不同水体中稳定同位素的差异性组成对认识区域水文过程，如水体的补给机制、不同水体间的相互作用具有重要意义。论文基于２０１０—２０１３年湘江流域岳麓山周边地区降水、地表水、浅层土壤水和地下水中δＤ和δ１８Ｏ的逐日数据及相关气象资料，分析了不同水体中稳定同位素的组成，揭示了不同水稳定同位素间的相互作用关系。结果表明：地表水、浅层土壤水和地下水中δＤ和δ１８Ｏ对日降水中δＤ和δ１８Ｏ的响应存在时滞，地表水和浅层土壤水的滞后时间较短，地下水的滞后时间较长；在天气尺度下，降水中δＤ和δ１８Ｏ存在很好的线性关系，二者的相关系数达０．９８；地表水、浅层土壤水和地下水中δＤ和δ１８Ｏ的线性相关系数分别为０．９５．．．

鼎湖山自然保护区地处我国热带与亚热带交汇处,在全球气候变化研究中占居独特而重要的地位。关于鼎湖山森林水文模型建立、降水量和地表径流水化学特征等方面前人用传统水文学方法做了较好地研究,但对鼎湖山典型森林(季风常绿阔叶林、马尾松针阔混交林和马尾松针叶林)生态系统水循环过程还缺乏全面理解和整体认识,林中优势植物水分来源、水分利用率以及森林生态系统水文过程定量研究较少;而在研究森林植被对水文过程的影响中,已存在于水分子中的氢氧稳定同位素是很好的示踪剂。稳定同位素技术在森林水文过程研究中的优势在于:它可以将森林生态

根据8个不同胡杨林附近的地下水氢氧稳定同位素、水化学成分以及胡杨林的生长指标,探讨了南北疆不同生境胡杨林地下水的化学和氢氧稳定同位素特征及其与胡杨生长的关系;对地下水中氢氧同位素之间的关系进行了分析,发现不同生境胡杨林地下水的δ~2H为-83.710‰～-35.826‰,平均值为-55.086‰;δ~(18)O为-12.351‰～-5.175‰,平均值为-8.656‰.地下水的氢氧同位素关系为:δ~2H=7.18δ~(18)O+7.23,r~2=0.97.不同生境胡杨林地下水主要阳离子为Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、K~+,主要阴离子为HCO~-_3、SO_4~(2-)和Cl~-,其地下水的水质类型以Cl~--SO_4~(2-)-HCO~-_3-Na~+-Mg~(2+)、Cl~--HCO~-_3-SO_4~(2-)-Na~+-Mg~(2+)、HCO~-_3-Cl~--SO_4~(2-)-Na~+-Ca~(2+)、SO_4~(2-)-Cl~--HCO~-_3-Na~+-Mg~(2+)、SO_4~(2-)-Cl~--HCO~-_3-Na~+-Ca~(2+)、HCO~-_3-Na~+、SO_4~(2-)-HCO~-_3-Na~+和SO_4~(2-)-Cl~--HCO~-_3-Na~+-Ca~(2+)为主.基于采集水样点附近的胡杨生长量的调查数据,于田县(阿日系马扎)幼龄胡杨的平均树高[(6.80±0.62) m]和成熟胡杨的平均胸径[(110.67±15.95) cm]高于其他地点;甘家湖国家级自然保护区的幼龄胡杨的平均胸径[(19.11±0.37) cm]和树冠[(5.12±0.43) m]高于其他地点;成熟胡杨在于田县(喀尔克)的平均树高[(22.40±4.13) m]和树冠[(15.52±1.63) m]高于其他地点.

为了揭示腾冲地区降水中氢氧稳定同位素特征,利用2009年1月~2011年12月腾冲地区339个降水样品资料,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究。结果表明:腾冲地区大气降水中δ18 O值变化范围为-26.78‰~4.05‰,δD值变化范围为-200.95‰~36.89‰,均处于全球降水δ18 O与δD值变化范围内。天气尺度下,腾冲地区降水中δ18 O的变化具有显著的降水量效应以及反温度效应。但是,在季风降水期间,如果相邻两天都有降水发生时,腾冲地区降水中δ18 O值变化并不一定遵循"降水量效应"。利用ECMWF(European Centre for Medium-Range...

庐江矾矿区受采矿影响，酸性废水严重污染地表水体、矿区土壤，但由于矿区开发历史悠久，采空、塌陷严重，其酸性废水来源不明确，严重影响矿区污染治理进程。采集矾矿区裂隙水、井水、沟道水、沉陷区积水、雨水、矿硐水等不同水体水样，开展其氢氧稳定同位素特征分析，采用直接对比法和MixSIAR模型，明确了矿硐水的来源及不同水体的贡献比例，在此基础上，结合不同水体水质、矾矿石和矿渣成分的检测结果，探究矿硐酸性废水的形成机理。研究结果表明：矾矿沉陷区积水主要来源于大气降水，但受蒸发影响较大，相对富集重氢、氧同位素，与地下水氢氧稳定同位素组成相差较大；降水会补给浅层地下水，但有一定的滞后效应；降水和裂隙水可能补给沟道水，沟道水也可能补给浅层地下水；井水、裂隙水、沟道水、雨水可能是矿硐水的主要补给水源；不同水体对矿硐水的贡献比例，第一次采样的结果大到小依次为：雨水39.1%、地下水36.4%、沟道水24.5%；第二次采样的结果从大到小依次为：地下水56.6%、沟道水30.9%、雨水12.5%，两次采样雨水对矿硐水的贡献比例差别较大可能由于降水量不同；明矾水解是矿硐酸性废水的主要成因机理，黄铁矿氧化也会是产生酸性矿山废水的原因之一，平硐以上的采空区提供了形成酸性水的良好条件——充足的氧气和水。该研究结果应能为酸性矿山废水污染的控制、降低矿区土壤相关风险和矿区生态恢复提供科学依据。

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。

评述树木年轮碳氢氧稳定同位素的基础理论、其在全球气候变化方面的应用研究成果及碳氢氧稳定同位素联合示踪技术在树木年轮对全球气候变化响应机制研究中的应用前景。

水分条件是直接影响农作物产量高低的主要限制因子之一,但对青海湖流域油菜和燕麦植物水分利用方式的认识尚不清楚。论文收集油菜和燕麦整个生育期内降水、植物和土壤水氢氧稳定同位素组成,并通过直接对比法和多源混合模型定量地计算出油菜和燕麦对不同深度土壤水分利用比例。结果表明:降水中同位素组成表征出较大的波动性变化,浅层土壤水同位素组成受蒸发作用影响明显富集于深层土壤水分,且土壤水中同位素在垂直方向上呈浅层土壤水较富集于深层土壤水。油菜在生育期内根系吸水方式在浅层和深层土壤间发生明显的转换,如在蕾薹期、开花期、灌浆期

水分条件是直接影响农作物产量高低的主要限制因子之一,但对青海湖流域油菜和燕麦植物水分利用方式的认识尚不清楚。论文收集油菜和燕麦整个生育期内降水、植物和土壤水氢氧稳定同位素组成,并通过直接对比法和多源混合模型定量地计算出油菜和燕麦对不同深度土壤水分利用比例。结果表明:降水中同位素组成表征出较大的波动性变化,浅层土壤水同位素组成受蒸发作用影响明显富集于深层土壤水分,且土壤水中同位素在垂直方向上呈浅层土壤水较富集于深层土壤水。油菜在生育期内根系吸水方式在浅层和深层土壤间发生明显的转换,如在蕾薹期、开花期、灌浆期及成熟期主要依赖于0~10 cm(95.1%)、0~10 cm(68%和44.8%)、30~60 cm(69.9%)及0~10 cm(38.8%)的土壤水分。而燕麦根系吸水范围却没有表征出明显的改变,在整个生育期内土壤水分利用深度在0~30 cm间变化。这将为高寒地区耕作方式调整及发展节水高效的现代农业提供理论依据。

降水是流域水循环中重要的输入因子,对其同位素组分的研究有助于确定流域水体间的水力联系,还可反映流域综合自然地理及气象气候信息;结合地表水、土壤水及地下水同位素组分变化,可以确定降水入渗及产汇流过程、地下水补给及更新能力,进而为完整的水循环机理研究提供依据。结合水文气象观测,本文分析了黄土高原典型丘陵沟壑区岔巴沟流域2004年~2005年月降水以及曹坪西沟实验流域次降水环境同位素组分雨量效应、高程效应、季节变化、δD与δ18O间的关系等,并对不同时空尺度上大气降水线的变化规律进行分析,结果表明该地区不同年份及雨季前后,降水的水汽来源不同且经历蒸发过程差异较大;同时发现大气降水线中斜率与氘盈余之间...

【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

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=9.4431δ8O+28.658(r=0.943,n=74,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(...

农作物耗水规律的研究对提高农业用水效率,缓解我国华北地区的水资源短缺现状具有重要意义。论文基于水文监测与氢氧稳定同位素方法,以山西省运城市董村农场为例,研究了夏玉米在不同生长期的根系吸水深度变化,以及农田灌溉条件下SPAC系统的水分通量。研究结果表明,夏玉米拔节期、开花期和成熟期的主要根系吸水深度分别为0～20 cm(96%～99%)、20～50 cm(58%～85%)、0～20 cm(69%～76%),在整个生长期内存在着先由浅变深,后由深变浅的规律;夏玉米漫灌后,蒸腾量占蒸散发量的71.3%,深层入渗损失量占到灌溉水量的43.3%,灌溉水的利用率仅为40.4%,应采取措施减小深层入渗量以提...

论文对巴郎山区夏季降雨和不同海拔样地穿透水的H、O同位素特征进行了研究。由于8月底9月初冷气团的到来较大地改变了降雨的同位素特征,该地区夏季大气降水线为δD=9.93δ18O+26.07,偏离全球降水线(GMWL)较多。降雨的温度效应和雨量效应表现出相互交叉的现象,表明该地区温度和雨量是交替起主导作用而引起降雨同位素组成变化的。H的同位素效应比O明显,其原因是H同位素分馏比O剧烈,从而对环境因子的响应比O灵敏,因此H同位素在森林水文研究中比O更有用。H同位素值在不同样地穿透水间存在差异,这是由它们不同的植被结构及周边微环境因子引起的水分蒸发状况和对雾水截获能力差异导致的。穿透水和降雨同位素值间...

水汽源区变化与ENSO事件显著影响季风区水循环过程。基于珠江中下游地区4个GNIP站点(中国香港、广州、桂林、柳州)的降水同位素及OLR(向外长波辐射)数据,研究了ENSO背景下δ18O的时空分布特征及ENSO事件对降水中氢氧同位素特征的影响机制。结果表明:ENSO事件是影响稳定同位素年际差异的主要因素,通过影响雨季降水的年内分配而实现;正常年大气降水线方程的斜率与截距均大于厄尔尼诺年而小于拉尼娜年;拉尼娜年加强δ18O的反温度效应,厄尔尼诺年减弱反温度效应;厄尔尼诺与拉尼娜年热带辐合带的变化规律呈现出相反的趋势,其OLR场的变化与研究区稳定同位素特征有着较强的对应关系;ENSO事件年不同的水汽源区相对湿度特征是造成d值年际差异的主要因素。