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[目的]研究汤浦水库湿地森林区大气降水中的氢氧稳定同位素特征及水汽来源,为定量阐明降水在会稽山-汤浦水库过渡带湿地森林生态系统水文循环过程中的分配和转化规律及绍兴饮水源水质的保护和管理提供科学依据。[方法]采集2015年7月至2017年7月2个水文年166个大气降水样品,利用稳定同位素技术,分析降水氢氧同位素组成,并阐明其与环境因子(温度、降水量)的关系;采用HYSPLIT模型中的后向轨迹法模拟追踪该地区降水气团的运输过程,判断气团的运移轨迹和水汽来源。[结果]汤浦水库湿地森林区大气降水δD与δ18O关系式:δD=8.36δ18O+14.92(R2=0.966,n=166,P0.01);大气降水中的δD值变化范围-147.52‰~2.71‰,均值-38.13‰±27.61‰;δ18O值变化范围-19.05‰-1.17‰,均值-6.34‰±3.24‰,且不同季节的大气降水氢氧同位素值明显不同;过量氘(d值)(12.61‰)高于全球d值的均值(10‰),呈现干季高湿季低的现象;大气降水δD、δ18O温度效应不显著,但降水量效应显著。[结论]汤浦水库湿地森林区大气降水线与全球及我国大气降水线有差异,降水中的δD、δ18O值有明显的季节变化;根据大气降水中的δD、δ18O值、d值及后向轨迹法模拟结果得出,汤浦水库湿地森林区干季(10月—次年4月)大气降水的水汽主要来源于内陆地区,湿季(5月—9月)的水汽主要来源于西太平洋和印度洋。 相似文献
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《林业科学》2017,(12)
【目的】研究安庆地区大气降水氢氧同位素特征、水汽来源和运移过程,为揭示安徽沿江地区森林生态系统水循环过程对气候变化的响应机制提供科学依据。【方法】运用氢氧稳定同位素技术测定安庆地区2015年6月至2017年6月(25个月)共155个大气降水样品的氢氧同位素组成,得出大气降水线方程;建立安庆地区大气降水中氢氧稳定同位素值与气温、日降水量相关关系,分析影响该地区降水中氢氧同位素组成变化的主要因素;计算大气降水过量氘值用以示踪水汽来源,并运用HYSPLIT气团轨迹模型进一步验证水汽来源结果的可靠性。【结果】安庆地区大气降水氢同位素(δD)与氧同位素(δ~(18)O)关系为δD=(8.08±0.06)δ~(18)O+(10.84±0.48)(R~2=0.99,n=154);降水δD和δ~(18)O均与气温显著负相关(P0.01),与日降水量无显著相关关系;大气降水过量氘值接近全球平均值(10‰),表明该地区水汽主要受海洋季风的影响;HYSPLIT气团轨迹模型结果进一步表明,安庆地区春季的水汽主要来源于我国华北、华南地区的大陆性气团及局地蒸发水汽,降雨量较大时也会受到太平洋东南季风的影响,而夏、秋、冬季的水汽主要受我国南海气团、印度洋西南季风及太平洋东南季风的影响。【结论】安庆地区大气降水由海洋水汽主导;不同于经典大气降水稳定同位素理论中的温度效应,安庆地区大气降水稳定同位素呈现显著的反温度效应,这可能与其所处纬度有关,表明不同地理位置会对大气降水的氢氧稳定同位素组成产生影响,今后研究中需加以区分。 相似文献
3.
[目的]内蒙古西鄂尔多斯荒漠生态环境脆弱、气候变化较敏感,探究该地区大气降水氢氧稳定同位素组成及其水汽来源,对揭示我国西鄂尔多斯荒漠生态系统水循环过程、减缓或防止土地沙漠化和制定区域水资源合理利用策略等具有重要的理论意义。[方法]本研究运用稳定同位素技术,分析了西鄂尔多斯荒漠夏季大气降水的δD和δ18O组成、关系及其影响因素,同时,运用HYSPLIT气团轨迹模型判定了该地区夏季大气降水的水汽来源。[结果]西鄂尔多斯夏季大气降水氢氧稳定同位素关系为δD=7.287δ18O+1.170;大气降水δD(δ18O)与降水量呈负相关关系(P0.05),与温度无显著相关性(P0.05);大气降水过量氘(d-excess)均为正值且小于全球平均d值(10‰),表明该地区受到了海洋季风作用的影响;HYSPLIT气团轨迹模型得出西鄂尔多斯荒漠在6月和8月的水汽来源于大量局地蒸发和西北方向的水汽,特大暴雨(30 mm)是受到东南季风的影响;而7月的水汽来源于东南和西南方向海洋性水汽团。[结论]西鄂尔多斯荒漠大气降水经历了一定程度的蒸发作用;西鄂尔多斯夏季降水量效应显著,温度效应不显著;夏季降水受到西北方向、东南和西南方向季风以及局地蒸发水汽的共同影响。 相似文献
4.
研究内蒙古吉兰泰盐湖流域不同水体的同位素,分析判断其水分补给来源特征。采用氢氧稳定同位素方法和水化学特征法,研究了吉兰泰盐湖稳定同位素δ18O和δD特征。结果表明:吉兰泰盐湖δD、δ18O平均值为-47.86‰和-6.4‰,黄河水δD、δ18O的平均值分别为-59.95‰和-7.7‰,水库水δD、δ18O的平均值分别为-59.26‰和-5.4‰,浅层地下水δD、δ18O的平均值分别为-69.69‰和-9.3‰,深层地下水δD、δ18O的平均值分别为-82.7‰和-10.85‰;吉兰泰盐湖蒸发趋势线方程为δD=7.54δ18O+1.87(R^2=0.96)。湖水的氢氧同位素值最大,其次为水库水、黄河水和浅层地下水,深层地下水氢氧同位素值最小;大气降水对地下水直接补给作用很小,黄河水补给方式为侧渗;西侧的巴彦乌拉山和南侧的贺兰山都以地下水的形式补给吉兰泰盐湖。 相似文献
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根据四川卧龙自然保护区2003年7月-2005年6月 2个水文年大气降水的氢、氧同位素组成,提出卧龙地区大气降水线方程为δD= 9.443δ18O 28.658(r = 0.943, n=74,p＜0.05);实测雪水δD-δ18O的线性回归方程为δD=9.376δ18O 33.245(r = 0.959,n=31,p＜0.05);与全球降水线方程δD=8δ18O 10比较偏离较大.实测夏季(6-9月)降水δD-δ18O的线性回归方程为δD=8.165δ18O 9.480(r = 0.961, n=29,p＜0.05),卧龙地区夏季实测降水线与全球降水线吻合,揭示了该降水线方程的特征.对全年氘过量值(d)及夏季(丰水季)和冬季(枯水季)年氘过量值(d)及降水线特征研究表明,卧龙地区冬季降水主要来源于大陆性气团,即卧龙地区内部局部水汽蒸发所产生;夏季降水主要来源海洋性气团,并受东南季风的影响.夏季降水事件中出现一些极低的d值,主要是受到了大陆性冷气团的袭击和季风的影响.卧龙地区夏季(丰水季)降水中δ18O的降水量效应明显,且季风气候抑制和掩盖了温度效应. 相似文献
6.
《林业科学》2017,(4)
【目的】分析我国南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林土壤水的水分来源、不同强度降水在土壤剖面中的时空运移过程及对各层土壤水的贡献率,为研究降水格局变化下鼎湖山自然保护区森林生态系统水循环过程及区域水资源科学管理等提供科学依据。【方法】利用氘同位素技术,比较不同降水条件下鼎湖山季风常绿阔叶林土壤水δD与潜在水源(大气降水、浅层地下水)δD,阐明土壤水的水分来源和降水在土壤剖面中的时空分布特征;运用二元线性混合模型计算不同强度降水对各层土壤水的贡献率。【结果】鼎湖山季风常绿阔叶林中土壤水δD介于大气降水δD和浅层地下水δD之间,土壤水主要来源于大气降水和浅层地下水;雨后5天内,小雨(9.8 mm)对0~10 cm表层土壤水贡献率最高(31.2%~44.6%),对10~40 cm深处土壤水贡献率次之(24.2%~32.0%),对40~80 cm深处土壤水贡献率较小(8.3%~15.7%),对80~100 cm深层土壤水贡献率最小(接近于0);雨后5天为中雨(20.0 mm)对0~10 cm表层土壤水贡献率最大(63.3%~78.9%),对10~40 cm深处土壤水贡献率次之(46.9%~74.0%),对40~80 cm深处土壤水贡献率较小(37.9%~63.0%),对80~100 cm深处土壤水贡献率最小(35.8%~47.5%);无论湿季还是干季,大雨(降水量30 mm)后第1天,该次降水可渗透到80 cm以下深层土壤,且对80~100 cm深层土壤水的贡献率高达94.1%。【结论】0~10 cm表层土壤水δD与降水δD变化趋势一致,林中表层土壤水δD主要受降水δD的控制;降水强度越大,降水从土壤表层向深层土壤渗透速度越快,对80~100 cm深处土壤水δD影响越明显,降水对各层次土壤水的贡献率也越大;土壤剖面中土壤水δD的时空变化特征可指示降水在土壤剖面运移过程;无论小雨还是中雨,80 cm以下深层土壤水δD变化幅度较小,表明鼎湖山季风常绿阔叶林植被结构对降水在土壤剖面入渗过程具有显著的调控作用。 相似文献
7.
[目的]利用稳定同位素手段,研究增温对氮循环和水分利用效率的影响,揭示亚热带杉木幼苗水分利用效率和氮饱和状态对气候变暖的响应。[方法]在福建省三明市森林生态系统与全球变化研究站,布设发热电缆对土壤进行增温,设置对照(CT)和增温(W)两种实验小区。分别采集不同处理杉木叶片和0～10 cm表层土壤,测定植物-土壤碳、氮稳定同位素,以及碳和氮含量。[结果]显示:增温处理叶片δ~(15)N值(0. 40‰)比对照处理(-2. 79‰)显著增加了3. 19‰;但增温后叶片氮含量只是略有上升,与对照无显著差异;增温后,表层土壤δ~(15)N值显著上升,叶片15N的富集指数比对照处理更接近于0;增温与对照处理叶片δ~(13)C值分别为-29. 35‰和-29. 08‰,无显著差异;叶片δ~(13)C与δ~(15)N之间存在显著正相关关系。[结论]温度是中亚热带地区氮循环的一个重要影响因素,增温促使杉木叶片和表层土壤δ~(15)N值显著提高,碳代谢与氮代谢相辅相成。 相似文献
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根据四川卧龙自然保护区巴朗山流域皮条河河水的氢氧同位素组成分析,并与同期降水中氢氧同位素进行比较,研究了河水和降水氢氧同位素的变化规律.结果表明:(1)卧龙地区皮条河河水(δD～δ18O线性关系为:(δD = 3.888δ18O-45.614(R2= 0.494,p＜0.05,n=61).河水δD、δ18O变化幅度远小于降水δD、δ18O值的变化幅度.河水氘过量参数(d)与大气降水的氘过量参数(d)的季节变化趋势基本一致,冬春季氘过量参数(d)值较高,而夏秋季较低.(2)不同的季节,雪水和冰雪融水补给河水不同,雪水和冰雪融水补给河水主要发生在11月至翌年6月.(3)当降水量在0～10 mm时,降水δD、δ18O 的升高(或降低)引起河水δD、δ18O升高(或降低),这种影响在降水后第3天滞后发生.当降水量在10～20 mm时,降水δD、δ18O的升高或降低引起河水δD、δ18O升高或降低,这种影响在降水后第2天滞后发生.降水量在20～30 mm时,这种影响在降水后第1～2天发生.这表明河水δD、δ18O的响应时间与降水强度紧密相关,显示出发育良好的亚高山暗针叶林植被结构有利于土壤对降水的吸收、渗透和运移,从而调节和补充河川径流. 相似文献
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《林业科学研究》2019,(6)
碳氢氧稳定同位素是存在于天然水体和植物组织中的良好的示踪剂,具有较高的灵敏度与准确性,可系统和定量地阐明草地生态系统水循环过程及各水体的转化关系、植物水分利用策略以及植被对全球变化的响应机制等。本文概述了稳定同位素的基本概念和原理,总结和分析了草地生态系统水循环的研究方法和现状,重点探讨和综述了氢氧稳定同位素技术在草地生态系统水循环过程(包括大气降水、地表水、土壤水、地下水、植物水、蒸发水等)以及碳稳定同位素技术在植物水分利用效率中应用的国内外研究进展,分析了其存在的问题,展望了这一领域未来的研究方向和应用前景,为我国草地资源保护、合理利用及退化草地生态系统恢复等提供理论依据。 相似文献
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【目的】以全福庄小流域哈尼梯田核心区上方水源林区的3种植被类型(乔木林、灌木林、荒草地)为研究对象,对0～100 cm土层土壤水的运移过程和水分来源及其对浅层地下水的补给比例进行定量估算,揭示植被类型对土壤水分运移的影响,以期为定量研究哈尼梯田区森林-梯田复合生态系统水循环过程以及哈尼梯田的可持续发展提供科学依据。【方法】利用氢氧稳定同位素技术研究2015年4—12月期间3种植被类型下不同水体的氢氧稳定同位素特征,同时选取3次代表性降水事件(2015年7月24日、7月29日和8月3日)分析3种植被类型下土壤水δ18O值随土层深度的变化特征,分析比较土壤水与其潜在水源(大气降水、浅层地下水等)的δ18O值,判断林地土壤水分来源,运用二元线性混合模型计算降水和浅层地下水对土壤水及地表水和土壤水对浅层地下水的贡献率。【结果】不同水体氢氧稳定同位素均值表现为：地下水>地表水>乔木林地土壤水>灌木林地土壤水>荒草地土壤水>降水,降水的变异系数最大,地表水和浅层地下水的变异系数较小;荒草地土壤水以降水补给为主,占比67.02... 相似文献
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氢氧稳定同位素在淡水湿地森林水文过程研究中的应用 总被引：1，自引：1，他引：0
湿地森林在蓄洪防旱、净化水质等方面对区域水文过程起着重要的调控作用。以往对于淡水湿地森林水文的研究多集中在运用传统水文学方法研究单一水文过程,很少将各水文过程作为一个整体来研究,且各个过程对降水截留效应的影响程度也未全部量化。而利用水分子中天然存在的氢氧稳定同位素作为示踪剂可综合反映并量化植被和土壤对降水的截留能力。文中综述湿地森林对水文过程调控作用的国内外研究概况,探讨氢氧稳定同位素技术在湿地森林水文研究中的进展,包括大气降水、林冠穿透水、降雨径流、土壤水、地下水、蒸发水、植物水的水分来源及各水体的转化关系等。在全球变化背景下,运用氢氧同位素技术系统定量地分析降水在生态系统水文过程的分配比例对于揭示湿地森林植被结构对水文过程的调控机制等具有重要意义,同时也可为建立淡水湿地森林植被恢复模式和制定保护策略提供参考。 相似文献
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近几十年来,稳定同位素技术在流域生态水文研究中的应用日益广泛。文中重点综述了氢氧稳定同位素技术在大气降水水汽来源、径流分割、流域产流方式划分、非饱和带土壤水分运移、植物水分利用、不同水体相互转化及同位素水文模型等方面研究应用的最新进展,分析其存在的问题,展望该技术在流域生态系统水文过程研究中的应用前景和发展方向。 相似文献
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【目的】以浙江省绍兴市汤浦水库库区3种淡水湿地森林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)为研究对象,分析不同量级降水后其土壤水氘同位素的时空变化规律,定量阐明降水对各层土壤水的贡献率,为揭示降水在该淡水湿地森林生态系统水循环中的分配规律提供科学依据。【方法】利用稳定同位素技术研究3类淡水湿地森林土壤水氘同位素值在3次不同量级降水后的动态变化,分析比较土壤水与其潜在水源(大气降水、浅层地下水等)的氘同位素值(δD),判断林中土壤水来源;运用二元线性混合模型计算不同量级降水对这3种湿地森林中枯枝落叶层及各层土壤水的贡献率。【结果】绍兴汤浦水库库区淡水湿地森林中的土壤水δD在3次不同量级降水后均介于大气降水δD和浅层地下水δD之间,表明该库区土壤水主要来源于降水和浅层地下水;小雨(7.5 mm)后,3个林地0～60 cm土层土壤水δD值较雨前对照略有升高,而60～100 cm深层土壤水δD值变化很小,表明7.5 mm降水可入渗补给到0～60 cm土层;中雨(14.5 mm)后第1天,阔叶林、针阔混交林和针叶林0～100 cm土层土壤水δD均值分别降低了9.5‰±4.0‰,9.3‰±4.1‰和7.0‰±2.6‰,中雨后9天内,3个林地各层土壤水δD值随采样天数的增加逐渐升高并接近雨前对照,表明降水δD对土壤δD的影响逐渐减小;大雨(35.0 mm)后第1天,3个林地枯枝落叶水和表层(0～20 cm)土壤水δD值接近降水δD值;不同量级降水对3个林地枯枝落叶水的贡献率最大,0～20 cm表层土壤水次之,随着采样天数增加,降水对各层土壤水的贡献率皆呈现减小的趋势;降水事件(不同量级降水)是影响雨后土壤水δD以及该次降水对土壤水贡献率的主要因子。【结论】浙江绍兴汤浦水库库区不同类型淡水湿地森林中枯枝落叶层水δD对降水δD的响应最显著,0～20 cm表层土壤水δD的响应次之;单次降水量越大,降水对各层土壤水的影响越明显,贡献率也越大,大雨(降水量20 mm)影响各层土壤水的时间超过9天;该地区淡水湿地森林对小雨(降水量≤10 mm)和中雨(10 mm降水量≤20 mm)在土壤剖面的入渗具有一定的调控作用,且降水在针阔混交林土壤中存留时间最长,针叶林最短,可见,浙江绍兴汤浦水库混交林(阔叶林和针阔混交林)对小雨及中雨的调控作用略优于纯林(针叶林)。建议今后在长三角地区进行人工淡水湿地森林植被恢复和构建时应考虑多树种混交种植。 相似文献
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岩溶生态系统退化过程（森林-灌丛-草被的变化过程）中,土壤总有机碳贮量显著下降,表明岩溶土壤由大气CO2碳汇变成碳源,对大气环境产生不利影响。而植被类型也由C3植被向C4植被变化,使土壤有机碳呈现变重的趋势。土壤活动性有机碳组分中的微生物量碳也发生相应变化,在B层土壤微生物量碳显著下降,但土壤中溶解性有机碳含量并未产生显著差异,这可能是退化岩溶生态系统土壤有机碳下降的一个原因之一。因此,有效防止岩溶生态系统的退化,将显著促进岩溶生态系统在全球变化中作为大气CO2汇的作用,同时,对于岩溶生态系统生物多样性的保护等方面具有重要作用。岩溶森林土壤具有较高的碳贮量,表层土壤含有高达87.12±35.10 g·kg-1的有机碳,整个剖面的有机碳含量均高,而且下部土壤层次的碳含量较之其他植被类型的下部土壤层次高,岩溶生态系统的退化,并未显著影响到岩溶土壤DOC的量,但从三种植被条件下的含量大小来看,以森林植被最高,而以灌丛地最低,草地的DOC含量高于灌丛地。岩溶土壤有机碳的稳定同位素δ13C值森林下为-26.15‰,变为灌丛下的-25.44‰,变化较小,表现出与植物叶的稳定碳同位素变化较为一致的现... 相似文献
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[目的]通过对不同地理种源杉木α纤维素中的稳定碳同位素(δ^13C)与气候因子的相关性分析,筛选出影响杉木树轮δ^13C的主导气候因子,解释不同种源差异性响应,为种源层面上区域杉木的培育提供理论参考。[方法]以广西柳州的杉木试验林场的30个种源为研究材料,提取并测量α纤维素中δ^13C,利用相关分析和逐步回归分析方法,对杉木树轮δ^13C与当年、前1年、前2年的降水、平均温度、最低气温、最高气温、平均相对湿度、最小相对湿度、日照时数及湿润度指数进行分析。[结果]不同种源杉木(1987-2013)树轮δ^13C值的变幅为-20.997‰^-25.910‰,表现出较强的一阶自相关,相关系数为0.181~0.866。大部分种源杉木树轮的δ^13C与平均温度、最高气温、最低气温呈显著正相关(p<0.05),与日照时数呈不显著正相关,与平均相对湿度、最小相对湿度呈极显著负相关(p<0.01),而与降水及湿润度指数的相关性不统一。逐步回归分析结果发现,30个杉木种源中有26个种源与当年最小相对湿度呈线性关系。[结论]最小相对湿度是影响不同种源杉木树轮α纤维素中δ^13C的主导气候因子,而对降水的依赖性很小。杉木不同种源树轮δ^13C对气候因子的响应存在明显的滞后效应。研究有效的填补了种源层面上树轮稳定碳同位素对气候响应研究的不足,也为杉木培育及经营管理提供了参考。 相似文献
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森林流域水文过程研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
指出了森林水文循环是森林联系气候对森林生态系统产生时空变化影响的重要因子。森林水文过程的研究以流域尺度为大多学者研究所接受,但如何正确地描述或者评价森林生态水文过程对于准确理解流域生态系统水循环及其对全球气候变化响应机制是其基础性关键。基于此,总结归纳了前人成果,以流域尺度森林水文过程的几个关键过程(林冠截留、蒸散、土壤蓄渗及径流)为基点,梳理了4个过程的衡量理论及方法,并提出了建立模型、水文过程的参数修正、结合GIS等技术进行流域尺度的模拟以及结合氢氧同位素技术对森林水文过程的溯源刻画将是正确理解森林流域水文过程机制的发展趋势,但现今仍存在如何将流域尺度外推于区域尺度乃至全球尺度这一科学问题。 相似文献
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《林产化学与工业》2018,(1)
初步探索了稳定同位素比例技术对水蒸气活化法生产的椰壳、杏壳和煤质来源的活性炭种类进行鉴别,通过统计产品与服务解决方案(SPSS)软件统计分析了65个活性炭样品后发现:不同原料活性炭的碳同位素比值(δ~(13)_C)不同,煤质活性炭的δ~(13)_C在-24.3‰~-22.1‰;杏壳活性炭的δ~(13)_C在-25.9‰~-24.4‰;而椰壳活性炭的δ~(13)_C在-25.7‰~-24.6‰之间。分析3种活性炭的碳/氧、碳/氢同位素分布的散点图发现,以碳同位素值为纵坐标,不同种类的活性炭分散于上、中、下3个不同的区间,煤质活性炭位于Y=-24.325以上的区域,大部分杏壳活性炭分布在Y=-25.031~-24.325的区域,大部分的椰壳活性炭分布在Y=-25.031以下的区域,煤质活性炭与杏壳活性炭、椰壳活性炭具有非常明显的区别。虽然杏壳和椰壳活性炭的δ~(13)_C之间有差异,但二者仍有部分的重叠。利用这一结果对3种活性炭进行验证,结果表明对煤质活性炭的判别率为100%,对杏壳活性炭判别率为40%,对椰壳活性炭判别率为90.32%。 相似文献
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【目的】探究北京市密云山区油松树轮δ~(13)C对气温和降水量变化的响应,重建1947—2014年密云山区气候资料,以期为揭示该地区的气候变化规律提供依据。【方法】测定密云山区红门川流域油松树轮δ~(13)C值,建立1947—2014年的树轮δ~(13)C序列,并剔除序列值中受大气CO_2碳同位素值影响产生的下降趋势,之后获得油松树轮δ~(13)C去趋势序列(DS),然后结合当地气象站资料分析油松树轮δ~(13)C值对降水和气温变化的响应,构建δ~(13)C与降水和气温的关系方程,进而重建1947—2014年的降水和气温资料。【结果】1947—2014年,密云山区油松树轮δ~(13)C呈下降趋势,其中,1995—2014年波动较大,剔除大气CO_2背景值的DS序列呈现二次曲线的走势,拐点出现在1980年附近;油松树轮δ~(13)C值DS序列与7月平均气温等极显著正相关(r=0.719 7,P0.01),利用回归方法重建1947—2014年密云山区7月份平均气温,平均值为25.67℃,重建曲线显示该地区气温呈先下降后上升趋势;油松树轮δ~(13)C值DS序列与夏季降水量极显著负相关(r=-0.696 7,P0.01),利用回归方法重建了1947—2014年密云山区夏季降水量,平均值为450.3 mm,自1980年以后,降水量年际变化出现较大波动,并且下降趋势明显。【结论】油松树轮δ~(13)C对7月份气温和夏季降水量响应极为显著;1947—2014年密云山区气候变化呈现波动性变暖变干趋势。 相似文献