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亚热带针阔混交林土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水稳定同位素特征 被引量：9
1
作者 王锐 章新平 +3 位作者 戴军杰 罗紫东 贺新光 关华德 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1148-1157,共10页
为揭示亚热带湿润地区森林系统内部的水文过程,通过分析长沙地区针阔混交林内降水、土壤水、樟树(Cinnamomum camphora)和刺杉(Cunninghamia lanceolate)茎杆水与叶片水中稳定同位素组成,并结合相关环境因子,分析了亚热带地区水分在森... 为揭示亚热带湿润地区森林系统内部的水文过程,通过分析长沙地区针阔混交林内降水、土壤水、樟树(Cinnamomum camphora)和刺杉(Cunninghamia lanceolate)茎杆水与叶片水中稳定同位素组成,并结合相关环境因子,分析了亚热带地区水分在森林系统(SPAC)内部转换过程中稳定同位素的变化特征及其影响因素。结果表明:研究区降水、土壤水和樟树、刺杉茎杆水中δ^(18)O均表现出在湿润期(10月至次年6月)偏正,在干旱期(7—9月)偏负的季节变化趋势。其中,林下土壤水中δ^(18)O随深度的增加季节变化逐渐减小。与茎杆水中δ^(18)O明显的季节变化不同,在湿润期和干旱期典型晴日樟树与刺杉茎杆水中δ^(18)O不存在明显的日内变化。相较于茎杆水中δ^(18)O,樟树和刺杉叶片水中稳定同位素既存在明显季节变化也存在明显的日内变化。在湿润期内,两种植物叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL(叶片水同位素富集程度)均大于干旱期两种植物叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL,叶片水线(LWL)的斜率则小于干旱期两种植物LWL的斜率。在湿润期典型晴日内,樟树和刺杉叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL明显大于干旱期典型晴日内叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL,LWL的斜率则小于干旱期典型晴日内两种植物LWL的斜率。基于Δ^(18)OL与各气象因子的相关性分析得到,在季节变化上,相对湿度、太阳辐射和饱和水汽压差是影响樟树和刺杉叶片水中稳定同位素富集程度的主要因子;在日内变化上,温度、相对湿度和饱和水汽压差对两种植物叶片水中稳定同位素富集程度影响最大。 展开更多
关键词 降水 土壤水 茎杆水 叶片水 水稳定同位素
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亚热带典型植物水分利用来源变化的水稳定同位素分析 被引量：3
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作者 王锐 章新平 +3 位作者 戴军杰 罗紫东 贺新光 关华德 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期202-209,共8页
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:... 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。 展开更多
关键词 水稳定同位素 Iso-source混合模型 土壤 植物 水分利用
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洞庭湖流域不同水体中同位素研究 被引量：13
3
作者 黄一民 宋献方 +4 位作者 章新平 何清华 韩青 凡非得 贺伟 《地理科学》 CSCD 北大核心 2016年第8期1252-1260,共9页
在洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对大气降水、地表水(河水)、地下水(泉水、井水)进行了取样,分析了流域内不同水体中稳定水同位素的变化特征以及它们之间的转化关系。研究发现地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继... 在洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对大气降水、地表水(河水)、地下水(泉水、井水)进行了取样,分析了流域内不同水体中稳定水同位素的变化特征以及它们之间的转化关系。研究发现地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继承了降水同位素冬半年富集、夏半年贫化的特征,但存在不同程度的滞后。同时,降水同位素的变化幅度及波动性明显大于地表水及地下水,而地表水、地下水中同位素较降水中要富集。流域内河水中同位素大致表现出随纬度升高而贫化的趋势,这主要受降水同位素场的影响。流域内长沙河水、井水、泉水中同位素组成均位于大气水线附近且分别大致位于一直线上,这说明大气降水是这3种水体的主要补给源。不同季节河水、井水、泉水中同位素组成与大气水线的比较则进一步反映出了不同水体在不同季节的转化关系。 展开更多
关键词 洞庭湖流域 稳定水同位素 水循环
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实验室同位素较为贫化水标准样品的配制及光谱法线性验证
4
作者 唐晓爽 庞洪喜 张王滨 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期311-316,共6页
由于温度低,南极内陆地区的降水和水汽中稳定同位素都较为贫化(例如对流层顶附近水汽中δ^(18)O可达–150‰),显著低于国际标准南极降水(SLAP)的δ^(18)O值(–55.50‰)。质谱测试过程中采用的线性校正方法要求待测样品的水同位素值落在... 由于温度低,南极内陆地区的降水和水汽中稳定同位素都较为贫化(例如对流层顶附近水汽中δ^(18)O可达–150‰),显著低于国际标准南极降水(SLAP)的δ^(18)O值(–55.50‰)。质谱测试过程中采用的线性校正方法要求待测样品的水同位素值落在标准样品水同位素值的范围区间内,因此有必要配制实验室同位素较为贫化水标准样品,以满足测试需求。此外,近年来激光光谱水稳定同位素测试方法已得到广泛的应用,但光谱法测试同位素较为贫化水样品是否和质谱一样存在线性校正问题,目前还未得到实验结果的验证。为此,本文选用富含^(16)O的Aldrich水,与已知同位素值的实验室二级标准水样进行配比,根据同位素质量守恒原理,精确计算出所用批次Aldrich水的δ^(18)O值为–940.40‰。利用Aldrich水和实验室标准水样进行不同比例的配比,精确配制了4种氧同位素较为贫化的实验室标准水样,其δ^(18)O值分别为–76.53‰、–97.08‰、–117.93‰和–137.50‰。利用光谱法对上述氧同位素较为贫化的水样进行了测试,发现测试的线性良好,测试结果具有微小的正偏差(平均为0.14‰)。本文实验结果可为南极内陆地区的降水和水汽(尤其是对流层顶附近水汽)的同位素高精度测试提供方法参考。 展开更多
关键词 水稳定同位素 同位素贫化 极区降水 标准样品配制 同位素测试的线性
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亚热带湿润区樟树吸水的土层来源及研究方法对比 被引量：5
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作者 王锐 章新平 +3 位作者 戴军杰 罗紫东 贺新光 关华德 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期267-276,共10页
以长沙地区针阔混交林内的樟树为对象,基于2017年3月至2019年9月降水、土壤水和樟树茎杆水稳定同位素观测数据,利用直接比较法、水线法(δ^2 H和δ^18 O的线性关系)、Iso-Source模型和MixSIR模型,分析了樟树吸收水分的土层来源的季节变... 以长沙地区针阔混交林内的樟树为对象,基于2017年3月至2019年9月降水、土壤水和樟树茎杆水稳定同位素观测数据,利用直接比较法、水线法(δ^2 H和δ^18 O的线性关系)、Iso-Source模型和MixSIR模型,分析了樟树吸收水分的土层来源的季节变化,并比较4种方法的优缺点,旨在为植物水分利用来源研究提供新思路。结果表明:在判别樟树吸收水分的土层来源中,4种方法的判别结果基本一致。观测期内,樟树吸水层位存在明显季节变化。在2017年3^-6月、2017年10月至2018年6月、2018年10月至2019年6月的湿润期,樟树分别主要利用0-20,0-40,0-20 cm土层的土壤水。在2017年、2018年、2019年的干旱期(7-9月),樟树分别主要利用20-60,0-60,60-100 cm土层的土壤水。在各层土壤水稳定同位素组成不存在明显差异时,水线法可很好地揭示樟树吸收水分的土层来源,而其他方法均无法判别樟树吸水层位。Iso-Source模型分别基于δ^2 H和δ^18 O计算得到的樟树主要吸水层位及其利用比例均存在一定差异,相比之下,MixSIR模型分别根据δ^2 H和δ^18 O计算得到的樟树主要吸水层位基本一致,且利用比例较接近。综上,在植物水分利用来源的定性判别中,适宜将直接比较法和水线法相结合进行分析;而在植物水分利用来源的定量研究中,MixSIR模型较Iso-Source模型更优。 展开更多
关键词 水稳定同位素 水分利用 直接比较法 水线法 Iso-Source模型 MixSIR模型
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亚热带地区不同林分下植物水分利用的季节差异 被引量：4
6
作者 王锐 章新平 +3 位作者 戴军杰 罗紫东 贺新光 关华德 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期665-675,共11页
以长沙地区针阔混交林(样地一)内的刺杉(Cunninghamia lanceolate)、栀子花(Gardenia jasminoides)和低矮经济林(样地二)内的板栗树(Castanea mollissima)、野茶花(Camellia japonica)为研究对象,基于2018年9月-2019年8月期间降水、土... 以长沙地区针阔混交林(样地一)内的刺杉(Cunninghamia lanceolate)、栀子花(Gardenia jasminoides)和低矮经济林(样地二)内的板栗树(Castanea mollissima)、野茶花(Camellia japonica)为研究对象,基于2018年9月-2019年8月期间降水、土壤水和植物茎杆水中稳定同位素数据并结合Iso-Source模型,分析了4种植物水分利用来源的季节变化。旨在揭示亚热带湿润地区不同植物水分利用状况。结果表明:观测期内,土壤水和植物茎杆水中稳定同位素对降水的响应存在时滞。通过比较不同水分条件下4种植物茎杆水线(XWL)和各层土壤水线(SWL)的斜率,可以定性判别4种植物水分利用来源,其结果与Iso-Source模型模拟结果基本一致。在降水较为丰富的10月至次年5月,刺杉、栀子花和野茶花分别主要利用0-20、0-10和0-10cm土壤水,利用比例分别为69.2%、89.6%和56.2%;在雨、旱季过渡期的6-7月,3种植物分别主要利用20-100、0-20和0-60 cm土壤水,利用比例分别为69.5%、63.6%和80.7%;在干旱严重的8-9月,3种植物均主要利用60-100 cm深层土壤水,利用比例分别为78.1%、59.7%和76.8%。板栗树在落叶期(12月至次年3月)几乎不利用土壤水;在10-11月和4月,板栗树主要利用0-10 cm表层土壤水,利用比例均大于40%;而在5-9月,板栗树对深层土壤水利用比例超过40%。研究发现,4种植物水分利用对环境水分的变化较为敏感,均能通过合理的水分利用策略应对季节性干旱。 展开更多
关键词 水稳定同位素 降水 植物 土壤 水分利用
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过量氘新的定义及其在极地地区的应用综述 被引量：2
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作者 王佳佳 庞洪喜 +3 位作者 侯书贵 张王滨 于金海 刘科 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期209-219,共11页
水汽中过量氘主要受蒸发过程中非平衡动力分馏控制,而水汽冷凝过程一般认为同位素发生平衡分馏,平衡分馏过程对降水及水汽中过量氘影响较小,因此理论上可以利用冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件的定量重建。在极地地区,较低的温度导... 水汽中过量氘主要受蒸发过程中非平衡动力分馏控制,而水汽冷凝过程一般认为同位素发生平衡分馏,平衡分馏过程对降水及水汽中过量氘影响较小,因此理论上可以利用冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件的定量重建。在极地地区,较低的温度导致水汽的冷凝程度较高,氢(δD)与氧(δ^(18)O)稳定同位素的斜率受与温度有关的平衡分馏系数显著影响,因此极地降水中过量氘实际上还受平衡分馏系数影响;此外,随着水汽冷凝程度的升高,水汽中δD/δ^(18)O值越来越低,δD和δ^(18)O之间的非线性关系越来越明显,这导致传统线性过量氘(定义为d_(excess)=δD-8δ^(18)O)的值还受同位素值本身的影响。因此,上述线性过量氘定义的不足使得利用极地冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件定量重建的精度受到了很大的限制。为了弥补传统线性过量氘定义的不足,近年来一些研究者提出了过量氘的对数定义和指数定义。本文旨在说明传统线性过量氘定义的不足,详细介绍两种过量氘新定义的基本原理与优势、最新研究进展及其在极地地区的应用前景。 展开更多
关键词 极地 水稳定同位素 过量氘 水汽来源
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