西双版纳热带季节雨林林下土壤蒸发的稳定性同位素分析

利用2002年1月～2003年12月在西双版纳热带季节雨林样地测定的大气降雨、林冠穿透雨、林冠滴落雾水、溪流水水量及其氢、氧稳定性同位素比率δD和δ18O的测定结果,分析了热带季节雨林林下土壤的蒸发率.结果表明,热带雨林在雨水偏多的2002年和雨水偏少的2003年的蒸发散分别为1186 mm和987 mm,明显低于世界其它湿润热带雨林的蒸发散值;雾水的稳定性同位素比值明显重于雨水,表明雾水中包含区域再循环的蒸发水汽;由于森林林冠和林下土壤的蒸发作用,穿透雨水和溪水的稳定性同位素值又明显重于雨水的相应值.根据溪流水和穿透水（穿透雨水＋滴落雾水）的同位素差值,利用平衡状态下的瑞利蒸馏方程计算的森林土壤蒸发率表明,这两年的森林总蒸发散中分别有5.1%和3.1%来自林下土壤的蒸发.分析认为,持久、浓重的辐射雾是导致西双版纳地区热带雨林蒸发散和土壤蒸发率较低的重要因子.     

西双版纳热带季节雨林林冠穿透雾水的观测研究

 利用4年（1999～2002年）的林冠穿透雾水观测资料,对西双版纳热带季节雨林林冠穿透雾水进行了研究。全年林冠穿透雾水达(89.4±13.5) mm（平均值±标准差）（雾季和干热季共占85.9%±6.6%）,为全年降水量（穿透雾水+雨水）的4.9%±1.7%。全年水平降水（穿透雾水＋截留雾水）     

西双版纳石灰山热带季节性湿润林内几种植物的水分利用策略

对两双版纳生境严酷的石灰山热带季节性湿润林内几种植物(潺槁木姜子、羽叶白头树、高榕、豆果榕、清香木等)的水分利用策略进行了研究.结果表明,石灰山热带季节性湿润林内土壤水势在于热季(2月～4月)75 cm深度处达到最低值,为-O.055MPa,雨季(5～10月)在30 cm处出现最低值为-O.039MPa.测定不同深度土壤体积含水量昼夜变化表明,白大和夜间各层深度土壤体积含水量没有显著变化(P>0.05),说明本林内植物没有水分再分配现象的发生.通过对雨水、土壤水、地下水、雾水、穿透水以及植物木质部水分的稳定性同位素分析得出,在干季,滴落雾水能够补给土壤表层水,在雨季,降雨则是地下水的主要水分输入.植物在昼夜尺度上虽然没有对水分进行时空区分利用,但是植物有更为长久有效的水分利用策略,即植物通过自身发达的根系统利用深层土壤水和地下水.目前,热带雨林的乱砍滥伐,森林片段化特别严重,尤其是生长在石灰山严酷生境的热带季节性湿润林受到破坏后,森林的重建和恢复是相当困难的.因此,对脆弱石厌山热带季节性湿润林的保护是十分必要的,而对石灰山热带季节性湿润林植物的水分利用方式和策略的研究将为此目标提供理论依据.     

鄱阳湖湿地土壤水稳定同位素变化特征

土壤水稳定同位素组成的时空变化反映了区域降水与前期水分的混合及蒸散发过程。2013年7-9月对鄱阳湖湿地保护区3个断面不同土地覆盖下0-2 m剖面土壤水进行分层采样,以及采集修水和贛江的河水,测定其氢、氧稳定同位素,分析土壤水稳定同位素沿土壤剖面的变化规律、土壤水运动机制及其主要补给来源。研究结果表明,鄱阳湖采样区3个断面土壤水同位素δ~(18)O值变化范围-10.63‰—-1.17‰,其中7月份的土壤水δ~(18)O均值最小,8、9月份土壤水δ~(18)O均值相对较大。表层(0-60 cm)土壤水同位素富集可能因为蒸发作用,深层土壤水同位素组成变化因降水入渗与前期水分混合作用。不同土地覆盖表层土壤水同位素变化较大,随着深度的增加,同位素变化减少。从水分溯源上,断面一的土壤水同位素组成主要受降水的影响,断面二的土壤水同位素组成主要受赣江和降水的影响,而断面三则主要受鄱阳湖水体和降水的影响。研究结果可为鄱阳湖区域地下水资源的评价提供参考     

降雨对高寒沙地不同林龄中间锦鸡儿水分利用特征的影响

为明确不同林龄中间锦鸡儿水分来源对降雨的响应,利用稳定同位素技术测定青海共和盆地不同林龄的中间锦鸡儿(4 a、9 a、17 a和31 a)在降雨前后土壤水、木质部水、地下水和雨水的δ²H、δ¹⁸O组成,运用Iso-Source模型计算植物对各潜在水源的利用比例。结果表明: 各林龄中间锦鸡儿的浅层(0～40 cm)土壤水δ²H、δ¹⁸O组成对降雨的响应最明显;降雨前后各林龄中间锦鸡儿的木质部水、土壤水分和地下水同位素值均位于当地大气降水线(LMWL)的右下侧,其截距和斜率均小于LMWL和全球大气降水线(GMWL),且降雨后中间锦鸡儿的木质部水和土壤水的同位素组成更趋近LMWL;降雨前,4 a和9 a中间锦鸡儿主要利用浅层土壤水,17 a中间锦鸡儿主要利用中层(40～90 cm)土壤水,31 a中间锦鸡儿主要利用深层土壤水;降雨后,各林龄中间锦鸡儿的吸水层位均为降雨补充的浅层土壤水;各林龄对地下水的利用率仅有1.8%～11.9%。说明不同林龄中间锦鸡儿的水分来源对降雨的响应方式相同,均优先利用降雨补充的浅层土壤水,对地下水的利用减少。     

激光同位素分析仪测定液态水的氢氧同位素及其光谱污染修正

氢氧稳定同位素示踪技术是研究土壤-作物-大气连续体(SPAC)水分循环的重要手段。激光同位素分析仪以其独特的优点逐渐得到广泛应用,但其在测量植物水时,与同位素质谱仪的测量结果存在差异。本文采用Los Gatos Research公司生产的激光同位素分析仪DLT-100分别测定植物水、土壤水、雨水和地下水等共19个样品,并用其开发的光谱污染矫正软件标记和量化水样品的污染,修正污染水样品的同位素值,然后与同位素质谱仪进行比对。结果表明:土壤水、雨水和地下水等样品均未受到污染,而植物样品均受到一定程度的光谱干扰;植物水的δD和δ18O修正范围分别是1.21‰～26.65‰和0.50‰～18.27‰。该修正方法消除了δD测定的差异,并大大降低了δ18O的偏差。可见,激光同位素分析仪法在测量土壤水、雨水和地下水同位素时可以有效地代替传统的同位素质谱仪法,但对植物水的测量时,则首先需要判断样品是否受到光谱干扰,如果受到污染,仍需同位素质谱法进行确认。     

陕北黄土区大气降水同位素特征及其水汽来源

为探究陕北黄土区大气降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源,以陕西省定边县为研究区,于2018—2020年共收集107次降水事件样品,分析了该区降水中δ¹⁸O和δ²H组成特征,并探讨了不同季节的水汽来源。结果表明: 定边氢氧稳定同位素存在明显的季节变化,湿季(6—9月)偏贫化,干季(4—5月、10—11月)偏富集;氘盈余呈现干季高湿季低的特点。当地大气降水线方程为δ²H=7.35δ¹⁸O+4.19 (R²=0.96, P<0.01),斜率和截距均小于全球大气降水线,表明该区域降水受到一定程度的蒸发分馏影响。全年降水同位素组成表现出温度效应,而湿季和干季差异较大,仅干季存在温度效应,湿季降水同位素组成可能受温度和降水量的共同影响。HYSPLIT气团轨迹模型表明,干季水汽主要来自大西洋和极地北冰洋地区,而湿季降水主要来自印度洋和太平洋,同时受到西风带的影响。     

陕北黄土区深剖面不同土地利用方式下土壤水氢氧稳定同位素特征

研究不同利用方式下的土壤水分稳定同位素组成有助于理解土壤水分运动过程,且可以分析土地利用变化的水文效应.本研究采集陕北黄土区4种土地利用方式(农地、草地、沙柳和杨树)下>15 m深的土样,测定土壤水的氢氧稳定同位素组成,探究土壤水分运动机制并分析土地利用方式的影响.结果表明: 4种土地利用方式下土壤水氢氧稳定同位素组成特征具有显著差异.农地、草地、沙柳地和杨树地土壤水δD分别在-81.1‰～-60.1‰、-91.2‰～-61.0‰、-87.4‰～-63.6‰和-73.5‰～-62.2‰,δ¹⁸O分别在-11.2‰～-7.6‰、-12.6‰～-8.2‰、-11.5‰～-8.1‰和-9.9‰～-7.7‰.土壤水氢氧稳定同位素垂直分布均呈波动变化:浅层(活跃层,0～3 m)土壤水氢氧稳定同位素变化剧烈,δD值分别在-80.2‰～-61.8‰、-75.9‰～-65.5‰、-76.0‰～-63.6‰和-73.5‰～-62.2‰;中层(3～12 m)农地和草地氢氧稳定同位素剖面呈抛物线型,而沙柳地和杨树地相对稳定;但深层(12 m以下)土壤水氢氧稳定同位素值基本稳定,δD值分别在-80.8‰～-71.5‰、-83.0‰～-67.5‰、-87.4‰～-76.0‰和-67.5‰～-64.3‰.4个样地土壤水氢氧稳定同位素值在浅层和深层土壤均无明显差异,而在中层差异较大.土壤水分主要来自降水.活塞流可能是土壤水分运动的主导方式.不同样地土壤水可能接受不同强度降水的补给,农地和草地也可被强度小的降水事件补给,而沙柳地和杨树地可能主要接受夏秋季暴雨补给.     

额济纳三角洲胡杨和多枝柽柳水分来源解析

为研究黑河下游额济纳三角洲典型河岸带植物胡杨(Populus euphratica)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)的水分来源及其时空变化特征,于2015–2016年植物生长期在额济纳东、西河沿岸选取8处样点,分别采集胡杨和多枝柽柳木质部、土壤以及降水、河水、地下水样品,分析测试获取各样品的氧稳定同位素比率(δ18O),并利用氧同位素直接对比法确定植物主要吸水层位,利用Iso Source线性混合模型确定胡杨和多枝柽柳水分来源构成及比例。研究表明:河水和地下水为胡杨和多枝柽柳的主要补给水源,降水补给因雨水少且入渗浅可忽略不计;胡杨和多枝柽柳吸收土壤水的层位因地下水位波动、土壤物理特性、河水对土壤水的侧向补给及漫溢补给等存在较大的空间差异,但其利用河水和地下水的比例未见明显空间差异;胡杨更多地利用河水(68%),而多枝柽柳更多地利用地下水(65%);植物水分来源对生态输水工程响应敏感,河水贡献率在输水期增大至84%和48%,非输水期下降至63%和30%,地下水贡献率在输水期下降至16%和52%,非输水期增大至37%和70%。值得指出的是,河岸带地下水与河水交互作用强烈,导致地下水与河水的δ18O较为接近,使得源分解析定量具有不确定性。     

Dynamics of water usage in Haloxylon ammodendron in the southern edge of the Gurbantünggüt Desert

植物的水分来源是荒漠地区植物水分关系研究的重要方面, 有助于理解荒漠植物对干旱环境的适应。为了研究古尔班通古特沙漠主要建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)生长季的水分利用动态, 以及其对发生在不同时期相似量级降水脉冲的响应, 利用稳定性同位素技术测量了梭梭小枝木质部水、降水、0-300 cm不同土层的土壤水和地下水的δ ¹⁸O值。水源依据深度划分为4个: 浅层土壤水(0-40 cm), 中层土壤水(40-100 cm), 深层土壤水(100-300 cm)和地下水。然后, 应用IsoSource模型计算了梭梭对潜在水源的利用比例。结果表明: 4月份, 梭梭主要利用浅层土壤水, 利用比例为62%-95%; 5-9月份梭梭主要利用地下水, 利用比例为68%-100%。梭梭对不同时期发生的两场相似量级的降水具有不同程度的响应。5月22日, 6.7 mm降水后第1天, 梭梭对土壤水的吸收达到最大值, 由降水前的9.8%增长为降水后的40.4%, 同时降低了对地下水的吸收, 由降水前的83%-98%下降为42%-81%。8月31日7 mm降水后, 梭梭对土壤水的吸收没有增加, 仍然保持对地下水的高比例利用, 达71%-98%。低的土壤含水量可能抑制了表层根系的活性, 导致梭梭对降水不敏感。由冬季融雪和春季降水补给的浅层土壤水和地下水是梭梭种群可利用的两个重要水源。梭梭的水分利用动态反映了其对干旱环境的适应。     

西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林雾特征研究

以西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林为研究对象,利用PWS100天气现象仪获取两种森林类型的能见度数据。基于2014年西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林的能见度数据,对两种森林类型雾的特征进行定量研究。研究结果表明:(1)西双版纳热带雨林全年雾日数为196 d,占全年的53.7%,哀牢山亚热带常绿阔叶林全年雾日数为100 d,占全年的27.4%,热带雨林全年雾日数几乎为亚热带常绿阔叶林雾日数的两倍;(2)热带雨林雨季和干季各占28.06%和71.94%,而亚热带常绿阔叶林雨季和干季各占72%和28%;(3)热带雨林一日内雾持续的最长时间为10.5 h,而亚热带常绿阔叶林雾生成和消散时间不定,一日内雾最长持续时间可达24 h,但雾发生的频率低于西双版纳热带雨林。两种森林类型全年雾日特征有明显的差异性,通过定量评价地处过渡带上的两种多雾森林生态系统雾特征,可为未来气候变化对不同森林生态系统碳水交换影响提供数据支撑。     

盐雾胁迫对舟山海岛7个造林树种存活和生长的影响

以普陀樟﹝Cinnamomum japonicum var. chenii ( Nakai) G. F. Tao〕、舟山新木姜子﹝Neolitsea sericea ( Bl.) Koidz.〕、红楠( Machilus thunbergii Sieb. et Zucc.)、全缘冬青( Ilex integra Thunb.)、石栎﹝Lithocarpus glaber ( Thunb.) Nakai〕、厚叶石斑木﹝Raphiolepis umbellata ( Thunb.) Makino〕和滨柃﹝Eurya emarginata ( Thunb.) Makino〕7个舟山海岛造林树种为研究对象,用浓度18 mg·g-1盐水通过盐雾发生装置每日喷雾0.0(对照)、0.5、1.0和2.0 h,并连续喷雾35 d,对翌年生长季各树种的形态特征、存活率和不同部位的干质量进行测定,并据此确定各树种的耐盐雾性。结果表明：随盐雾日处理时间及胁迫天数的延长,7个树种幼苗均表现出不同的受害症状并逐渐加重,但各树种的受害程度有差异。盐雾日处理0.5、1.0和2.0 h石栎幼苗的存活率,以及盐雾日处理2.0 h红楠、舟山新木姜子和滨柃幼苗的存活率均显著低于对照,但不同盐雾日处理时间对普陀樟、全缘冬青和厚叶石斑木幼苗的存活率均无显著影响。与对照相比,每日短时间的盐雾处理对普陀樟和全缘冬青幼苗的苗高和地径无显著影响,但随盐雾日处理时间延长二者的苗高和地径显著下降;盐雾日处理0.5、1.0和2.0 h,红楠、舟山新木姜子和滨柃幼苗的苗高总体上显著下降,厚叶石斑木幼苗的苗高则显著高于对照,但它们的地径总体上与对照无显著差异。每日短时间盐雾处理对普陀樟和滨柃幼苗单株的叶、根、茎干质量及总干质量均无显著影响,但随盐雾日处理时间的延长,二者单株的不同部位干质量及总干质量均逐渐下降;盐雾处理可导致舟山新木姜子、红楠、全缘冬青和石栎幼苗单株的不同部位干质量及总干质量显著或极显著下降,且降幅总体上随盐雾日处理时间的延长而增大,其中石栎幼苗单株的不同部位干质量及总干质量均最低;盐雾处理对厚叶石斑木幼苗生长则有一定的促进作用,使其单株的不同部位干质量及总干质量不同程度增加,但随盐雾日处理时间的延长增幅减小。盐雾处理对供试各树种叶、茎和根的质量比以及根冠比有不同的影响效应,其中盐雾胁迫造成各树种不同程度落叶,使多数树种根冠比增大,但全缘冬青和厚叶石斑木的根冠比则有所下降。根据实验结果,结合供试树种在舟山海岛的生长环境,初步确定厚叶石斑木的耐盐雾性最强,全缘冬青、普陀樟和滨柃的耐盐雾性次之,红楠和舟山新木姜子的耐盐雾性较弱,石栎的耐盐雾性在7个树种中最弱。     

The contribution of fog to the water relations of Sequoia sempervirens (D. Don): foliar uptake and prevention of dehydration

Fog is a defining feature of the coastal California redwood forest and fog inputs via canopy drip in summer can constitute 30% or more of the total water input each year. A great deal of occult precipitation (fog and light rain) is retained in redwood canopies, which have some of the largest leaf area indices known (Westman & Whittaker, Journal of Ecology 63, 493–520, 1975). An investigation was carried out to determine whether some fraction of intercepted fog water might be directly absorbed through leaf surfaces and if so, the importance of this to the water relations physiology of coast redwood, Sequoia sempervirens. An array of complimentary techniques were adopted to demonstrate that fog is absorbed directly by S. sempervirens foliage. Xylem sap transport reversed direction during heavy fog, with instantaneous flow rates in the direction of the soil peaking at approximately 5–7% of maximum transpiration rate. Isotopic analyses showed that up to 6% of a leaf's water content could be traced to a previous night's fog deposition, but this amount varied considerably depending on the age and water status of the leaves. Old leaves, which appear most able to absorb fog water were able to absorb distilled water when fully submersed at an average rate of 0.90 mmol m² s^?1, or about 80% of transpiration rates measured at the leaf level in the field. Sequoia sempervirens has poor stomatal control in response to a drying atmosphere, with rates of water loss on very dry nights up to 40% of midday summer values and rates above 10% being extremely common. Owing to this profligate water use behaviour of S. sempervirens, it appears that fog has a greater role in suppressing water loss from leaves, and thereby ameliorating daily water stress, than in providing supplemental water to foliar tissues per se. Although direct foliar absorption from fog inputs represents only a small fraction of the water used each day, fog's in reducing transpiration and rehydrating leaf tissues during the most active growth periods in summer may allow for greater seasonal carbon fixation and thus contribute to the very fast growth rates and great size of this species.     

Tree pollen viability in areas subject to high pollutant deposition

Summary The wet deposition process, including fog, is a major pathway of acidic pollutants from the atmosphere to the biosphere. Pollen grains are known to be sensitive biological indicators of pollution at this interface. In southern Québec, pollen viability of three hardwood species (sugar maple, white and yellow birch), was significantly reduced above the mean cloud base height (600 m) for two successive years (1987–1988) at two mountain sites (Roundtop and Tremblant). Ozone concentrations, fog water and precipitation pH values over the sampling periods are discussed.     

加快我国纤维乙醇产业发展的建议

随着我国汽车保有量的不断增长,机动车尾气排放成为影响空气质量的重要因素之一。燃料乙醇具有绿色、环保、可再生的资源优势,能够促进燃烧、减少排放污染。本文从国家能源安全、粮食安全、农民增收和环境污染等多方面综述了发展纤维乙醇产业的重要性和必要性,同时结合当前纤维乙醇产业的发展现状对纤维乙醇产业政策提出了建议。     

Bark water uptake promotes localized hydraulic recovery in coastal redwood crown

Coastal redwood (Sequoia sempervirens), the world's tallest tree species, rehydrates leaves via foliar water uptake during fog/rain events. Here we examine if bark also permits water uptake in redwood branches, exploring potential flow mechanisms and biological significance. Using isotopic labelling and microCT imaging, we observed that water entered the xylem via bark and reduced tracheid embolization. Moreover, prolonged bark wetting (16 h) partially restored xylem hydraulic conductivity in isolated branch segments and whole branches. Partial hydraulic recovery coincided with an increase in branch water potential from about ?5.5 ± 0.4 to ?4.2 ± 0.3 MPa, suggesting localized recovery and possibly hydraulic isolation. As bark water uptake rate correlated with xylem osmotic potential (R² = 0.88), we suspect a symplastic role in transferring water from bark to xylem. Using historical weather data from typical redwood habitat, we estimated that bark and leaves are wet more than 1000 h per year on average, with over 30 events being sufficiently long (>24 h) to allow for bark‐assisted hydraulic recovery. The capacity to uptake biologically meaningful volumes of water via bark and leaves for localized hydraulic recovery throughout the crown during rain/fog events might be physiologically advantageous, allowing for relatively constant transpiration.     

热带季节雨林和人工橡胶林林冠截留雾水的比较研究

利用 4a( 1 999～ 2 0 0 2 )的雾水截留观测资料 ,对西双版纳热带季节雨林和人工橡胶林林冠截留雾水进行了研究。热带季节雨林和人工橡胶林全年由林冠截留的雾水分别达 89.4± 1 3.5 mm和 1 8.6± 2 .5 mm(平均值±标准差 ) (雾季各占 62 .9%± 4.8%和 91 .9%± 6.3% ) ,分别占全年降水量的 4.9%± 1 .7%和1 .1 %± 0 .2 %。年雾水截留量与年降雨量呈负相关关系。月雾水截留量与月均最低气温呈显著的负相关 ,与月均相对湿度、月均 0∶ 0 0～ 1 0∶ 0 0风速呈显著的正相关。热带季节雨林全年 68%± 5 %、人工橡胶林40 %± 4%的有雾天气里可以收集到雾水 (分别为 0 .38± 0 .2 7mm/ d和 0 .2 4± 0 .1 2 mm/ d) ,且日雾水截留量与气温和风速呈显著的相关 ,即 :气温越低、风速越大 ,日雾水截留量越多。对本地区热带季节雨林生态系统的健康生长和维持而言 ,雾及雾水极大的弥补了降雨量的不足 ,雾的这种作用在降雨量少的年份似乎更为重要     

Epiphyte Biomass and Canopy Microclimate in the Tropical Lowland Cloud Forest of French Guiana

Recent work on bryophyte diversity in lowland forests of northern South America has suggested the existence of a new type of cloud forest, the ‘tropical lowland cloud forest’ (LCF). LCF occurs in river valleys in hilly areas with high air humidity and morning fog, and is rich in epiphytes. We explored epiphyte abundance and canopy microclimate of LCF in a lowland area (200–400 m asl) near Saül, central French Guiana. We analyzed the vertical distribution of epiphytic cover and biomass on 48 trees, in LCF and in lowland rain forest (LRF) without fog. Trees in LCF had significantly more epiphytic biomass than in LRF; mean total epiphytic biomass in LCF was about 59 g/m², and 35 g/m² in LRF. In all height zones on the trees, total epiphyte cover in LCF exceeded that in LRF, with ca 70 percent mean cover in LCF and ca 15 percent in LRF. During both wet and dry seasons, mean diurnal relative air humidity (RH) was higher in LCF than in LRF, and persistence of high RH after sunrise significantly longer in LCF. We suggest that the prolonged availability of high air humidity in LCF and the additional input of liquid water through fog, enhance epiphyte growth in LCF by shortening the desiccation period and lengthening the period of photosynthetic activity of the plants.