土地利用变化对土壤水补给来源影响研究

为探究不同植被类型深剖面土壤水补给来源,以黄土区长武塬为研究区,采集两种土地利用方式(农地、18 a苹果园、26 a苹果园)下20 m深土壤剖面,测定土壤水及其稳定性和放射性同位素含量,基于同位素方法对不同土地利用类型下不同深度土壤水来源进行溯源分析。研究表明：(1)苹果园土壤水含量明显低于农地,说明果园耗水强度更大,对深层土壤水影响更为显著。(2)农地、18 a和26 a苹果园下降水偏移量分别为-22‰、-20‰和-6‰,说明降水补给土壤水后受到蒸发作用影响,且农地土壤水比果园受到的蒸发效应更强。(3)该区土壤水补给主要以活塞流为主;对于补给不同深度土壤的可能水源,6 m以下补给水的同位素组成(δ²H=-83.8‰,δ¹⁸O=-12.1‰)较0～6 m (δ²H=-68.8‰,δ¹⁸O=-10.1‰)更为贫化,且6 m以下补给水的氢氧稳定同位素组成与日降水量≥50 mm·d^-1的降水更相似。与农地(δ²H=-70.6‰,δ¹⁸O=-...     

苹果树种植对黄土旱塬土壤蒸发的影响

以陕西长武旱塬为例,分别对研究区农地和5个不同林龄(9、12、16、19 a和23 a)苹果园的土壤剖面氢氧稳定同位素进行测定,利用Craig-Gordon模型定量估算其土壤平均蒸发量,并基于“空间换时间”方法分析果园种植及生长对土壤蒸发的影响。结果表明：农地及9、12、16、19、23 a林龄苹果园的土壤蒸发量均随苹果树的种植及生长呈现先减少再增大的趋势,年均蒸发量分别为129、104、89、119、128、136 mm;苹果园的土壤蒸发量变化与叶面积指数呈显著负相关(R=-0.713);苹果园种植的前中期(9～12 a)土壤蒸发量随叶面积指数增加逐渐减小,而在中后期(12～23 a)深层土壤水被大量消耗造成的干旱胁迫使得果树叶面积减少,从而导致林下土壤蒸发量又逐渐增大。     

稻田水体碳氮稳定同位素组成与时空变化研究

利用稳定同位素技术研究了稻田沟渠、池塘、湿地等水体的碳、氮稳定同位素组成特征与时空变化。结果表明,水中颗粒性有机物(Particulate organic matter,POM)δ13C值(稳定性碳同位素比值)在-31.5‰~-24.3‰之间变化,平均值为-27.7‰,可能主要来自于浮游植物和浮游动物的贡献。POM稳定性碳同位素比值存在明显的季节变化,呈现出春、夏季高于秋、冬季的趋势。浮游动物与POM稳定性碳同位素比值之间的时空变化存在一定的相关性,说明研究区内浮游动物对内源有机碳的利用可能主要来自POM。颗粒性有机物δ15N存在秋、冬季高于春、夏季的趋势,但空间差异不显著,其中湿地的变化幅度相对较大(3.2‰~6.3‰),δ15NPOM平均值为4.1‰,说明研究区固氮作用较小,外源物的污染程度较低。     

水化学分析方法在水电工程勘探中

水电工程有限的勘察及水文地质钻探仅能获取少量水文地质信息，而在工程勘察特别是平硐中，易取得出水点的水样，通过水化学分析可以获得更多的水文地质资料。通过对四川省自一里水电站平硐出水点水化学样的系列采集和测试，运用水化学成分离子比例分析法、灰色关联分析法和D、18O同位素分析等多种方法提取了平硐区水文地质信息，分析了山区平硐裂隙水的来源、补给高度及岩层渗透性等水文地质特征，探讨了水化学分析方法在分析水电工程水文地质条件中的应用。     

哈尼梯田水源区3种典型植被下不同水体的氢氧稳定同位素特征及相互关系

【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...     

生物炭与氮肥配施对玉米叶片氮素利用及代谢的影响

采用盆栽试验,设置3个生物炭(BC)施用比例,分别为BC0(0)、BC3(3%)、BC9(9%),3个氮(N)水平,分别为N100(100%)、N80(80%)、N60(60%),采用¹⁵N同位素标记、代谢组学及实时荧光定量聚合酶链式反应(qT-PCR)手段探索生物炭与氮肥配施对玉米叶片氮素利用及代谢的影响。结果表明,玉米氮素利用率(NUE)为14.71%～29.40%,不添加BC(BC0)处理下,玉米植株的NUE随着施N量的降低而降低,BC(BC3、BC9)处理下,NUE随着施N量减少而明显增加,以BC3N60处理的NUE最高、氮肥损失率最低。BC可通过介导氨基酸、糖和有机酸库的代谢,上调相关代谢基因(ZmGS1、ZmAS1)的表达水平,从而影响玉米叶片代谢组学和N组分(NH⁺₄-N、NO^-₃-N、NO^-₂-N、TN、TC)含量。此外,典范对应分析(CCA)、网络相关性分析结果表明,代谢物间的网络连接密度、植物矿质N组分与代谢组密切...     

稳定同位素技术在贝类产地溯源中的研究进展

<正>食品安全是国家“健康中国2030”战略的核心组成,是我国政府和人民关注的焦点。海产品作为优质蛋白来源,其产量占全世界食用肉产量的17%,到2050年海产品增量在肉产品增量中的占比将达25%,成为我国乃至世界食品供给的重要组成,并成为缓解全球粮食危机的重要食物来源^[1]。贝类作为世界范围内重要的海产品之一,其产业发展和地位不容忽视。消费者对贝类的关注重点集中在安全与营养品质两个层面^[2]。作为滤食性生物,贝类易受重金属、毒素以及病原微生物污染,为贝类的食用安全埋下隐患^[3]。此外,由于贝类营养品质的地域差异明显^[4],导致贝类产地造假已成为影响贝类产品质量安全的重要因素之一,如法国著名品牌生蚝“吉娜朵”被国产普通生蚝假冒,严重损害了企业和消费者的利益^[5]。国际上,欧盟、美国、     

稳定碳同位素在草地生态系统碳循环中的应用与展望

利用稳定碳同位素来追踪生态系统物质循环和能量流动,定量示踪生态系统中碳元素的转移,明确生态系统碳循环及其驱动机制,已经成为目前研究生态系统碳循环的一个重要手段.稳定碳同位素技术在草地生态系统碳循环中的应用主要包括判定生态系统中碳的来源和同化,植物—土壤系统中碳的转移和固定,草地深层土壤有机碳变迁过程,不同类型草地δ13...     

针铁矿吸附态和包裹态有机碳在稻田土壤中的矿化及其激发效应

南方水稻土富含铁氧化物,土壤有机碳通过与铁氧化物结合的形式长期固存于土壤中;由于土壤中氧化铁和有机碳主要通过吸附、键和与包裹等形式存在,所以不同的碳铁复合物的稳定性存在一定的差异。尽管已有较多研究分析了土壤中有机碳与铁矿的结合与赋存形式,但是有机碳与铁矿间的结合方式对有机碳在水稻土中矿化及其激发效应的影响机制尚不明确。以葡萄糖为典型小分子外源有机碳,通过制备针铁矿吸附态葡萄糖和包裹态葡萄糖,采用室内模拟培养实验,研究了两种铁矿结合态葡萄糖在淹水水稻土中的矿化特征及其激发效应。结果表明：与单独添加葡萄糖处理相比,碳铁复合物的添加分别使CO2和13CO2释放量增加了0.39倍~0.53倍和0.87倍~1.07倍,却使CH4和13CH4释放量分别降低了0.44倍~0.59倍和0.25倍~0.44倍。相对于针铁矿吸附态葡萄糖,针铁矿包裹态葡萄糖显著抑制了CH4释放。而且,碳铁复合物的添加均在一定程度上促进了土壤原有有机碳矿化释放CO2,但抑制了来源于土壤原有有机碳的CH4释放。其中,针铁矿包裹态葡萄糖对来源于土壤原有有机碳的CH4释放量是针铁矿吸附态葡萄糖的1.33倍。针铁矿包裹态葡萄糖的快速矿化的碳库比例显著高于针铁矿吸附态葡萄糖,且其半衰期（T1/2）比针铁矿吸附态葡萄糖大10.85倍,其快库转化速率（k1）和慢库转化速率（k2）比铁矿吸附态葡萄糖的小10.74倍和19倍。其次,针铁矿包裹态葡萄糖对土壤有机质CO2累积激发效应表现为较弱的正激发(6.44 mg?kg-1),而对土壤有机质CH4累积激发效应则表现为负激发(-15.49 mg?kg-1),即针铁矿包裹态葡萄糖的添加抑制了土壤原有有机碳的矿化(-9.05 mg?kg-1),从而增强了土壤有机碳的固持潜力。因此,不同结构碳铁复合物的添加抑制了土壤原有有机碳的矿化,且针铁矿包裹态有机碳比针铁矿吸附态有机碳在水稻土中具有更强的稳定性和固碳效应。该研究结果也表明,水稻土中与铁氧化结合的小分子有机碳相对于游离态的有机碳,具有更强的生物稳定性,更低的矿化速率,而且能够抑制土壤有机碳的矿化,产生负激发效应,有利于增加土壤的长期固碳效应。     

磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环中的应用

磷是土壤生态系统中的重要组成元素,开展土壤磷循环研究对提高磷肥利用效率和降低磷的生态环境风险具有重要意义。磷酸盐氧同位素技术已经被证明是一种示踪环境中磷生物地球化学行为的有效方法。本文系统综述了磷酸盐氧同位素技术的研究进展和未来发展方向。详细介绍了磷酸盐氧同位素的技术原理、样品处理和测定方法;阐述了无机磷和有机磷的氧同位素特征及时空分布特征;从评估土壤磷微生物利用状况和示踪土壤磷循环两个方面探讨了磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环研究中的应用前景,分析了磷来源、环境条件、生物活动和样品前处理过程对土壤磷酸盐氧同位素特征的影响,最后展望了该技术未来的研究方向。以期为磷酸盐氧同位素技术在土壤学和环境科学领域的发展和应用提供新的视角和科学指导。