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稳定同位素法和涡度-微型蒸渗仪区分玉米田蒸散组分的比较 总被引：3，自引：1，他引：2
农田蒸散组分区分研究对理解土壤-植物-大气连续系统水分传输动力学过程与调控机制具有重要意义。利用稳定同位素原位连续观测技术测定了玉米田不同高度大气水汽稳定同位素的动态,结合Keeling Plot方法区分了玉米田蒸散组分动态过程,并与涡度相关系统(eddy covariance system,EC)-微型蒸渗仪(micro-lysimeter,MLS)结合法的区分结果进行了比较。研究表明:降雨后大气水汽稳定同位素组成δv显著降低,不同高度δv与大气饱和水气压差VPD、太阳净辐射Rn呈线性相关,相关系数R均值分别为0.65和0.51;土壤蒸发水汽稳定同位素组成δE存在显著的分馏效应,较低的土壤含水率和大气相对湿度会降低分馏效应;与传统的EC-MLS法的区分结果相比,利用Keeling Plot方法和连续原位监测的水汽稳定同位素信息,可准确估算农田蒸散比,误差仅为-0.02~0.08;试验观测期内即玉米中等覆盖地面后,IS法和EC-MLS确定的作物蒸腾与农田蒸散比的均值分别为0.81和0.78,二者较一致。 相似文献
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基于稳定同位素技术,对北京山区侧柏林蒸散各组分的δ~(18)O 进行了确定,并定量区分了蒸散量中蒸腾量和蒸发量所占的比例。在对侧柏林大气水汽氧同位素组成δV进行原位连续观测的同时,选择典型晴天对侧柏枝条和土壤进行野外采样,并结合室内分析分别获得了枝条和土壤水中的氧同位素值。结果显示:(1)用Craig-Gordon方程估测的4个测定日δE介于(-20.26‰)~(-17.48‰),δS介于(-5.22‰)~(1.75‰),δV介于(-19.09‰)~(-16.21‰),δSδVδE。表明在蒸发过程中,土壤蒸发水汽~(18)O 明显贫化;(2)基于稳态假设,4个测定日侧柏林δT介于(-7.31‰)~(-2.09‰);用Keeling曲线拟合的δET介于(-8.21‰)~(-3.84‰),且方程的相关性均大于0.89,δEδETδT,说明日中时满足氧同位素稳态假设;(3)在获得了δE、δT及δET的情况下,对侧柏林蒸散量进行定量区分的研究结果显示:4个测定日侧柏林蒸腾量占总的蒸散量的比例介于85.37%~93.04%。研究结果表明,侧柏林蒸腾量是蒸散量的主要组成部分,蒸腾耗水远远大于蒸发耗水。 相似文献
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以北京山区广泛分布的侧柏林为研究对象,分别采用水文学实测法(树干液流计结合大型蒸渗仪)和稳定同位素法对林分蒸散量进行定量拆分研究。结果表明:(1)在日尺度上,该林分的蒸散量和蒸腾量均显现为"单峰"型的变化曲线。林分总的蒸散量和蒸腾量均在正午前后达到最大值,分别为1.27,1.13 mm/h;(2)实测法和稳定同位素法对侧柏林蒸腾量占总蒸散量的计算结果分别为80.21%～89.63%和79.10%～98.71%。相比水文学实测法,稳定同位素法在小时尺度上误差为(3.97±3.53)%,而在日尺度上误差为(1.89±0.67)%。该林分蒸散主要来自于植被蒸腾,林木蒸腾耗水远大于土壤蒸发耗水。 相似文献
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以山东省禹城地区夏玉米农田为例,利用氢氧稳定同位素技术测定2015年夏玉米生长期茎干水、大气降水以及不同深度土壤水的δD和δ18 O组成,利用直接对比法和多元线性混合模型法分析夏玉米对土壤水的利用情况,并分析农田降水—土壤水—作物水之间的转化规律。降水同位素测定结果显示禹城地区大气降水线方程为δD=6.55δ18 O-3.03(R2=0.88),斜率和截距均小于全球大气降水线,表明蒸发是导致同位素富集的主要过程。对夏玉米生长期水分来源特征分析表明,出苗期主要利用表层0—15cm土壤水,贡献率达73.9%;拔节期从土壤不同深处均吸收水分(0—55cm,81.8%),30—55cm处土壤水利用相对较多,也会利用同时期降雨;抽穗期较多利用深层土壤(30—55cm,71%),此时期浅层土壤蒸发强烈,土壤含水量快速减少,植物可利用水分较少。而30—100cm处土壤含水量受温度,土壤蒸发影响较小,为夏玉米生长持续提供稳定水分。灌浆期吸收各层土壤水分的量相近(15—100cm,72%),此时期无降水,温度下降,蒸发减弱,各层土壤含水量较稳定。成熟期主要吸收30—100cm处的土壤水分,贡献率达70%,表明降雨较少时,夏玉米吸收土壤水分依赖于较深层土壤。此外,夏玉米生长期水分来源受土壤体积含水量及土壤蒸发蒸腾的影响较大,同时降雨,大气温度及湿度会影响土壤含水量。通过水量平衡模型计算得出2015年夏玉米在出苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期的农田蒸散量分别为35.62,34.99,32.4,22.31,16.94mm。研究结果对于夏玉米不同生长期节水灌溉具有指导意义。 相似文献
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基于氧同位素的玉米农田蒸散发估算和区分 总被引：2，自引：1，他引：1
农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的估算和区分是土壤-植物-大气连续体中的重要研究内容,是农业水资源高效利用的重要基础。该研究分析了土壤水、蒸发水汽、蒸腾水汽和大气背景混合水汽氧同位素组成分布特征,并采用2种同位素的方法对玉米农田蒸散发进行估算和区分:1)结合Keeling plot和Craig-Gordon模型的同位素方法(Iso-CG);2)基于土壤水同位素守恒和水量平衡的方法(Iso-WB)。结果表明,在玉米生育期内Iso-WB方法与Iso-CG方法所计算的玉米蒸腾比例分别为0.64~0.91和0.52~0.91,平均值分别为0.80和0.78。玉米蒸散发总量在前期、中期和后期均值分别为3.95、5.30和4.98 mm/d。通过比较参数并与前人研究结果对比分析,表明采用Iso-CG方法估算区分ET相对精确,采用Iso-WB方法计算蒸散发要求的测量精度相对较高,计算误差较大。该研究成果不仅为玉米农田制定灌溉制度及提高用水效率提供了理论依据,而且对深入探索氧同位素水文学领域具有重要意义。 相似文献
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华北平原典型井灌区农田水循环过程研究回顾 总被引：1，自引：0，他引：1
本文回顾了中国科学院栾城农业生态系统试验站在农田水分循环和水量转化方面的研究工作和进展。目前, 对于冬小麦-夏玉米农田的蒸散耗水量及其结构(植物蒸腾和土壤蒸发)有较详细的研究结果。全年总蒸散量多年平均870 mm, 每年亏缺的350 mm 左右需要靠提取地下水保证; 同位素分析结果显示土壤蒸发的深度在地表下20 cm 处, 而植物蒸腾耗水也主要是利用0~40 cm 土层的土壤水分。对于土壤深层渗漏量和地下水接受垂直补给的问题, 不同研究结果间仍然存在较大差异, 尚需更精细的试验来确定。对于区域水量平衡和地下水资源可持续性的评价和管理, 目前急需重点开展区域蒸散量的精确估算和模拟研究, 以及不同土地利用和不同农业种植方式的水量平衡与水分转化过程研究。 相似文献
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《水土保持学报》2017,(1)
基于稳定同位素技术,对北京山区侧柏林蒸散各组分的δ~(18)O 进行了确定,并定量区分了蒸散量中蒸腾量和蒸发量所占的比例。在对侧柏林大气水汽氧同位素组成δV进行原位连续观测的同时,选择典型晴天对侧柏枝条和土壤进行野外采样,并结合室内分析分别获得了枝条和土壤水中的氧同位素值。结果显示:(1)用Craig-Gordon方程估测的4个测定日δE介于(-20.26‰)~(-17.48‰),δS介于(-5.22‰)~(1.75‰),δV介于(-19.09‰)~(-16.21‰),δSδVδE。表明在蒸发过程中,土壤蒸发水汽~(18)O 明显贫化;(2)基于稳态假设,4个测定日侧柏林δT介于(-7.31‰)~(-2.09‰);用Keeling曲线拟合的δET介于(-8.21‰)~(-3.84‰),且方程的相关性均大于0.89,δEδETδT,说明日中时满足氧同位素稳态假设;(3)在获得了δE、δT及δET的情况下,对侧柏林蒸散量进行定量区分的研究结果显示:4个测定日侧柏林蒸腾量占总的蒸散量的比例介于85.37%~93.04%。研究结果表明,侧柏林蒸腾量是蒸散量的主要组成部分,蒸腾耗水远远大于蒸发耗水。 相似文献
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桂西北喀斯特峰丛洼地降水氢氧稳定同位素的季节变化特征 总被引：7，自引：3，他引：4
喀斯特地区特殊的二元水文地质结构增加了水文过程研究的难度。大气降水是流域水循环的重要输入因子,研究降水氢氧稳定同位素的季节变化规律及其影响因素,有利于探讨该地区水汽来源、径流划分、水分滞留时间等水文过程。该文以桂西北环江地区典型喀斯特峰丛洼地为例,基于2009年4月-2011年8月的降雨、温度资料以及月降水氢氧稳定同位素组成数据,分析了降水分布及其氢氧稳定同位素组成的季节变化规律,并探讨了各种环境因素的影响。结果表明,当地大气水线与全球大气水线存在一定的偏离,表明研究区降水云气形成过程中汽、液两相同位素分馏不平衡的程度偏大。过量氘年平均值为14.21‰,旱雨季不同,反映了水汽来源的差异。降水氢氧稳定同位素季节变化呈现正弦波动的特性,波动周期和振幅受纬度及季节因素的影响明显大于降水量及温度,表明大尺度环境因素的影响占主导地位。该研究为基于氢氧稳定同位素技术的喀斯特地区流域尺度水文过程研究奠定了基础,对深入分析该地区植被恢复与重建的生态水文效应提供参考。 相似文献
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基于华北平原典型土地利用类型(梨园、农田)包气带(>18 m)土壤水同位素测定结果, 分析了华北平原深层土壤水稳定同位素(δD、δ18O)特征, 揭示了不同土地利用类型下包气带土壤水补给过程中蒸发和入渗的规律。结果表明, 研究区大气降水线δD =6.07δ18O-5.76(R2=0.86), 土壤水δD、δ18O值均落在大气降水线下方, 表明降水入渗补给土壤水过程中经历了强烈的蒸发作用；除梨园Ⅰ, 土壤水同位素值变异系数浅层＞中层＞深层, 表明浅层土壤水δD、δ18O波动较大, 主要由于其易受到降水和蒸发的影响, 随土壤剖面深度的增加, 蒸发和降水的影响逐渐变弱；梨园Ⅰ深层土壤水同位素变异系数较大, 表明该样点深层土壤水受到地下水波动的影响；梨园浅层土壤水氘盈余(d-excess)较农田大, 说明农田浅层土壤水蒸发强度大于梨园；0.25~0.5 m深处土壤水均出现δD、δ18O的明显富集, 主要受土壤质地分层影响导致土壤水入渗受阻, 同位素较为富集的土壤水在此深度层积聚；而梨园2~5 m出现δD、δ18O的贫化现象, 主要是梨树根系埋深使得降水以优先流形式补给至此土壤层。梨园和农田包气带土壤水δD、δ18O垂直剖面上差异显著，表明了华北平原不同土地利用方式的包气带土壤水入渗过程有明显差异, 梨园包气带土壤水入渗过程主要以优先流补给影响。本研究为深入了解华北平原农田区厚包气带水分运动、氮素迁移转化与地下水水质之间的关系提供了理论依据。 相似文献
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针对宁南地区红梅杏防霜棚夜间棚内环境温度长期低于棚外，即出现了“冷室效应”，未达到预防霜冻效果，依据质、热平衡原理分别研究防霜棚覆盖层、棚内湿空气和土壤层的热量收支情况，以及防霜棚系统在棚布覆盖-次日收拢时段棚内热量蓄积情况；分析棚内主要热湿参数的动态过程，以此探究防霜棚内相对湿度及湿空气状态变化对相变潜热的影响和棚内“冷室效应”的产生机理，为改进设计提供理论依据，以达到有效预防霜冻灾害的目的。结果表明：（1）春、秋季夜间棚内出现“冷室效应”时土壤层和覆盖层均因热损失较高成为失热部分，而棚内湿空气因得到热量较多成为得热部分。（2）春、秋季棚布覆盖-次日收拢时段棚内累计得热量低于累计失热量，导致棚内热量失衡。（3）棚内湿空气热湿参数与棚外热湿参数存在显著差异（春季棚内的饱和水汽压除外）；夜间棚内水汽密度与露点温度的动态变化过程均可反映因蒸发及冷凝而产生的潜热变化规律；棚内低温和较高的水汽密度使饱和水汽压与实际水汽压无限接近，导致棚内相对湿度持续偏高。红梅杏防霜棚夜间累计得热量始终小于累计失热量，土壤层和覆盖层为最主要的热损失部分，在热量失衡的情况下出现了“冷室效应”。 相似文献
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不同时间尺度农田蒸散影响因子的通径分析 总被引：5，自引：0，他引：5
基于2011-2015年冬小麦农田实测大型称重式蒸渗仪数据及农业气象观测数据,分析不同时间尺度农田蒸散量的分布特征,并利用通径分析方法对各时间尺度农田蒸散的影响因子进行辨识。结果表明:(1)冬小麦开花-乳熟期典型晴天小时尺度蒸散呈单峰变化,最大值为0.9~1.1mm·h~(-1),日累计蒸散量7.0~9.1mm·d~(-1);冬小麦全生育期多年平均蒸散总量为385.4mm,日平均蒸散量为2.6mm·d~(-1),最大日蒸散量11.0mm·d~(-1),变化趋势为前期较低、后期较高;在生育期尺度,播种-返青期的蒸散速率较小,多年平均值为1.1mm·d~(-1),返青后,农田蒸散速率加快,多年平均值为4.2mm·d~(-1)。(2)不同时间尺度蒸散变化的影响因子主要包括净辐射(Rn)、饱和水汽压差(VPD)、0cm地温(T_(g0))、20cm土壤水分(SW20)。在小时尺度,VPD对典型晴天蒸散变化的直接作用最大,其次为Rn,T_(g0)通过Rn路径对EThourly变化产生间接影响,对蒸散的综合决定能力排序依次为VPDT_(g0)Rn;在日尺度,Rn作为最关键的影响因子,对蒸散的直接影响最大,VPD对蒸散的间接影响最大,VPD、T_(g0)主要通过Rn路径间接影响蒸散,SW20再通过T_(g0)路径间接影响蒸散且为负效应,各因子决策系数排序依次为RnVPDT_(g0)SW20;在生育期尺度,T_(g0)和Rn是驱动蒸散变化的最主要因子并起直接影响作用,决策系数表明T_(g0)对蒸散变化的促进作用比Rn明显。 相似文献
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海河流域大气水汽输送的年际与年代际变化 总被引：4，自引：0，他引：4
The seasonal mean atmospheric precipitable water and water vapor transport over the Haihe River Basin （HRB） in North China with a focus on their interannual to interdecadal variability, and then the relationships of the interannual and interdecadal variability of the water cycle over the HRB to the Pacific Decadal Oscillation （PDO） and E1 Nino-Southern Oscillation （ENSO） phenomena were investigated using the observational and National Centers for Environmental Prediction （NCEP） reanalysis data. There was a strong interdecadal variability for the water cycle （such as precipitation and water vapor transport） over the region, with an abrupt change occurring mostly in the mid 1970s. The intensity of the East Asian summer monsoon largely affected the atmospheric water vapor transport. Generally, the net meridional convergence of the water vapor flux over the region was relatively large before 1965, and it declined gradually from then on with a further notable decrease since mid 1970s. Zonal water vapor transport was similar to meridional, but with a much smaller magnitude and no noteworthy turning in the mid 1970s. Results also suggested that the wind field played an important role in the water vapor transport over the HRB before the mid 1960s, and the interdecadal variability of the water cycle （precipitation, water vapor transport, etc.） in the summer was related to the PDO; however, interannual variation of the water vapor transport could also be related to the ENSO phenomena. 相似文献
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为精确测定、准确模拟阿克苏地区滴灌枣树腾发过程,基于大型称重式蒸渗仪测定枣树全生育期逐时及逐日腾发强度（ET）,利用水量平衡方程、PM公式及经典统计原理,分析不同时间尺度下叶面积指数（LAI）、气象因素[温度（I）、风速（V）、净辐射（Rn）]、表层土壤含水率（W）与枣树腾发强度的相关关系并建立预测模型。结果表明：枣树日内腾发强度呈单峰型变化趋势,夜间变化幅度较小且腾发贡献率低。枣树全生育期逐日腾发强度变化呈先增大后减小的趋势,花期的腾发强度最大,为4.42 mm·d-1;全生育期腾发总量为640.83 mm,其中花期和果实生长发育期耗水量占比较大,分别为38.61%和32.72%。在小时和日时间尺度上,影响腾发强度的主要因素不完全相同,且影响程度有所差异。综合考虑各影响因素,以萌芽期、花期、果实发育期为基础,分别建立以小时、日尺度下估算腾发强度的经验模型ET1（h）=0.153+0.004T+0.012V+0.176Rn+0.002W+0.067LAI、ET2（d）=-3.325+0.081T+0.163Rn+0.069W+2.089LAI,拟合度R2均在0.7以上,以果实发育期与成熟期数据对模型进行检验,纳什效率系数分别达0.63、0.80。经偏相关检验,冠层净辐射（Rn）对两种尺度的腾发强度均影响最显著,因此以枣树全生育期数据量为基础,仅建立冠层净辐射（Rn）与腾发强度的回归模型ET1（h）=-0.063 3Rn2+0.361 2Rn—0.003 7、ET2（d）=-0.018 3Rn2+0.684 7Rn–1.642 1,R2分别为0.704 7与0.743 6,可满足缺少数据支撑情况下的腾发过程估算。这些模型明确了阿克苏地区滴灌枣树腾发机制及影响程度,可为水分管理精准化提供计算基础。 相似文献
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Jinfang Zhu Jingtao Liu Zhaohua Lu Jiangbao Xia Jingkuan Sun Hongbo Shao 《Archives of Agronomy and Soil Science》2016,62(11):1614-1624
The determination of water use patterns of plants in a coastal ecosystem is critical to our understanding of local eco-hydrological processes and predicting trends in ecological succession under the background of global climate change. The water use patterns of Ziziphus jujuba, the dominant species on the Chenier Island in the Yellow River Delta, were examined following summer rainfall events. Stable oxygen isotope analysis was employed to analyze the effects of rainfall on the stable isotopic composition in potential water sources in Z. jujuba. The IsoSource model was used to estimate the contributions of potential water sources for xylem water in Z. jujuba. The results showed heavy rainfall could recharge both soil and groundwater but contributed little to the δ18O values in deep soil water (60–100 cm) and groundwater. Light rainfall had an effect only on surface soil water (0–40 cm). Z. jujuba mainly absorbed deep soil water on non-rainy days. Rainwater became the predominant water source for Z. jujuba during and immediately after heavy rainfall. Switching the plant’s main water source between deep soil water and rainwater provided Z. jujuba with a competitive advantage and improved the water use efficiency of Z. jujuba in this coastal ecosystem. 相似文献
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探究多年冻土区白桦次生林蒸腾特征对影响因子的响应,为准确评估该地区森林生态系统水文效应提供科学参考。运用热扩散式探针法,从2021年5—9月对多年冻土区的白桦树干液流进行监测,并同步观测影响因子变化情况。结果表明：整个观测期,白桦次生林蒸腾表现出明显的小时、日、月变化。(1)白桦次生林小时蒸腾特征表现为优势木>中等木>被压木,蒸腾动态在晴天呈单峰曲线,在雨天呈双峰曲线。日尺度上,白桦次生林蒸腾平均值为1.47 mm/d,且最大值出现在7月。在整个观测期,林分蒸腾表现出明显的月变化,即7月>6月>8月>9月>5月,分别为65.08,62.43,54.27,22.92,19.84 mm;(2)林分累计蒸腾量共计224.54 mm,占同期降雨量的32.41%,其中优势木为林分蒸腾的主要贡献者,占林分总蒸腾量的62.64%;(3)在小时尺度上,林分蒸腾量主要受大气温度和饱和水汽压差所影响;日尺度上,林分蒸腾与潜在蒸散、空气温度、太阳辐射、饱和水汽压差、叶面积指数以及土壤温度极显著正相关(p<0.01);与空气相对湿度极显著负相关(p<0.01);... 相似文献
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We evaluated six lowland rice (Oryza sativa L.) genotypes with contrasting responses to increasing Fe2+ concentrations under conditions of both low (0.3 kPa) and high (2.4 kPa) vapor pressure deficit. Dry atmospheric conditions generally enhanced transpiration with concomitant increases in Fe uptake and leaf bronzing. Some resistant genotypes were able to limit the water loss by transpiration under higher Fe concentrations thus attenuating negative effects associated with increased Fe2+ translocation at high vapor pressure deficit. 相似文献