稳定氢氧同位素在定量区分植物水分利用来源中的应用

全球气候变化下陆地生态系统的适应性是当前科学研究关注的主题之一,了解生态系统如何响应及影响全球气候变化有利于人类对未来生存环境的预测和适应。生态系统中不同来源水分对植物生长相对贡献决的大小一定程度上决定了生态系统对气候变化的响应方式、程度和响应结果,因此跟踪和分析植物利用水分的来源是制定全球气候变化对策的一个重要研究内容。本文介绍了稳定氢氧同位素技术研究历史及其在定量区分植物利用水分的来源研究中的应用原理与具体方法。由于土壤水分在被植物根系吸收及随后沿导管向上传输的过程中,与外界环境不发生水分交换,因此不存在同位素的分馏过程,所以植物茎木质部水分同位素组成能反映出植物利用的来源水分同位素信息。通过比较植物茎木质部水分与植物利用的不同来源水分同位素值,利用二项或三项分隔线性混合模型(two-orthree-compartment linear mixing model),可以估算出植物对不同来源水分的相对使用量。而由于植物叶片水分同位素组成受到周围环境的温度、湿度、降雨和土壤水分的异质性等许多因素的影响,通过比较分析植物茎木质部水分和叶片水分同位素组成的差异可以得到植物周围环境的气候信息。植物利用水分的来源存在显著的季节性差异,并且,不同生活型植物在利用水分来源上存在明显不同。植物根系的分布及根深是决定植物利用水分来源的一个重要的因素,表层和深层根系的相对分布及其活性影响着植物吸收水分的范围。当然,利用线型分隔混合模型定量区分植物利用水分的不同来源,还有许多值得改进的地方,而且,尽管稳定同位素技术在植物科学中的应用正迅速发展起来,但利用稳定氢氧同位素来分析环境因素对植物影响的研究还只是刚刚展开,还有许多方面值得去进一步探索。     

广西热带亚热带典型森林岩溶区土壤-植物系统元素分布特征

对广西热带亚热带典型岩溶区土壤-植物系统13种元素分布特征及相关性进行了研究.结果表明:与非岩溶区植物相比,岩溶植物Ca、Al含量比较高,Na、Fe、Mn、Si、K、P的含量较低.植物体内元素的分布特点是:叶>茎>根;石灰土更易富集Fe、P、K、Cu、Zn和Co.大多数土壤元素含量随纬度的降低而降低,Fe和Zn表现较为明显,而Mn和Si在热带较中亚热带的更易淋失.土壤中与Fe元素明显相关的元素最多,包括Mn、Zn、Co、S、Al,其相关性分别为Mn> Al > Co > Zn > S,其中,Fe与Mn、S呈负相关,与Zn、Co、Al呈正相关;植物中的Na、Fe、Si、P、Al与土壤中对应的元素相关性显著,呈正相关关系,主要体现在土壤的A层;植物对大量元素的吸收强于对微量元素的吸收,其中,对Mn的吸收能力最强(8229.38%),主要集中在根部的Al(0.57%)和Fe(0.0049%)的吸收能力最小.     

氮沉降形态对西南岩溶区森林土壤有效磷来源的影响

森林生态系统氮和磷之间具有密切的耦合关系,阐明氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响,对推动全球环境变化条件下岩溶区退化森林植被恢复具有重要意义。以广西桂林岩溶区典型森林为研究对象,在野外模拟不同形态氮沉降(无氮沉降(CK)、氧化态氮沉降(Oxi)、还原态氮沉降(Red)和氧化还原态氮沉降(RO)),在模拟氮沉降1.5a后通过连续监测各季节凋落物、植物根系和雨水磷输入量,结合土壤全磷和有效磷的季节变化特征,探究氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响。结果表明：Oxi和Red处理显著提高了土壤有效磷含量,而RO处理对土壤有效磷含量的影响因季节不同而存在差异,所有氮沉降处理对土壤全磷含量的影响均不显著;CK处理凋落物磷年输入量为10.64kg·hm^-2,植物根系磷年输入量为12.65 kg·hm^-2,雨水磷年输入量为0.78 kg·hm^-2;所有氮沉降处理均显著增加了凋落物磷年输入量,而Oxi和Red处理均显著降低了植物根系磷年输入量,RO处理对植物根系磷年输入量没有显著影响。结构方程模型表明...     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明:该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草(Equisetum ramosissimum)、一年蓬(Erigeron annuus)和五节芒(Miscanthus floridulus)的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨(Stenoloma chusana)、千金子(Bochloe dactyloides)、二歧飘拂草(Fimbristylis dichotoma)、柔枝莠竹(Microctegium Vimineum)、短叶水蜈蚣(Kyllinga brevifolia)、狗娃花(Heteropappus hispidus)适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部Zn含量平均值最高,为1225.74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52.78～2137.11mg·kg-1,平均为521.39mg·kg-1;一年蓬地上部Cd含量达到了119.51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1.3,是潜在的Cd超富集植物。     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明：该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草（Equisetum ramosissimum）、一年蓬（Erigeron annuus）和五节芒（Miscanthus floridulus）的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨（Stenolomachusana）、千金子（Bochloe dactyloides）、二歧飘拂草（Fimbristylis dichotoma）、柔枝莠竹（Microctegium Vimineum）、短叶水蜈蚣（Kyllingabrevifolta）、狗娃花（Heteropappushispidus）适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部zn含量平均值最高,为1225．74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52．78-2137．11mg·kg-1,平均为521．39mg·kg-1;一年蓬地上部cd含量达到了119．51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1．3,是潜在的Cd超富集植物。     

岩溶槽谷区坡耕地利用的时空演变特征及驱动机制

探讨当前多重要素驱动影响下岩溶槽谷区坡耕地利用的时空演变规律,对地区粮食安全和土地管理具有重要意义。以高精度影像和地理高程模型为数据源并结合野外实地调查,通过坡耕地利用动态指标和缓冲区方法探讨槽谷区坡耕地时空演变特征。结果表明:(1)2005—2017年,西、中和东部槽谷的坡耕地利用都发生了动态变化,且缓坡耕地和斜坡耕地变化最显著。(2)随距居民点和道路距离增加,坡耕地面积总体减少,但变化趋势不同。(3)西、东部槽谷坡耕地转移的空间格局主要集中于槽坝平坦部位,中部槽谷主要集中于山坡两侧。(4)槽谷区坡耕地演变的时空分异格局受多种因素共同影响,自身地形地貌对坡耕地的形成具有决定作用,地区经济产值提高对坡耕地利用具有改造作用,农业结构调整对坡耕地利用功能具有多样性促进作用,分析多重因素对槽谷区坡耕地利用演变趋势的驱动机制可为地区因地施策提供科学参考。