亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体中水体平均滞留时间

平均滞留时间(MTT)在水循环过程中具有重要的指示意义，但目前对亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体(SPAC)中不同水体的MTT仍缺乏了解。本研究以长沙市郊区的樟树林为研究对象，基于稳定同位素技术并利用线性混合模型和正弦波拟合法计算2017年3月—2019年10月不同深度土壤水、枝条水和叶片水的MTT。结果表明：SPAC中不同水体稳定同位素呈现夏季贫化、冬季富集的季节变化模式；土壤水δ²H随深度增加而偏负，枝条水δ²H与土壤水接近，但叶片水δ²H偏正且变化范围较大。线性混合模型显示，土壤水和植物水MTT的较低值出现在6—9月，较高值常出现在1月前后和4—5月；降水补给比例与MTT呈显著的负相关关系，大多数时段土壤水MTT随深度增加而增加，但优先流也可增加深层土壤水的补给比例，从而降低MTT;枝条水和叶片水的MTT平均值接近。正弦波拟合法显示，随土壤深度增加，土壤水新水比例(F_yw)逐渐降低，而MTT逐渐增加；枝条水的F_yw和MTT分别低于和高于叶片水。线性混合模型与正弦波拟...     

命脉

地球是湛蓝色的，因为它的表面70%被水覆盖。看上去，水很多，大有取之不尽的感觉；但在生活中，只有处理过的水、没被污染的水，人类才可以放心使用。没有水，花儿无法开放，庄稼难以丰收，土地会变得荒芜。近几年，国人饮水开始买罐装水；与之相反，在西方发达国家，自来水是可以直接饮用的。罐装水的盛行，不能表明我们更先进，也不是我们理娇嫩，而是环境的恶化使人们对水的纯洁失去信心。我们要警醒：保护环境，珍惜水源，节约用水，因为水是我们赖以生存的命脉。     

不同类型泥炭沼泽湿地无机离子、溶解有机质的变化特征及生态学意义

泥炭沼泽湿地仅占地球陆地面积的3%,而碳储量却占全球的30%,是陆地生态系统重要的碳库。溶解性有机质(DOM)是泥炭地碳循环重要组成部分,也是泥炭地生物地球化学过程的重要参与者。本研究利用新型电化学方法、稳定同位素技术对2个泥炭样地(矿养型泥炭沼泽,LB;雨养型泥炭沼泽,OS)地表水、地下水、土壤孔隙水中DOM及无机离子的氧化还原能力变化特征进行分析。结果表明: LB样地的无机元素丰富且浓度较高,无机主导的厌氧呼吸过程起主要作用;不同来源(地表水、地下水和孔隙水)水样中的氧化还原能力差异主要受实际氧化还原电位影响,孔隙水剖面铁和硫酸盐大多以还原价态赋存,无机电子受体会影响DOM的氧化还原活性基团发生氧化还原反应的水平和深度。OS样地的有机质极其丰富,有机电子受体参与氧化还原过程贡献显著,不同来源(地表水、地下水和孔隙水)水样中氧化还原能力差异同样受实际氧化还原电位影响,孔隙水剖面的氧化还原能力还受不同深度泥炭基质化学组成差异的影响。利用电子接受能力(EAC)和氧化指数(OI)值可表示沿梯度变化的氧化还原条件,进而可有效指示水生系统中有机质氧化还原状态。     

滇池北部沉积物孔隙水中溶解性有机质的光谱特性与空间分异

运用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究滇池北部沉积物孔隙水中溶解有机质(DOM)的含量组成和剖面分布,并探讨DOM的主要来源及其水环境影响。结果表明,表层沉积物孔隙水中DOC浓度最高,随沉积深度的增加先下降,在4~10 cm处达到最小值,之后呈上升趋势。孔隙水DOM的α253/α203、E3/E4值分别为0.03~0.22、5.3~8.8,反映了DOM的腐殖化和芳香性程度较低,以小分子量富里酸为主。三维荧光谱图明显观察到类富里酸荧光峰A和C,而类蛋白荧光峰B和D仅在上覆水和表层2 cm孔隙水内检测到。孔隙水DOM荧光指数为1.8~2.0,表明以水生生物来源为主。研究表明,滇池沉积物孔隙水DOM的地球化学特性与水体富营养化和区域蓝藻水华关系密切,其潜在水环境效应值得重视。     

基于ESTDA模型的中国水生态足迹及水生态压力评价

基于水足迹视角,测度了中国31个省份2000-2018年的水生态足迹广度、深度及水生态压力,采用ESTDA框架对其时空动态特征进行分析。结果表明：①研究期内,中国水生态足迹总量呈波动上升态势;水生态承载力波动幅度较大,空间分布格局整体呈现自东南向西北逐渐较少的趋势。②水生态足迹广度与水生态承载力呈同步变化趋势,整体上已接近水资源可提供的流量资本上限,各省市水生态足迹深度差异较大。③研究期内,水生态压力指数小于1的区域与水生态足迹深度为1的区域相吻合,水生态压力指数大于1的区域主要分布在华北及西北地区。④LISA时间路径表明,水生态足迹广度、深度及水生态压力的整体空间格局均具有较强的稳定性;三者的局部空间结构在空间依赖方向上的稳定性依次加强;空间格局演化的空间整合性呈现水生态足迹深度 > 水生态压力 > 水生态足迹广度,空间上,水生态足迹广度正向协同增长省份主要集中于南方省份,而水生态足迹深度和水生态压力正向协同增长区则分布于华北、西北地区;各要素的空间分布格局表现出较强的路径依赖及锁定特征。     

美国大峡谷国家公园的地层和化石——上期“各自还其家”的答案和说明

美国大峡谷指科罗拉多河大峡谷。它位于亚利桑那州的西北角,全长４４６ｋｍ（２７７英里）,平均深度１．６ｋｍ,平均宽度１６ｋｍ。它不是地球上最长、最深的大峡谷。我国的雅鲁藏布江大峡谷长４９６．３ｋｍ,平均深度５ｋｍ左右,不但比它长,也比它深。但它却是以峡...     

恐龙灭绝之谜新解

该叙述恐龙灭绝之因的一种新解释。6500万年前的白垩纪晚期和第三纪初期,当太阳系穿过宇宙间银河系庞大氢云团高氘幅射区时,大量对生命有害的氘粒子流射向地球,与氧化合生成氘氧重水混入氕氧轻水中,使自然水的含氘量急剧增加而大大超过当时地球生物所能承受的低氘量,致使长期生活在低氘水自然生态环境中的各种大中型恐龙因不能适应而严重氘中毒,以至难以生存繁衍而纷纷衰退、坏变、死亡和灭绝,以水的低氘含量为基础的当时地球自然生态环境也随之消失。而那些逐渐承受和适应水的高氘含量环境的生物,如一些小型恐龙和有亲缘关系的各种变温爬行动物和恒温哺乳动物,不仅生存了下来,而且把进化变异的机体新基因传衍下去,一起繁衍生息到水的含氘量为0．015％D／H正常值的现代。     

基于同位素技术的蒸散组分区分采样方案优化研究

采集2021年生长季和非生长季新安江源区常绿针叶林土壤-植物-大气多源水样进行氢氧稳定同位素测试，分析不同来源水分同位素组成(δ¹⁸O和δ²H)的差异及变化特征，评估不同季节多水源采样方案(植物不同部位、土壤不同深度)对蒸散发组分区分的影响程度，进而优化我国南方湿润区森林生态系统蒸散组分区分的氢氧稳定同位素采样方案。结果显示：多源水δ¹⁸O和δ²H在土壤-植物的水分传输过程中逐渐富集，非生长季较生长季更为富集。植物各部位水分的动力学分馏强度随着同位素不断富集而逐渐增大。河道水与山泉水同位素组成分布较为接近，大气水汽相较于其他水源明显最为贫化。土壤水同位素组成垂向分布主要呈现三种不同的规律：随深度增加而减小、先增大后减小或先减小后增大。浅层土壤水同位素组成变化范围大于深层土壤水，拐点位于50—90 cm。由植物各部位与土壤的水同位素组成分布特征及其差异可知符合同位素稳态假设的杉木最佳取样部位为韧皮部。比较基于不同深度土壤蒸发水汽同位素组成δ_E计算得出的T/ET(蒸腾与蒸散发比率)...     

太湖沉积物孔隙水无机氮空间变化特征

采集太湖不同生态类型湖区(草型湖区胥口湾;风浪大、水华较少的湖心区和水华较严重的梅梁湾)沉积物柱状样,研究沉积物理化性质以及孔隙水无机氮浓度垂直变化特征。结果显示,各点含水率、有机质、总氮均随深度增加而降低,而梅梁湾含量最高,湖心区最低。沉积物溶解氧随深度增加而降低,胥口湾最高,梅梁湾最低。孔隙水NH₄⁺-N随深度增加而增大,NO₃^--N、NO₂^--N均随随深度增加而减小。比较表层0-5cm沉积物孔隙水和上覆水无机氮浓度,发现各湖区NO₃^--N和NO₂^--N释放风险小,胥口湾(草型湖区)和梅梁湾(藻型湖区)NH₄⁺-N释放风险较大,湖心区较小。     

水

海水、大气水、地下水以及陆地表面的冰盖、河流、湖泊一起构成了地球的水圈 ,共有水约１４多亿立方公里。其中海洋里的水占９７ ２１８% ,但因盐含量太高 ,不能直接用于人类的生活与生产 ;冰盖、冰雪等固体状态的水 ,主要分布在无人住居的南、北极区 ;包括河流、湖泊和地下水在内的水总量 ,才占地球水圈总量的０ ６３５% ,地下水中的深层部分矿化程度高 ,湖泊中又相当一部分也是碱水 ,均不易为人们所饮用。这样 ,实际上能为人类所饮用的淡水 ,就只是河水、淡水湖泊和浅层地下水 ,其总量仅仅是全球淡水储量的０ ３４ %。我国多年年平均水资…     

泥炭沼泽湿地土壤分解过程中可溶性有机质氧化还原能力变化特征及其影响机制

泥炭沼泽湿地土壤（泥炭土）分解过程是控制泥炭土碳排放的关键过程,其中可溶性有机质（DOM）是泥炭分解过程的主要输出物。DOM富含具有氧化还原活性的官能团,其中酚基具有抗氧化性质,是DOM氧化还原活性的重要组成部分,对驱动有氧和缺氧条件下的氧化还原过程意义重大。同时,酚基也可抑制泥炭的氧化降解,在泥炭土分解过程中起着重要作用。目前,关于泥炭分解过程中DOM氧化还原能力影响机制的相关研究较少。利用创新介导电化学方法、激发-发射荧光矩阵光谱法（EEM）,直接定量、定性评估DOM氧化还原变化程度,进而探讨（1）取自两个泥炭样地（OS/LB）的地表水、地下水、孔隙水样品中DOM的氧化还原性能;（2）来自泥炭样地OS的泥炭孔隙水剖面中DOM的氧化还原能力变化规律以及与泥炭分解的重要指标间的关系（如C/N和δ¹³C_DOC）。结果表明：选取电子转移能力（ETC）作为表征DOM氧化还原能力的指标,不同来源DOM的ETC值主要在2-4 mmole^-/gC之间;在泥炭土中DOM的ETC值与醌基和酚基的光谱性质参数存在强相关,这些基团对DOM氧化还原能力具有较大影响。具体表现为：在采样区OS,5-50 cm深度和0-210 cm深度的泥炭孔隙水剖面中,酚基在任意深度都是主导DOM氧化还原活性的重要组成部分,而醌基仅在没有淹水、有氧的近地表20 cm深度处时起到重要作用。在泥炭分解过程中,DOM氧化还原能力随深度的变化主要是受泥炭分解程度不同所致的泥炭自身酚基含量的变化所影响,特别是在未受地下水位波动影响的较大深度处。研究探讨泥炭分解过程中DOM氧化还原能力变化特征及其影响机制,为厘清有机质与泥炭沼泽湿地生物地球化学过程提供理论支撑。     

人与生物圈的研究

目前国际上正在开展一项人与生物圈的研究计划,共有一百多个国家参加,我国也参加了这项研究工作。人类从诞生的那一天起,就在地球上生活和劳动着。地球是一个围绕太阳不断运转的行星,它的构造和鸡蛋差不多。地球的外壳和鸡蛋皮相似,是由一层坚硬的岩石组成的,称为岩石圈。岩石圈的表面有一层薄薄的土壤层。在岩石圈的外部还有水圈和大气圈。这几个圈里面的土、水、气和来自太阳的辐射能共同构成了     

我国淡水资源的生态平衡

一、引言水是地球上一切生物(植物、动物和人类)赖以生存的基本物质,它是生物进化和物种形成过程中的重要环境和生理生态因子的条件,是物种个体间生存竞争的最主要的生态因子。水资源在生物圈中占有重要位置,据估算,地球上水的总储量约为1.36×10~9km~3,其中海水约占97.3%,淡水约占2.7%。淡水资源中冰山、冰冠水约占77.2%,深层地下水约占22.4%,而被生物(植物、动物和人类)所能利用者,仅为0.4%。世界上人均径流量为12,900m~3,而我国人均径流量则为2,670m~3,不及世界人均量的1/4,居世界第五位。     

未来国民经济建设中的植物生理学

RoleofPlantPhysiologyintheFutureEconomyofOurCountrySHENYun－Gang（ShanghaiInstituteofPlantPhysiology,TheChineseAcademyofSciences,Shanghai200032）植物利用太阳能将二氧化碳和水等无机物转变成种类繁多的有机物和氧气，这是无数生物和人类赖以生存和繁荣的基础。当今，人类社会所面临的食物、能源、资源和环境等问题无不与地球生物圈中由植物所承担的作用有关。所以，随着这些问题的日趋严峻，探讨植物生命活动规律和机理的植物生理学必然将愈来愈感到责任重大。“民以食为天”，在可见的将来，人类还得依靠植物提供基础…     

洪湖生态系统钙的地球化学特征

钙是湖泊生态系统中重要的营养元素,也是决定系统稳定性的重要元素之一。水中钙盐由于溶解和沉淀过程而发生迁移,植物对钙的吸收也会引起钙在系统中的重新分配,因此,水和植物是钙在湖泊生态系统中表现其地球化学特征的重要介质。本文从水、植物和沉积物三个层次讨论了钙在生态系统中的地球化学行为及其分布特征。       

为什么喜马拉雅山上会有海洋生物化石

为什么喜马拉雅山上会出现海洋生物化石,恐怕很少有人知道这些现象同地球磁场或地球磁学有什么关系。海洋上测得的地磁场和海底岩石磁性为什么会强弱起伏,甚至海底岩石也随深度而改变方向呢?现代地球磁学的研究表明,地磁场是随时间和空间改变的。从地球内部喷出高温的岩浆在地面冷却时便受到地磁场的磁化作用而留下剩磁,岩石剩磁的方向便反映了它们冷却形成岩石时的地磁场方向,好像磁录音录像带一样记录下当时地磁场的情况。因此从陆地和海洋的岩石磁性的变化,便可了解不同地质时代、不同大陆和海洋的演变和分布情况,由此证实了大陆漂移、海…     

放氧复合物蛋白质组分的研究进展

绿色植物利用太阳能氧化水产生分子氧(光合裂解水)的反应是光合作用的一个基本过程.水经过此反应释出的氧气是地球上维持需氧生命的唯一氧气来源,释出的电子、质子为光合作用中后面步骤的进行所必需.人们对这个重要过程的认识需追溯到二百年前J.Priestley 和Ingen-Housz 的开拓性的工作.那时氧气尚未发现,Priestley 观察到植物有改善空气的功能,Ingen-Housz 并进一     

古老的嗜极微生物

在极端环境条件下生存的微生物又有古微生物之称，主要是古菌，所谓“古”，即有些细菌几千万年来一直生活在地球表面下层几万公里的深处，它们生活在没有阳光的黑暗深处，靠什么来维持其生存呢？研究人员（LIN Li-Hung）极其同事在南非一个金矿钻到2．8km深处的一个水层中对其有水、有矿的地方进行采样，发现一类靠分解硫酸盐化合物获得能源以维持生存的细菌。     

三种林下土壤浅剖面有机碳含量研究

对大连棒棰岛丘陵山地橡树、松树和灌木林春季和秋季土壤浅剖面有机碳含量和水含量测定与分析,结果表明,不同植物过程土壤碳含量和水含量有明显差异,松树林土壤碳含量和水含量总体上高于橡树和灌木林土壤,碳含量和水含量分布规律基本一致。相同植物过程土壤碳含量和水含量层次间有显著差异,有机碳含量和水含量分布又随土壤深度加深而呈下降趋势。相同植物过程秋季土壤含碳量和含水量高于春季土壤。     

深水湖泊沉积物不同形态氮的生物地球化学特征——以百花湖为例

深水湖泊经历氧化及还原环境的交替变化,影响着湖泊水体氮的生物地球化学过程;其底层沉积物中一般具有特有的还原环境,其间氮的生物地球化学转化过程复杂。本文以云贵高原典型深水湖泊百花湖为例,在湖泊水体夏季分层期采集底层沉积物柱体,将沉积物柱体分层处理后,对不同深度沉积物中孔隙水、水溶态和吸附态不同形态氮含量,以及沉积物中颗粒态有机氮(PON)含量和同位素进行分析。结果表明,沉积物柱体孔隙水中的总氮(TN)主要由NH4+-N和有机氮两种形式存在,TN含量为6.9~42.8 mg·L-1,NH4+-N含量为6.6~25.6 mg·L-1。硝态氮及亚硝态氮含量均低于检测限,说明沉积物中硝酸盐经历了充分的反硝化过程以及可能存在的异化还原过程。吸附态NH4+-N含量明显高于水溶态。沉积物中的颗粒有机氮含量为0.22%~0.60%。同时,颗粒有机氮含量在剖面上的变化趋势符合指数衰减模式,表明颗粒态有机氮含量的变化可能经历成岩作用和微生物矿化过程;δ15N-PON值在31 cm以上随着深度的加深逐渐减小,变化范围为3.4‰~10.0‰,平均值为6.4‰,其中以10 cm以上同位素值降低趋势明显,其可能原因与微生物降解活动以及湖泊水体的交换有关。31 cm以下δ15N-PON值的变化趋势与表层相反,则可能是早期成岩作用影响的结果。孔隙水中δ15N-TN同位素值最高,吸附态和水溶态差异较小,且该同位素组成较PON富集15N,可推测孔隙水剖面NH4+-N浓度的升高可能与硝酸盐的异化还原有关。