稻田沟渠-湿地系统的碳氮稳定同位素组成特征

由于稳定同位素在特定污染源中具有特定的组成,在污染物质迁移转化过程中作为示踪剂而广泛应用。针对目前农业面源污染较为严重的现状,该文利用碳氮稳定同位素研究了灌区内外源物输入对稻田沟渠-湿地系统的贡献。结果表明,水中颗粒性有机物(particulate organic matter,POM)由于受到光照、营养物质不同导致POM在各采样点组成不同,δ13C变化范围较大,均值为-27.8‰,与大型水生植物和浮游植物接近,此类植物可能是POM的主要来源。水中δ13CDIC(dissolved inorganic carbon,DIC)与浮游植物呈线性相关,浮游动物δ13C与浮游植物存在一定相关性,而浮游植物与POM之间不存在显著性差异,说明研究区内浮游动物对內源有机碳的利用主要是取食浮游植物低持斜聿愠粱?δ13C值变化范围在-27.2‰～-21.8‰之间,明显高于水体POM含量,说明表层沉积物存在比颗粒有机物更富集碳的藻类与陆源碎屑等物质。各采样点颗粒有机物δ15N值的范围3.1‰～4.2‰,平均值为3.6‰,其中湿地δ15N高于其他采样点。沉积物δ15N平均值为-0.6‰,与大气中N2较为接近。     

基于氢氧稳定同位素的艾比湖流域地表水与地下水转化关系

地表水和地下水是水资源主要组成部分,研究干旱区地表水和地下水相互转化过程,对水资源的合理开发利用与评价具有重要的理论意义.选取艾比湖流域地表水和地下水为研究对象,分析其稳定同位素组成特征和分布规律,探讨不同水体间补给关系.结果表明:(1)艾比湖流域大气降水δ2 H和δ18 O表现出显著的季节变化特征,全年表现为冬季贫化...     

EA-IRMS法测定不同类型土壤有机碳稳定性同位素组成

利用元素分析仪-稳定同位素比例质谱仪（EA-IRMS）分析系统,以国际标准物质Urea为基准,标定了高纯钢瓶CO2参考气,其δ13CvsPDB值为（-29.523±0.181）‰。通过试验对比检验了EA-IRMS分析系统的稳定性、线性和测定δ13C值的样品分析精度,建立了测定土壤中有机碳稳定性同位素的分析方法。其离子强度在1.0～7.0V之间具有良好的线性,在1.5～5.0V内的线性优于总体线性;样品分析精度优于0.15‰;样品含碳量大于5μg即可满足测定δ13C的分析要求。应用此方法实测了18份不同类型土壤的有机碳稳定同位素组成,获得其13C天然丰度平均值为1.082%;不同类型的土壤有机碳稳定同位素组成存在较大的差异。     

新疆艾比湖湿地土壤有机碳含量的光谱测定方法对比

干旱半干旱地区湿地土壤中的有机碳是影响土壤质量,制约植物生长的重要因素之一,其含量的变化会影响生态系统的安全和稳定。为快速估测湿地土壤有机碳含量,在新疆艾比湖湿地保护区采集140个荒漠土壤样品,利用土壤可见/近红外光谱数据以及化学分析获取的土壤有机碳数据,在对土壤原始光谱反射率进行卷积平滑的基础上,获取了一阶微分、倒数对数一阶微分2种光谱预处理指标,采用蚁群-区间偏最小二乘法、基于支持向量机的回归特征消去法,选择土壤有机碳含量近红外光谱特征波长,在此基础上构建土壤有机碳含量偏最小二乘回归、支持向量回归模型。结果表明:1)利用原始一阶微分建立的模型,预测能力优于倒数对数一阶微分建立的模型。2)4种建模结果比较显示,利用原始一阶微分经基于支持向量机的回归特征消去法进行特征变量选择后建立的土壤有机碳含量模型,预测精度最高。训练集的相关系数以及均方根误差分别为0.9687、0.158%;测试集的相关系数和均方根误差分别为0.9091以及0.268%。因此,经过卷积平滑以及一阶微分预处理、并利用基于支持向量机的回归特征消去法建立的模型具有较高的预测精度和较好的稳健性,可以作为有效手段估算荒漠湿地土壤有机碳含量。     

建立盐生和耐盐植物基因库的意义和研究利用思路

论述了建立耐盐及盐生植物基因库对促进林业建设实现可持续发展具有重要意义;描述了国内外盐生及耐盐植物种质资源现状、水平和发展趋势．指出了研究利用的主要目标和方向、采取的技术对策及建议,为我国全面开展盐生及耐盐植物种质资源研究和利用提供了参考。     

艾比湖湿地不同植物群落下土壤水盐空间变异性

以艾比湖湿地为研究区,运用传统统计学和地统计学相结合的方法对4种典型植物群落下土壤水盐含量变化进行了研究。结果表明:(1)4种植物群落中,碱蓬群落、盐节木群落和梭梭群落土壤含盐量呈中等变异,而芦苇群落土壤水盐则呈现较强的差异性(2)随着土层深度的增加,盐节木群落和梭梭群落中土壤含水量差异性不大,碱蓬群落和芦苇群落则呈下降趋势,而对于土壤盐分,除梭梭群落外,其余3种植物群落各土层盐分呈降低趋势,且表层盐分含量相对较高(3)在空间结构性分析中,不同植物群落下土壤含水量和盐分在一定区域范围内空间特结构性显著,能较好地满足高斯模型分布,由于受气候、距湖距离、湖面积波动及土壤类型等因素作用,4种植物群落中土壤含水量和盐分均具有较强的空间自相关性(4)对土壤水盐含量变化的相关性分析中,4种植物群落下土壤水盐含量与其关联性都相对较小,其中碱蓬群落和芦苇群落呈正相关关系,盐节木群落和梭梭群落呈负相关关系。总体来说,碱蓬群落和芦苇群落土壤水盐总变异趋势大于梭梭群落和盐节木群落,说明距湖远近对土壤水盐空间变化有一定的影响。     

新疆盐渍土分布与盐生植物资源

本文通过对新疆盐渍土资源和盐生植物资源的调查,概括并分析了新疆盐渍土的资源现状、主要类型及其分布规律,并简要介绍了新疆盐生植物的种类及分布。     

地理加权回归模型结合高光谱反演盐生植物叶片盐离子含量

快速、无损地估算盐生植物叶片盐离子含量在植物生长监测、耐盐植物筛选和土壤盐渍化监测等方面有实用价值。该研究以新疆艾比湖保护区内盐生植物为研究对象,通过分析植物叶片盐离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+))含量与冠层高光谱数据的光谱变换和二维植被指数(比值型植被指数(ratiovegetationindex,RVI)、差值型植被指数(difference vegetation index,DVI)、归一化型植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI))的相关性选取特征波段,构建基于地理加权回归模型(geographically weighted regression,GWR)的叶片盐离子含量估算模型,并与BP神经网络模型(back propagation neural network)进行对比,研究基于GWR模型估算干旱区盐生植物叶片盐离子的可行性。结果表明,选取特征波段集中表现在红及短波红外波段:K~+含量在反射率倒数的对数选取的红光区域内波段使用GWR估算效果最佳;Na~+的特征波段在光谱变换下集中于短波红外区域,二维植被指数集中在近红外、短波近红外及黄、橙、红区域,各种波段选取下GWR对Na~+的含量估算均有较好效果,但反射率对数的一阶估算效果最好;Ca~(2+)含量在反射率平方根的一阶微分下选取的短波红外波段通过GWR模型估算效果最好;Mg~(2+)含量在DVI选取的位于红光区域特征波段估算效果最佳,但使用GWR模型对Mg~(2+)的估算精度不及BP模型。分析基于GWR盐离子模型估算模型发现,含量较高的离子估算效果更好,K~+、Na~+的模型精度优于Ca~(2+)、Mg~(2+)。在使用GWR模型估算植物叶片盐离子含量时,特征波段均指向红及短波红外波段,符合植被光谱机理的响应。     

天津滨海盐生植物资源及其开发利用

盐生植物因其可在重盐渍环境中生长而具有重要的生态价值和经济价值，并成为天然的耐盐基因种质库。由于其较强的抗逆性以及利用价值，相关研究及开发利用在近期已成为国内外科研工作的热点之一。天津滨海地区各地分布着大量的盐生植物。目前对这些盐生植物资源还缺乏深入系统的研究。本文对天津滨海地区的盐生植物资源进行了总结，并提出了开发利用这些资源的一些建议。     

亚热带典型植物水分利用来源变化的水稳定同位素分析

旨在揭示亚热带湿润地区不同植物水分利用来源和了解区域森林系统水文循环过程,以长沙地区典型常绿植物樟树、刺杉和野茶花为研究对象,利用稳定同位素技术及Iso-source混合模型定量分析不同植物水分利用特征及其对降水的响应。结果表明:在2018年9月至2019年2月的观测期内,0-10 cm土壤水中δD与降水中δD的变化趋势基本一致,均随时间变化逐渐偏正。随深度的增加,土壤水中δD受降水影响的程度逐渐减小并趋于稳定。在9-11月,3种植物对降水响应程度低,植物茎杆水中δD并未随降水中δD表现出明显偏正的趋势,在12月至翌年2月,3种植物对降水响应明显,植物茎杆水中δD与降水中δD变化趋势一致。观测期内3种植物水分利用深度均随时间变化由深变浅。在9月,3种植物主要利用60-100 cm土壤水,利用比例均超过65%。在10-11月,3种植物水分利用状况存在显著差异,樟树对0-10,10-20,20-60,60-100 cm 4个土层的水分利用较均匀,利用比例分别为28.2%,23.5%,22.0%,26.3%;刺杉主要利用0-10,60-100 cm土壤水,利用比例分别为56.4%和22.2%;林外野茶花主要利用0-20 cm浅层土壤水,利用比例为67.4%。在12月至翌年2月,3种植物主要利用0-10 cm土壤水,利用比例均在70%以上。     

艾比湖湿地七种植被类型土壤全氮分布特征研究

选择艾比湖湿地为研究区域,针对土壤中的氮进行定量测定,讨论研究区土壤全氮的含量、密度和储量及其分布特征。结果表明:艾比湖7种不同植被覆盖类型的土壤全氮含量整体偏低;土壤全氮含量均随土深度的增加而依次减少;土壤全氮含量的差异主要表现在表土层(0~20 cm)。全氮蓄积量排序依次为盐化草甸灌木荒漠小乔木荒漠寒湿性针叶林干涸湖底荒漠河岸林盐生灌丛。七种不同类型土壤类型的全氮总储量为4691903 kg。上述结果可为当地的环境保护及生态修复提供科学参考。     

荒漠草原土壤有机质碳稳定同位素特征研究

应用碳稳定同位素分析方法对内蒙古短花针茅荒漠草原土壤有机质及其δ13 C值垂直分布特征、表土δ13C值与建群种-短花针茅δ13 C值的相互关系进行分析,并测定土壤部分理化性质。结果显示:表土有机质含量变化范围为4.17～20.45g/kg;随深度增加,土壤有机碳(SOC)含量呈指数降低,其变化范围为17.98～1.39g/kg,而δ13C值则随剖面深度增加而明显富集,到75cm深度时δ13C值又迅速降低,变化范围为-26.38‰～-13.72‰,变幅>3‰,说明该地区气候和植被状况可能发生过剧烈变化;表土和植物δ13C值分馏程度较其它地区偏大,二者呈极显著相关(r=0.555,P<0.01),进一步说明地上植被状况是影响土壤有机质δ13 C值垂直分布特征的决定性因素。     

艾比湖湿地土壤碱解氮的空间变异性分析

选择艾比湖湿地的博尔塔拉河、精河下游河岸带为研究区域,针对土壤中的碱解氮进行定量测定,采用描述性统计法、地统计学方法和空间分析法,讨论研究区土壤碱解氮的空间变异及分布特征。结果表明:在0~20、20~40和60~80 cm土层碱解氮含量的块金值与基台值之比分别为47.60%、49.98%和58.21%,具有中等的空间相关性。在40~60 cm和80~100 cm土层块金值与基台值之比分别为3.64%和22.69%,具有较强的空间相关性。研究区0~100 cm各层土壤碱解氮含量平均值分别为49.16、37.26、30.22、20.35和17.80 mg/kg,经统计分析15~20 mg/kg的样本频数最多,表明研究区碱解氮含量整体偏低,属于极缺乏性。土壤碱解氮垂直分异规律为:随土层深度的增加而递减;碱解氮含量水平分异规律为:博河区域精河及精河东部区域博、精河间的中部区域。     

六盘山主要树种叶片稳定性碳同位素组成的时空变化特征

为了认识树种叶片水分利用效率的种内和种间差异及随水分生境条件和季节的变化特征,2010年6—9月份,在宁夏六盘山香水河小流域(半湿润区)和叠叠沟小流域(半干旱区),测定了两种不同水分生境内主要树种的叶片稳定碳同位素组成(δ13C)。结果表明:同一树种叶片δ13C值存在着明显的冠层部位差异,但各树种表现各异,其中华北落叶松(Larix prin-cipris-rupprechtii)、白桦(Betula platyphylla)和油松(Pinus tablaeformis)表现为上部>中部>下部,而华山松(Pinus arman-dii)和辽东栎(Quercus liaotungensis)为下部>上部>中部。各树种叶片的δ13 C值表现出明显的季节变化特征,但其变化随水分生境条件而异。在半湿润区,各树种的δ13 C值在生长季初期较高,但随生长季的持续而降低;在半干旱区,各树种的δ13C值呈现出"高—低—高"的变化态势。在两种不同水分生境下,华北落叶松和沙棘(Hippophae rhamnoildes)叶片的δ13 C值存在着明显的种内个体差异:旱季,同一树种在半干旱区树木叶片的δ13C要大于半湿润区;但雨季两地树木叶片的δ13C差异不大,说明这种季节差异受当地降雨量的季节分配格局影响较大。     

艾比湖湿地土壤速效钾空间变异性分析

选择艾比湖湿地的博尔塔拉河,精河下游河岸带为研究区域,针对土壤中的速效钾进行定量测定,采用描述性统计法、地统计学方法和空间分析法,讨论研究区土壤速效钾的空间变异及分布特征。结果表明:在0~20 cm和40~60 cm土层速效钾空间变异中块金值与基台值之比分别为38.61%、32.63%,表明其空间变异性主要是随机性因素和结构性因素共同引起的,其空间分布体现为中等空间相关性。在20~40 cm土层块金值与基台值之比为17.09%,表明其空间变异性主要是结构性因素引起,其空间分布相关性很强,而在60~80 cm土层块金值与基台值之比为78.96%,表明其空间变异性主要是随机性因素引起,其空间分布相关性很弱。研究区土壤速效钾的取值范围在3.34~632.10 mg kg-1之间,差异很大。调查样地中37.19%的土壤样品速效钾含量3.34~34 mg kg-1之间,属极缺乏型和很缺乏型;31.70%的土壤样品速效钾含量34~68 mg kg-1之间,属很缺乏型和缺乏型,表明研究区速效钾含量整体偏低。土壤速效钾垂直分异规律为:随土层深度的增加而递减;速效钾含量水平分异规律为:精河区域、精博河间的中部区域博河区域。     

Carbon and Nitrogen Stable Isotope Fractionation in the Sediment of Lake Bled (Slovenia)

Stable isotope composition of carbon and nitrogen in the sediment and pore water of a eutrophic freshwater lake was studied. Based on changes in the δ¹¹C and δ¹⁵N values of dissolved components and sediment fraction. possible processes involved in the decomposition of sedimentary organic matter are outlined. The relative importance of acetate fermentation and CO₂ reduction was estimated using known mathematical models, and ammonia assimilation by methanogenic bacteria is hypothesised to be the main process governing the isotope fractionation of dissolved nitrogen in pore water.     

喀斯特地区坡地土壤有机碳的分布特征和δ^13C值组成差异

以喀斯特地区不同退化程度的两个典型坡地为研究对象,通过测定土壤部分属性与土壤有机碳含量的空间分布特征和δ13值,探讨土壤侵蚀和沉积过程中土壤有机碳(SOC)动态变化及影响因素。结果显示:自然坡地的表层土壤有机碳含量较高(6.3%~16.2%),δ13C值随着坡面向下逐渐降低,范围在-21.7‰~-14.3‰之间,变幅较大;撂荒坡地表层土壤有机碳含量为4.4%~7.4%,δ13C值在-21.4‰~-20.3‰之间,变幅相对较小。表明自然坡地沉积的新有机质要高于撂荒坡地,且两者δ13C值均与地表植被种类显著相关。另外,两个坡地各个地形部位的剖面土壤有机碳含量和δ13C值随深度变化,反映了植物残体的输入及在土壤中分解累积特征,有助于了解坡地土壤成土过程和受到的侵蚀程度。     

黄河源区湿地、草地土壤理化性质和碳氮组成及其稳定同位素特征分析

为探究黄河源区湿地和相邻草地土壤的有机碳和全氮状况,采用野外调查与室内分析相结合,对其理化性质和碳氮组成及其稳定同位素特征进行测定和分析。结果表明,湿地土壤含水量为21.08%~48.95%,容重为0.57~1.46g/cm3,pH为6.4~9.0,全磷含量为34.6~123.44mg/kg,有效磷含量为7.8~71.48mg/kg,有机碳含量为0.53%~16.57%,全氮含量为0.05%~1.47%,δ13 C丰富度介于(-26.65‰)~(-22.10‰)之间,δ15 N丰富度介于1.15‰~5.49‰之间,Corg/N在8.20~11.53之间变化。与湿地邻近的草地土壤含水量变化为13.97%~48.47%,容重变化为0.68~1.42g/cm3,pH为6.1~8.9之间,全磷含量为57.84~143.62mg/kg,有效磷含量为9.74~60.19mg/kg,有机碳含量为0.88%~9.79%,全氮含量为0.09%~0.88%,δ13 C丰富度介于(-25.80‰)~(-21.42‰),δ15 N丰富度介于2.64‰~6.81‰之间,Corg/N在8.60~12.00之间变化。无论是湿地还是草地土壤含水量均50%,但草地土壤的含水量变异范围大于湿地;源区土壤绝大多数呈弱碱性,少部分近中性或呈弱酸性;有机碳和全氮随湿地类型和采样点的不同也存在很大的差异。总体上,湿地土壤的容重、全磷、有效磷、δ13 C、δ15 N、Corg/N低于草地土壤。土壤有机碳氮及其稳定同位素相互间有显著的相关性,土壤有机质的δ13 C表明源区没有C4植物。     

大气CH4中的碳稳定同位素组成的PreCon-GC/C-IRMS系统测定

利用预浓缩装置-气相色谱/燃烧-同位素比值质谱仪（PreCon-GC/C-IRMS）联用系统,建立了就采样、浓缩和在线质谱分析大气CH4中稳定碳同位素组成的测定方法。通过多组试验对比,分析并讨论了利用PreCon-GC/C-IRMS联用技术测定大气CH4中碳稳定同位素比值的试验条件、系统线性、稳定性及准确度和精密度等。结果表明,在本方法条件下,当离子流强度在1.0 V～20 V时,系统线性良好（斜率S=0.04 ‰/V）,在4.0 V～15 V内其线性（斜率S=0.03 ‰/V）优于总体线性;系统测量稳定性可靠,δ13C值的测定结果的S.D＜0.3 ‰,最大偏差＜0.5 ‰,回收率达99.99%,准确度和精度均符合分析与研究要求。利用该系统对室内和室外草坪地空气中CH4的碳稳定同位素组成做了初步测试,其碳同位素的平均值分别为-31.358 ‰和-33.085 ‰,且相同地点区域空气中CH4的δ13C值,在1 d内和不同日期间的变化均在0.5 ‰以内,重现性良好。