黑河下游河岸林植物水分来源初步研究

通过分析黑河下游极端干旱区荒漠河岸林植物木质部水及其不同潜在水源稳定氧同位素组成(δ18O),应用"同位素质量守恒多元"分析方法初步研究了不同潜在水源对河岸林植物的贡献.结果表明:在黑河下游荒漠河岸林生态系统,在河水转化为地下水和土壤水及水分在土壤剖面再分配的过程中均存在强烈的同位素分馏.对植物水δ18O而言,胡杨、柽柳和苦豆子的δ18O分别为-6.43‰、-6.28‰～和-6.61‰,较苦苣菜(-5.14‰)和蒲公英(-5·52‰)明显偏负.柱状频率图显示胡杨最多能利用93%的地下水,柽柳最多利用90%的地下水.而苦豆子97%水分来源于80 cm土层范围内的土壤水.除0～20 cm土层内的土壤水外,苦苣菜和蒲公英可能还有其他潜在水源.即在黑河下游天然河岸林乔木和灌木较多地利用地下水,而草本植物仍然以地表水为主.     

沙坡头没蒿和柠条叶片δ13C 和 N 含量的季节变化特征

通过对腾格里沙漠东南缘沙坡头人工固沙区油蒿和柠条叶片稳定碳同位素分辨率（△）和N 含量的测定，研究了不同种植方式下油蒿和柠条叶片△ 和 N 含量的季节变化及其关系。结果表明：在不同种植方式下，两种植物的△ 与 N 含量在不同月份之间均存在显著差异。油蒿叶片 △ 极显著高于柠条的：在不同种植方式下，油蒿单种下 △ 显著高于混种，柠条则反之。 油蒿叶片 N 含量极显著低于柠条的：不同种植方式下柠条叶片 N 含量无显著差异，而单种油蒿叶片 N 含量则显著低于混种。在 △ 与 N 含量的关系中，柠条叶片 △ 与 N 在两种生境、单种和混种下均极显著正相关，雨明柠条叶片 N 含量可以作为其 △ 与 N 含量的季节变化及其关系在不同微生境有所差异。     

美国大尺度综合环境观测站网计划介绍及其相关研究

大尺度综合环境观测站网(CLEOs) 是研究大尺度流域水资源环境问题的国家观测站网计划,是美国国家科学基金委员会正在策划的前瞻性、基础性的战略部署之一。强调在实验观测网的基础上、实现在流域尺度学科的综合与集成,寻求水问题解决方案。通过全面介绍该计划的背景、设计框架、核心和实施步骤,结合我国流域尺度水文水资源研究现状,指出我国在西北内陆河流域建立大尺度综合环境观站网的可能性。     

黑河下游典型生态系统水分补给源及优势植物水分来源研究

通过对黑河源区降水、 黑河下游河岸林生态系统、 人工梭梭林生态系统梭梭及戈壁红砂生态系统土壤水和浅层地下水稳定氢氧同位素组成(δD、 δ¹⁸O)的测定, 对黑河下游典型生态系统土壤水和浅层地下水的补给源进行了研究. 同时通过对比分析河岸林生态系统胡杨和柽柳、 人工梭梭林生态系统梭梭及戈壁红砂生态系统红砂等优势植物根系水及其对应的土壤水及浅层地下水的δ¹⁸O, 对黑河下游典型荒漠植物水分来源进行了研究, 并对不同潜在水源对植物水分来源的贡献率进行了计算. 结果表明: 河岸林生态系统和人工梭梭林生态系统的土壤水和浅层地下水来自黑河源区的降水, 源区降水通过黑河河道输水补给河岸林进而形成土壤水和浅层地下水, 但人工梭梭林的土壤水蒸发作用强烈. 戈壁红砂生态系统由于远离黑河, 土壤水不受黑河源区中上游输水的补给. 就植物水分来源而言, 在河岸林生态系统中, 乔木胡杨主要利用40~60 cm的土壤水和地下水, 灌木柽柳主要利用40~80 cm的土壤水; 人工梭梭主要利用200 cm至饱和层土壤水和地下水; 戈壁红砂主要利用175~200 cm的土壤水. 因此, 在黑河下游极端干旱区, 土壤水和地下水是维持荒漠植物生存、 生长及发育的主要来源.     

黑河上游青海云杉森林生态系统蒸散发分割

通过对黑河上游排露沟流域海拔2 700 m和2 900 m处青海云杉森林生态系统不同季节的土壤水、 植物水和大气水汽等不同水体稳定氧同位素组成（δ¹⁸O）的测定， 运用Craig-Gordon模型、 同位素稳态假设和Keeling Plot模型分别得出土壤蒸发、 植物蒸腾和蒸散发的δ¹⁸O， 结合多元线性混合模型将生态系统蒸散发分割为土壤蒸发和植物蒸腾。结果表明： 土壤蒸发水汽的δ¹⁸O_E、 植物蒸腾水汽的δ¹⁸O_T及蒸散发水汽的δ¹⁸O_ET分别介于-35.9‰ ~ -25.2‰、 -9.0‰ ~ -4.2‰和-18.5‰ ~ -10.2‰之间， 三者顺序为δ¹⁸O_T > δ¹⁸O_ET > δ¹⁸O_E， 满足同位素稳态假设。植物蒸腾对蒸散发的贡献率（f_T）在52.2% ~ 88.4%之间变化， 土壤蒸发对蒸散发的贡献率（f_E）在11.6% ~ 47.8%之间变化， f_T远大于f_E， 说明生态系统蒸散发大部分来自于植物蒸腾， 即植物蒸腾是青海云杉森林生态系统蒸散发的重要组成部分。f_T与气温呈负相关， 而与相对湿度呈正相关， 说明气温对f_T起抑制作用， 相对湿度对f_T起促进作用， 但是相关系数不高， 说明f_T在自然环境下还可能受除气温和相对湿度外的多种环境因素和生物因素综合影响， 具体影响机理有待进一步探究。本研究结果可为进一步研究黑河流域区域内循环和流域尺度水循环研究提供理论依据。     

温暖湿润区铁杉和高山松树轮δ13C的气候意义

详细了解多树种树轮碳同位素组成(δ¹³C)对气候的响应机制是进行古气候重建的基础. 利用川西高原温暖湿润区铁杉和高山松树轮δ¹³C序列, 探讨了气候环境要素对两树种δ¹³C的控制作用及利用该指标进行气候重建的潜力. 结果表明: 铁杉和高山松树轮δ¹³C序列之间存在差异, 其原因可能与树种本身的生理特性有关; 当去除大气CO₂浓度引起的低频影响后, 两树种年轮碳同位素分辨率(Δ¹³C)序列之间的相关程度有所加强, 且呈显著相关关系, 说明气候要素对两树种的(Δ¹³C有类似的控制作用. 温度和水分与两树种(Δ¹³C序列密切相关, 但二者对(Δ¹³C起控制作用的时段和强度因树种的不同而存在差异. 其中, 温度对铁杉(Δ¹³C影响的关键时期为前一年12月至当年2月, 对高山松影响的关键时期为当年4~7月; 水分对铁杉和高山松(Δ¹³C起控制作用的关键时期分别为当年2~4月和3~5月. 可见在温暖湿润区, 树轮碳同位素分馏因树种的不同而不同, 且受多个气候要素共同作用, 但最优多元回归方程的解释方差最大仅38.5%. 因此, 在温暖湿润的川西高原单独利用树轮δ¹³C进行气候要素重建受到一定限制.     

沙坡头油蒿和柠条叶片δ13C和N含量的季节变化特征

通过对腾格里沙漠东南缘沙坡头人工固沙区油蒿和柠条叶片稳定碳同位素分辨率(△)和N含量的测定,研究了不同种植方式下油蒿和柠条叶片△和N含量的季节变化及其关系.结果表明:在不同种植方式下,两种植物的△与N含量在不同月份之间均存在显著差异.油蒿叶片△极显著高于柠条的:在不同种植方式下,油蒿单种下△显著高于混种,柠条则反之.油蒿叶片N含量极显著低于柠条的:不同种植方式下柠条叶片N含量无显著差异,而单种油蒿叶片N含量则显著低于混种.在△与N含量的关系中,柠条叶片△与N在两种生境、单种和混种下均极显著正相关,说明柠条叶片N含量可以作为其△的替代指标;而油蒿叶片△与N在单种下为正相关,混种及两种生境分别呈不显著正相关及弱的负相关关系,表明植物叶片△与N含量的季节变化及其关系在不同微生境有所差异.     

土壤养分对作物茎叶稳定碳同位素组成和生物产量的影响

在盆栽条件下 ,对甘肃省河西地区 3个灌漠土的养分限制因子进行了研究 ,并在此基础上对高粱茎叶组织稳定C同位素组成 (δ13 C)和生物产量进行了比较分析。 3种土壤的养分限制因子分别为 :金昌小井子农场土壤为P、N、Mn、Zn ,各元素缺乏程度为P >Mn >Zn >N ;武威湖里土壤为P >N ;武威白云土壤为N >Zn >Mn。作物茎叶δ13 C值的变化规律为 :3种土壤的最佳处理 (OPT)的作物茎叶δ13 C值均高于各自的其余处理 ,小井子农场、武威湖里及武威白云作物茎叶组织的δ13 C值分别为 - 12 .0‰ ,- 12 .3‰及 - 12 .3‰ ,与不施肥条件 (CK)相比作物δ13 C值的增加幅度分别为 16 .6 3%、17.15 %和 13.17%。在所有减元素处理中 ,作物茎叶组织δ13 C值与其对应的生物产量表现为相同的变化趋势 ,在最佳处理中 ,土壤养分充足、作物生长状况良好 ,因而作物茎叶组织δ13 C值最高 ,而在所有减元素处理中 ,由于减元素使得其处理的营养不足影响作物生长 ,进而引起作物茎叶δ13 C值的降低。小井子农场土壤的高粱茎叶δ13 C值 -N及 -P处理分别为 - 13.8‰及 - 13.7‰ ,武威湖里 -P处理为 - 14 .8‰ ,居最低 ,武威白云 -N及 -Zn分别为 - 13.4‰及 - 13.3‰。在加元素处理中 ,3种土壤的高粱茎叶组织δ13 C和生物产量的关系较为复杂。     

马粪沟流域不同景观带水文过程

目前高寒水源区完整水文过程规律研究还非常薄弱。应用同位素技术与水化学分析模拟方法来甄别高寒区马粪沟流域不同景观带冰川、积雪、冻土、地表水、地下水和降雨等水体对出山径流的贡献组合与路径,旨在揭示各景观带的水文过程。据端元混合模型计算,在湿季出山径流52%来自地下水补给,其地下水主要是由冻土融水、冰雪融水和降雨下渗转化形成;冰雪带融水占11%;高山寒漠带和灌丛带地表径流占20%;高山草原带约占9%;降雨直接补给占8%。整个流域降雨很少直接产生地表径流,而是在各个景观带转化成壤中流或地下径流,然后汇入河道。     

张掖市社会经济系统水循环过程研究与水量估算

 采用投入产出分析方法,估算了张掖市各部门产品中的虚拟水含量; 基于对各产品转化和流动的跟踪,系统研究了本地实体水资源与外地流入虚拟水资源在张掖市社会经济系统各环节中的流动与转化过程。结果表明,种植业部门的实体水转化与虚拟水流动构成了张掖市社会经济系统水循环的主体,外地流入的虚拟水量较少,且主要集中于水资源稀疏型产品; 经济生产对种植业产品较低的消耗水平导致了大量虚拟水的流出。认为增强种植业产品在社会经济系统中的循环强度是张掖市降低水资源流失以及提高水资源利用效率的有效手段。