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[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
邓国江 刘光生 陈联荣 廖怡平
识别多年冻土区坡面土壤水分迁移过程是认识寒区产汇流过程的关键。同位素技术可在不破坏土壤原始结构情况下，最大限度获取水文过程信息。基于长江源多年冻土流域活动层融化期(融化深度100 cm左右)采集的典型坡面土壤水、地下水、降水和河水样品，分析不同水体的稳定同位素特征，探索土壤水分迁移规律。结果表明：研究区土壤水δ~(18)O为-14.58‰～-1.58‰,均值为-8.25‰;δD为-103.88‰～-14.99‰,均值为-59.94‰;土壤水、河水和地下水同位素点均分布于局地大气降水线附近，表明降水为上述水体的主要来源；蒸发线的斜率和截距均小于局地大气降水线，其中地下水线(GWLE)的斜率最低，且地下水呈重稳定同位素富集现象，说明地下水受蒸发和混合效应的影响，在迁移转换过程中经历了一定程度的蒸发；根系层结构的复杂性使其土壤水的同位素值变幅最大，也存在重稳定同位素富集现象，其较低的氘盈余(d-excess)表明根系层经历了强烈的蒸发分馏过程；研究期除河水外其他水体随时间变幅较大；降水对于土壤水同位素的影响较小，而地下水和20～50 cm土壤水对河水的贡献占主导地位。本研究对于认识寒区产汇流过程具有积极意义，也为寒区径流过程模拟及预测提供参考依据。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李静 盛煜 陈继 张波 吴吉春 张秀敏
多年冻土是一种热现象,地温是判断多年冻土特征的有效指标。通过对祁连山区东北部大通河源区多年冻土分布状况的野外考察与钻探等工作,借助于实测地温数据和地温曲线分析工具,对大通河源区39个钻孔点的多年冻土地温特征进行了对比分析,对影响多年冻土地温的主要因素进行了概括和总结。结果表明,在大通河源区,高程、植被类型、地表覆盖特征、土壤水分条件等是影响多年冻土地温的主要因素。根据尺度性划分的结果,高程是影响区域多年冻土地温变化的一级因素;随着空间尺度的下降,植被类型和地表覆盖特征成为二级影响因素;在沼泽化草甸植被覆盖区,土壤水分条件又成为影响多年冻土地温的三级影响因素。对多年冻土地温特征及影响因素的分析不仅有助于了解区域多年冻土的稳定性、预测全球气候变暖背景下的多年冻土演变和退化,还可以为寒区气候变化、生态、水文等相关领域的发展提供基础,为各项工程设施的实施和维护提供建议和指导。
关键词：
地温特征 影响因素 多年冻土 大通河源区
[期刊] 林业科学
[作者]
徐庆 刘世荣 安树青 蒋有绪 林光辉
根据2003年夏季测得的四川卧龙自然保护区亚高山暗针叶林地区3个不同群落的降水、土壤水、浅层地下水(泉水)氢稳定同位素含量(δD),分析土壤剖面各层次土壤水氢稳定同位素的变化规律及其与水分迁移的关系。结果表明:1)土壤表层(枯枝落叶层)水δD受降水δD的直接影响,并且与降水δD有相同的变化趋势;2)A、B、C群落土壤垂直剖面的土壤水δD空间分布形式反映了降水δD的时间变化特征。0~20cm上层土壤水δD值很低,20~40cm时迅速升高,50~60cm时基本稳定,50~60cm深层土壤水δD受浅层地下水δD的影响增强;3)土壤水δD介于降水δD与浅层地下水δD之间,表明卧龙亚高山暗针叶林土壤水源...
关键词：
土壤水 氢稳定同位素 暗针叶林 四川卧龙
[期刊] 西南农业学报
[作者]
邢丹 肖玖军 王晓红 张芳 韩世玉 罗朝斌 梁彦平
为揭示石漠化桑园土壤水分动力学机制及进一步研究桑树水分利用策略提供依据,采用稳定同位素技术研究黔西北石漠化桑园(贵州省毕节市七星关区清水铺镇大地村)050 cm剖面土壤水氢氧稳定同位素的时空变化特征。结果表明:黔西北石漠化桑园土壤水中氢氧同位素具有良好的线性关系:δD=8.39δ(18)O+13.76,R2=0.98。土壤水中氢氧稳定同位素组成具有明显的季节变化特征,表现为春季(δD和δ(18)O平均值分别为-33.9‰±18.5‰和-5.8‰±2.0‰)>夏季(分别为-41.4‰±8.8‰和-6.4‰±
关键词：
石漠化桑园 土壤水 稳定同位素
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
周国英 李天才 徐文华 孙菁 马海 陈桂琛
选择青藏高原多年冻土区工程迹地的人工恢复植物和紫花针茅草原的优势植物以及对应的土壤样品进行对照,利用原子吸收法分析了它们的矿质元素含量特征。结果表明:多年冻土区工程迹地人工恢复区植物的元素含量:>1 000μg/g的元素有Ca、P和Na,100～1 000μg/g的元素有Mn、K、Fe、Mg和Al;而对照紫花针茅草原优势植物的元素含量:>1 000μg/g的元素有Ca和Na,100～1 000μg/g的元素有P、Mn、K、Fe、Mg和Al。人工恢复区土壤元素含量:>1 000μg/g的元素有Ca、Fe和Mn,100～1000μg/g的元素有Mg、K、Al、P和Na;对照紫花针茅草原土壤元素含量...
[期刊] 资源科学
[作者]
侯士彬 宋献方 于静洁 刘鑫 张广英
本研究以位于太行山区北部的河北易县崇陵流域为对象,对流域内三种典型植被(荒草、刺槐林、侧柏林)下不同深度土层的土壤水及流域内降水进行同步观测及取样,室内进行稳定同位素氘和氧-18含量测定,以18O为例对降水入渗过程中的稳定同位素变化进行了研究。通过对2004年的数据进行分析,获得崇陵流域当地大气降水线(δD=6.2441δ8O-7.158,R2=0.7727,n=55),其降水中稳定同位素时间变化波动较大且缺少规律性,降水中稳定同位素含量同降水量呈二次相关关系,大于15mm的降水雨量效应较显著。土壤水中的稳定同位素较降水普遍富集,其中荒草地土壤水中稳定同位素值较刺槐林地和侧柏林地整体偏高,表现...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
刘光生 王根绪 赵超
长江源多年冻土区土壤水热传输过程机理与模拟,是广泛关系到高原生态环境保护恢复和区域水文过程的关键科学问题。因此,以GEOtop模型为研究平台,以长江源不同植被盖度下(裸地、30%、65%和92%)高寒草甸的观测数据为基础,检验模型对土壤水热迁移过程的描述与模拟精度。总体而言,GEOtop模型需要率定的参数较少,从而减少模型模拟的不确定性,提高了模拟精度。对不同植被盖度下土壤温度、水分和实际蒸散发模拟的NSE系数基本达到0.8,表明模型能准确模拟高寒生态系统土壤的水热传输过程,可以作为长江源区土壤水热过程的有效模拟工具。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
李娜 孙占祥 张燕卿 刘恩科 李凤鸣 李纯乾 李菲
【目的】研究辽西褐土丘陵区典型小流域不同土地利用方式下经侵蚀沉积过程沉积土壤碳来源,为合理调控小流域土壤侵蚀造成的土壤碳流失提供科学参考。【方法】通过对辽西丘陵沟壑区小流域野外取样,研究小流域沉积土壤碳的来源并量化其贡献。通过GIS结合GPS技术对小流域4种不同土地利用类型(耕地、林地、草地、沟渠)表层土壤及小流域拦沙坝3个位点(S1坝前、S2坝中、S3坝后)0-100 cm土壤剖面进行取样,结合碳、氮同位素混合模型对沉积土壤碳源进行解析。【结果】利用~(13)C和~(15)N同位素特征及其元素组成(土壤有机碳和全氮)对辽西丘陵沟壑区侵蚀沉积物土壤有机碳进行了定性和定量鉴定。辽西丘陵沟壑区小流域沉积物中有机碳主要来源为耕地,其次是沟渠、草地和林地。耕地贡献平均为58.75%,沟渠25.49%,草地6.49%,林地9.2%。【结论】碳氮稳定性同位素模型作为一种重要的"指纹"工具可以成功应用于辽西丘陵沟壑区小流域沉积土壤碳来源定性及定量的分析。研究成果可以为受水力侵蚀的小流域的土壤保护和养分流失控制以及维持生态系统的可持续性提供理论参考。
[期刊] 草业科学
[作者]
罗栋梁 雷汶杰 康建芳 王金牛 孙建 张林 魏彦强 陈方方 高怡婷
多年冻土是冰冻圈系统的重要组成成分，其热状态和冻融过程的水热交换深刻影响高寒地区的水源涵养功能、生物地球化学循环和生态环境稳定。多年冻土区大气-地面的能量交换过程对气候变化及生态水文等冰冻圈相关环境要素的稳定及动态变化具有决定性作用。地面温度是高山多年冻土区大气-地面能量平衡的重要指标和冻土模拟制图的关键驱动条件。本文从冻土-气候关系、地面温度空间分异特征及其影响因素、地面温度监测和冻土模型等方面综述了高山多年冻土区地面温度主要的研究进展；并就空间异质性极强条件下植被、积雪、土壤等局地因素对高山多年冻土区气温和地面温度差的影响，以及地面温度的冻土模拟应用进行了展望。研究认为，地面温度是冻土热状态模拟制图的上边界条件，是比气温和遥感陆面温度更有效的多年冻土存在状态的指标，同时也是比钻探测温更简单经济的多年冻土热状态调查手段，然而过去研究不多，因此亟待开展高山多年冻土区地面温度及其与相关下垫面要素的长期协同监测。基于气温、遥感陆面温度进行多年冻土热状态的中大比例尺精准模拟及其时空分布制图，应充分考虑植被和积雪等因素对气温和陆面温度的定量削减作用，否则易造成多年冻土及活动层模拟与实际分布的较大误差。此外，中纬度高山多年冻土区极强的太阳辐射导致积雪较难稳定驻留，但其复杂相变作用对下伏多年冻土热状态的影响尚需长期定位监测和模拟研究以精准量化。
[期刊] 中国林业科学研究院
[作者]
高德强
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
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
贾丽欣 双睿辰 邵金良 孟凡乔 吴迪
为探究云南普洱地区有机茶身份辨识特征，完善高原有机茶身份辨识技术，选取云南省普洱市的5个代表性有机种植认证茶园（ZX、LS、CYT、YS、HL）和相邻的5个常规茶园（C-1、C-2、C-3、C-4、C-5），采集300余份茶叶和土壤样本，结合稳定同位素比例质谱仪、元素分析仪等测定茶叶和土壤的δ~(15)N丰度、δ~(13)C丰度、全氮、全碳、有机碳、碱解氮等指标，通过因子分析和判别分析的方法构建了有机茶叶同位素-土壤性质判别模型，并使用Holdout法进行验证。结果表明：不同茶园有机茶叶与相邻常规茶叶相比未表现出一致的δ~(15)N,δ~(13)C值差异规律，因此，使用单一稳定同位素因子难以鉴别有机茶。通过进一步对茶叶和土壤性质进行因子分析，筛选出6个适合判别的特征向量，构建了基于同位素特征和土壤性质的多元有机判别模型，其判别函数方程为：y=-0.081（茶叶δ~(15)N)+0.819（茶叶δ~(13)C)+0.093（土壤全氮）+2.117（土壤全碳）-0.155（土壤有机碳）+2.870（土壤p H)+4.232,y<0.5为常规茶，判别准确度为92.3%。综上，基于同位素特征值和土壤性质参数指标构建的多元有机判别模型可实现云南省普洱市高原有机茶身份的准确判别。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
孙文义 邵全琴 刘纪远 肖桐
以三江源地区高寒草地退化坡面为研究对象,从草地类型、鼠害和自然因素如水蚀、风蚀、冻融作用这一角度上探讨发生在不同退化程度上土壤有机碳的变化特征,对明晰高寒地区退化草地的碳变化机理和全球气候响应具有重要意义。结果表明:同一侵蚀环境条件和退化程度下,以小嵩草、矮嵩草为优势种高寒草甸比以紫花针茅为优势种的高寒草原土壤有机碳蓄存能力高。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸曲麻河乡QMH1坡面土壤有机碳平均含量是相距3.5 km高寒草原曲麻河乡QMH2坡面的2.2倍(P<0.01);轻度退化程度受风蚀影响的高寒草甸五道梁WDL坡面土壤有机碳平均含量是高寒草原不冻泉BDQ坡面土壤有机碳含量的3.8倍(P<0....
[期刊] 自然资源学报
[作者]
郭政昇 郑国璋 赵培 肖杰
利用黄河中游地区9个站点的降水同位素数据,分析其时空分布特征及环境效应,并模拟代表站点的气团运移轨迹,利用OLR技术研究水汽源区变化及输送过程对夏半年降水稳定同位素的影响。结果表明:δ18O有着较为明显的季节性变化规律,春夏较低,秋冬较高;空间分布则呈由东南向西北升高的趋势。大气降水线方程表现出明显的过渡性区位特征,降水量效应较为显著。水汽主要通过西北与东南两个水汽通道输送,东向水汽与青藏高原的热力、动力性质对流域的水源差异产生了较大影响。水汽源区变化与对流层中上部水汽含量场都与稳定同位素特征有着较强的对应关系,8、9月形成于西太平洋的热带辐合带(ITCZ)使东南季风成为夏季黄河中游地区主要的水汽输送通道。
[期刊] 草业科学
[作者]
王彦龙 王晓丽 马玉寿
通过长江源区典型阴坡、滩地和阳坡生境下高寒草地植被和土壤理化特征定量分析,研究了坡向对高寒草地植被和土壤特征的影响,为退化高寒草地的恢复提供理论和实践依据。结果表明,草地地上总生物量呈滩地>阴坡>阳坡趋势,3个土层土壤含水量呈阴坡>滩地>阳坡趋势,pH呈阴坡<滩地<阳坡趋势。0-10cm土壤有机碳阳坡显著高于阴坡(P阴坡>阳坡,速效磷为滩地>阳坡>阴坡。0-10cm土壤C∶N阳坡显著高于阴坡和滩地,阴坡、滩地间差异不显著(P>0.05);0-10cm土壤N∶P阴坡显著高于阳坡。由此可知,高寒草地植被(地上生物量)和土壤特性(含水量、pH、总氮、速效钾和速效磷)在阴坡-滩地-阳坡生境呈明显差异,是其对不同生境的适应性表现。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
彭彪彪 王思凯 赵峰 杨刚 庄平
为探讨长江口九段沙盐沼湿地3种亚生境中基础食源对中国花鲈(Lateolabrax maculatus)的贡献,明确长江口中国花鲈碳(δ~(13)C)、氮(δ~(15)N)稳定同位素特征及其基础食源差异,于2019年5—10月,在光滩、植被区和潮沟3种亚生境进行插网调查采样并采集各类潜在基础食源,运用稳定同位素技术并结合多源线性混合模型分析中国花鲈基础食源差异。单因素方差分析结果显示3种亚生境中国花鲈的δ~(13)C无显著差异(P>0.05);植被区与光滩亚生境和潮沟亚生境中的δ~(15)N值均存在显著性差异(P70%)转变为以POM (50%～66%)和互花米草(32%～47%)为主。7月各碳源对中国花鲈的贡献率较其他月份差异较大,主要是由POM的贡献率骤增和藻类的贡献率减少引起的,其根本原因可能是由于受长江径流量影响。研究表明,3种亚生境中国花鲈的基础食源组成和贡献率无明显差异,但在不同亚生境所摄食饵料生物可能存在差异;在生长过程中3种亚生境中国花鲈的基础食源均由POM为主转变为以POM和互花米草为主,原因可能是中国花鲈在生长过程中食性发生转变。
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