子有机质的来源初探

采用多步连续-湿法-化学方法,分离提纯了于2010年7月和12月在厦门近海采集的沉积物样品,获得3类高分子有机质,即腐殖酸（HA）、干酪根和碳黑（KB）和碳黑（BC）。以扫描电镜（SEM）作为有效的辅助手段,观察沉积物原样及高分子有机质的形貌特征,结合稳定碳同位素（δ13C）的分析,初步探讨了厦门近海沉积物中高分子有机质的来源。扫描电镜观察发现,在原样沉积物中存在多种海源物质（如钙质硅藻和圆筛藻/冠盘藻）;而在KB样品中同时发现类似于陆地植物的木质碎片以及来自海洋的藻胶鞘,暗示了其来源是海源与陆源共同作用的结果。稳定碳同位素研究表明厦门湾近海海域沉积物中有机质以陆源影响占优势,其比例在58.32%至84.45%之间;δ13C值整体上显示为夏季的贫于冬季的,这与研究区域的生态系统中陆源C3植被和海源水生植物的繁殖生长有关,同时还有排海污水及化石燃料煤燃烧后或者运煤船只洒落的碎屑的贡献。     

稳定碳同位素激光检测仪监测生物质燃料掺烧比的研究

稳定碳同位素激光技术可用于检测煤和生物质的碳同位素比值δ13C，以确定燃煤耦合生物质的掺烧比，且不受含水量影响.本文通过对煤(山西煤、内蒙古煤、贵州煤)和生物质(玉米秸秆、棉花秸秆、木屑、稻壳)混燃烟气进行稳定碳同位素比值测定，在一定的生物质掺烧比范围(碳量基、热量基)内建立在线分析方法得到拟合线性方程y=ax+b，拟合优度R²>0.99.所得分析方法可用于在线监测生物质掺烧比变化情况，当生物质掺烧比为20%时，误差分析控制在0.5%—2.0%以内.此外，该检测-分析方法能够实时、准确地监测生物质掺烧比，可为国家针对生物质使用量补贴政策的制定和实施提供技术支撑；同时可用于追踪“碳溯源”，推动碳排放监测和碳交易市场的快速发展.     

基于苋菜转录组的ARF基因家族鉴定及表达

ARFs(auxin response factors)是重要的生长素响应因子,在植物的生长发育过程中起着关键的作用.基于‘大红’苋菜转录组数据,通过在线分析软件SMART和NCBI-Blastp的注释筛选苋菜ARF基因家族成员(AtrARF);利用生物信息学分析软件,对AtrARFs蛋白的理化性质、二级结构、亚细胞定位、保守氨基酸序列进行预测分析;构建系统进化树,预测可能调控AtrARF的miRNAs.分析AtrARF在蓝光和黑暗处理下苋菜胚轴中,及在不同种类及浓度的生长素处理下苋菜幼苗中的表达水平.分析结果表明,在苋菜中共鉴定得到29个ARF基因,其编码蛋白的长度在80-1 107 aa之间,蛋白分子量约为8.850×10³-123.300×10³,等电点在4.09-9.92之间.亚细胞定位预测结果均定位于细胞核,有15个保守氨基酸序列;系统进化树显示,29个AtrARF分为3个大组;MiRNA预测结果显示,至少有5个AtrARF家族成员受到miRNA调控.定量结果显示,AtrARFs在蓝光和黑暗、不同种类及浓度的生长素处理下表达模式均不相同.本研究表明AtrARFs受光质和生长素调控,在苋菜生长发育过程中发挥重要作用.(图8表4参34)