鼎湖山大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

[目的]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。全球气候变化背景下,降水格局变化将影响区域森林生态系统内部小气候。降水是森林生态系统水循环过程中重要的输入因子,研究鼎湖山大气降水氢氧稳定同位素特征和水汽来源,对探讨该地区森林生态系统水循环过程、森林群落演替动态及区域水资源合理利用和管理等具有重要理论和实践意义。[方法]运用氢氧稳定同位素技术,研究和分析鼎湖山2013年8月~2014年8月13个月108个大气降水的氢氧同位素组成及与环境因子的关系,并运用HYSPLIT模型后向轨迹法模拟大气降水气团传输途径和过程,判定该地区水汽来源。[结果]鼎湖山大气降水线方程为:δD=7.863δ~(18)O+9.664(R~2=0.975,n=108);δD和δ~(18)O值范围分别为-118.26‰~-15.52‰,-16.05‰~2.25‰,均值分别为-34.44‰,-5.58‰;大气降水过量氘(d)显示出冬高夏低的季节变化;鼎湖山降水量效应显著,温度效应不显著。[结论]鼎湖山大气降水氢氧稳定同位素特征存在明显的季节性变化;干季的气团主要来自局地蒸发、中国华北地区及寒冷干燥的亚欧大陆,湿季的气团主要来自温暖湿润的西太平洋、南海和印度洋。     

西鄂尔多斯荒漠夏季大气降水氢氧同位素特征与水汽来源

[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。     

安庆地区大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

【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。     

吉兰泰盐湖氢氧同位素及湖水来源分析

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。     

绍兴淡水湿地森林土壤水氘同位素对降水的响应

【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。     

卧龙地区大气降水氢氧同位素特征的研究

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.     

卧龙巴郎山流域大气降水与河水关系的研究

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.     

绍兴淡水湿地人工林优势树种水分利用策略

【目的】以浙江省绍兴市汤浦水库库区3种15～20年生湿地人工林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)中的优势树种美洲黑杨、北美枫香、柳叶栎、河桦和池杉为研究对象,分析3次不同量级降水后9天内各树种植物水δD组成,定量阐明不同量级降水对各树种植物水的贡献率及各树种的水分利用策略,为该地区湿地人工林生态系统水循环过程的定量研究、水资源合理利用及管理提供理论依据。【方法】利用氢氧稳定同位素技术,分析植物茎(木质部)水δD随采样时间(雨后9天内)的动态变化,并将植物水δD与潜在水源(大气降水、雨前土壤水和浅层地下水等)的δD值进行比较,判断各树种水分来源,并运用贝叶斯混合模型(MixSIAR)计算不同量级降水对各树种植物水的贡献率。【结果】汤浦水库库区淡水湿地人工林优势植物水主要来源于大气降水、雨前土壤水和浅层地下水;降水事件是影响植物水δD以及该次降水对植物水贡献率的主要因子;降水后9天内,小雨(7. 5 mm)对阔叶林中各树种植物水的贡献率表现为北美枫香(45. 2%～1. 5%)美洲黑杨(38. 0%～0. 6%)柳叶栎(31. 2%～0. 8%),小雨对针阔混交林中各树种植物水的贡献率表现为河桦(39. 0%～0. 6%)池杉(32. 4%～0. 8%)柳叶栎(25. 5%～0. 6%);中雨(14. 5 mm)和大雨(35. 0 mm)对阔叶林中各树种植物水的贡献率表现为美洲黑杨柳叶栎北美枫香,中雨和大雨对针阔混交林中河桦植物水的贡献率皆最高;小雨、中雨和大雨对针叶林中池杉植物水的贡献率分别为40. 2%～2. 6%,58. 2%～2. 7%和67. 4%～20. 9%。【结论】汤浦水库库区淡水湿地人工林各优势树种能够快速吸收利用当次降水;小雨对浅根(0～20 cm)树种植物水的贡献率较高,而中雨和大雨对根系分布较深树种植物水的贡献率更高,该库区针阔混交林和阔叶林中的深根和浅根树种具有不同的水分利用策略,有利于该湿地人工林群落的稳定和各树种共存。建议今后在我国长三角地区进行淡水湿地植被恢复过程中,应考虑选择根系分布不同的树种混种,以合理利用水资源、维持湿地森林生态系统的稳定性。     

干热河谷大叶相思树干液流季节动态及其与气象因子的关系

应用热扩散式探针法(TDP)对干热河谷主要造林树种大叶相思的树干液流进行了湿季(7-8月)和干季(1-3月)典型月连续监测,并结合自动气象站对周围气象要素进行同步测定,据此分析液流速率的昼夜、季节变化规律及其与气象因子的关系.结果显示:(1)无论是干季还是湿季,大叶相思树干液流均表现出明显的昼夜变化规律,即呈现“昼高夜低”典型的液流单峰曲线;(2)树干南面液流速率均高于北面,干季南、北方位液流速率最大相差0.0037 cm· s-1,湿季最大相差0.0014cm·s-1;(3)干、湿季液流平均值和最大值具显著差异,湿季树干液流速率平均值和峰值约为干季的2.8倍和2.5倍;(4)大叶相思树干液流速率与光合辐射强度、水汽压亏缺、大气温度、风速呈极显著的正相关关系,而与相对湿度呈极显著负相关关系,按相关程度排序为光合辐射强度＞大气温度＞水汽压亏缺＞相对湿度＞风速,其中,光合有效辐射、相对湿度、水汽压亏缺是影响液流速率的主导因子.     

降水对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤水氘特征的影响

【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。     

苹果园春季典型月份和花期水量平衡分析

利用水量平衡原理,对肥城市潮泉镇苹果园春季典型月份果园水分的收入与支出情况进行分析,确定其果园水分的亏缺与盈余状况,从而制定相应的灌溉措施。通过典型月份和花期2个时间段的水分平衡状况进行研究,试验结果表明,在不进行任何形式灌溉的情况下,典型月份果园水分总体上处于亏缺状态,水分的亏缺量为19mm。典型月份日均蒸腾量为1.86mm;花期日均蒸腾量为1.97mm,花期内水分消耗量要更明显一些。     

半干旱地区水资源平衡与节水策略研究

本文从半干旱地区水资源平衡与节水策略入手 ,以辽宁喀左为例 ,通过对水资源现状分析 ,阐述了该类地区的水资源与用水的关系 ,提出了半干旱地区适宜节水策略。     

城镇内河地表水水质污染的原因调查与解决方法的探讨

通过调查发现导致城镇内河地表水水质受到污染的因素有很多方面,提出了解决城镇内河地表水污染问题的方法,从城镇规划入手,对保证内河河道容积、加强配套设施的管理、确保排入河道的污水达到国家排放标准等方法措施进行了分析探讨。     

Approaches to modelling the uptake of water and nutrients in agroforestry systems

This review presents information about root systems of crops and trees and describes approaches that have been used to model uptake of water and nutrients in crops that may have application to agroforestry systems. Only a few measurements of the distribution of tree roots in agroforestry systems have been published and these are predominantly in alley cropping systems with young trees. Therefore, a major limitation to developing water and nutrient uptake models for trees is the lack of adequate measurements and conceptual models for describing the distribution of roots spatially and temporally. Most process-based modelling approaches to water and nutrient uptake integrate the activities of a single root over the whole root system. Several difficulties can be foreseen with applying these approaches to roots of older trees including the presence of mycorrhizal associations so that the root surface is not the site of uptake, the uncertainty as to whether all tree roots are active in taking up water and nutrients, and the fact that, unlike annual crops, trees have substantial reserves of nutrients that can be mobilised to support growth so that the notion of a plant demand regulating uptake may prove difficult to define. The review concludes that a programme of experimental measurements is required together with modelling using approaches both in which roots are implicit, and in which process-based models with roots allow competitive ability to be assessed.     

我省乡镇水厂供水率低的原因及对策

当前我省乡镇水厂供水率相当低下,这给投资的回收带来相当大的不利。同时也严重地影响了乡镇居民的身体健康。为了更好地解决这一问题。通过对全省33座乡镇水厂进行了详细地调查和研究。认为今后应合理规划、分期实施,做好对用户的宣传工作。并且要加强水厂管理,逐步提高供水率,进而大利发展供水事业。     

杨树人工林旱作保水措施的土壤水文效应

在堆积沙地杨树人工林内进行不同旱作保水技术研究，系统测定土壤水分含量、土壤蓄水性能、林木蓄积量，并进行统计分析。研究结果表明：白（白膜）＋草（麦草）＋保（保水剂）、黑（黑膜）＋草＋保、黑＋保、白＋保、草＋保、黑＋草的处理能有效地起到蓄水保水作用，促进杨树人工林生长，从而增加了杨树林木蓄积量。     

水肥耦合对杨树根区水、氮运移及吸收的影响研究进展

随着我国木材需求量不断增加,速生丰产林提质增产迫在眉睫,急需探求合理高效的水肥集约经营策略。文中对灌溉施肥条件下植物根区水和氮（N）运移分布、吸收根形态与分布,以及水和N吸收相关研究进行综述,结论如下:1）水、N分布与施肥灌水量、土壤质地、降水、地下水位等条件有关。主要研究方法有室内、大田试验以及数值模拟法。由不同时刻水、N运移分布情况发现,改善水肥耦合措施,可降低N淋失对地下水的污染,同时提高植物的水、N利用效率。2）杨树吸收根主要分布于土壤表层,呈“倒金字塔”型分布,随远离树干方向,分布趋于浅层化,垂直根呈“S”形,整体表现为“二态性”;从根系分布规律发现,少量多次随水施肥有利于吸收根及林分生长。3）杨树品种、生育阶段、施肥水平以及土壤条件等不同,其水、N吸收情况及后期分配均存在差异。但恰当的水肥比例和灌施频率均有利于水、N吸收。以往研究只关注根区水和N运移、根系分布、吸收利用过程中的某一环节,而对各环节间动态联系以及整体调控机制知之甚少。因此,应设置不同水、N耦合方式,对各环节进行关联分析,明确调控机制,以期实现水、N效率最大化,有效提升林木产量。     

冰雪灾害后粤北杉木林冠残体和凋落物的持水特性

对冰雪灾害后杉木林的林冠残体和凋落物的储量、持水量、持水率和吸水速率进行研究.结果表明:杉木林冠残体的干、枝、叶和皮的干质量分别为11.42,7.03,5.76和1.78 t·hm-2,凋落物干质量为5.93 t·hm-2;各组分的最大持水量表现为干(11.83 t·hm-2)>叶(11.24 t-hm-2)>凋落物(10.88 t-hm-2)>枝(6.73 t·hm-2)>皮(2.38 t·hm-2);各组分中叶的最大持水率居首位,达295%,凋落物为272%,皮为234%,枝和干分别为196%和193%;浸泡时间在0.5～6 h之间,各组分的吸水速率随浸泡时间的增长急剧下降,此后缓慢下降;各组分的持水量和持水率随着浸泡时间的增加按照自然对数方程增加,各组分的吸水速率随浸泡时间的增长按负指数方程下降.     

湿地公园游憩特征与项目设计

分析湿地公园的亲水、识水和融水等主要游憩特征,有针对性地提出基于不同游憩特征的湿地公园游憩项目,以期为我国湿地公园生态旅游健康持续发展提供思路。     

GPS功能及其在水土保持中的应用

全球定位系统GPS具有路标、路线、方向、速度、导向、追踪、计算机上/下载数据和地图等功能，在水土保持综合调查、水土保持工程规划设计、水土流失动态监测和水土保持工程验收中具有广泛的用途，随着RS和GIS集成技术的深化，GPS在水土保持中的应用将更加广泛和深入。