黄土塬区大气降水的氢氧稳定同位素特征及水汽来源

降水是水资源的主要输入,分析其氢氧稳定同位素特征可为水循环研究提供重要的背景信息。基于4a的降水样品采集,测定和分析了黄土塬区降水氢氧同位素(2H,17O和18O)的组成特征,进而分析了其水汽来源。降水同位素有明显的年内变化,2—6月富集而7—11月贫化;δD和δ18O存在雨量效应和温度效应,分别出现在6—9月和10—5月;但这些组成特征受气候变异影响存在年际差异。综合分析降水方程线、D盈余和17O盈余,发现黄土塬区6—9月降水来自海洋性气团,10—5月降水是局地水汽蒸发和大陆性气团起主导作用;雨季少数降水事件直接来源于海洋性气团,其他降水事件则是海洋性气团经再分配相对湿度达90%左右时才产生。全年至少30%的降水事件经历了严重的二次蒸发。     

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。     

哈尼梯田水源区大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

基于哈尼梯田水源区 2014 年 6—8 月和 2015 年全年(共 15 个月)采集的 89 个事件降水同位素数据, 结合相关气象资料, 分析了降水中氢氧同位素组成的变化及其影响因子。利用后向轨迹模型(HYSPLIT)追踪了梯田水源区降水的水汽来源。结果表明: 研究区大气降水中稳定同位素组成具有明显季节差异, 湿季(5 月—10 月)δ D 和 δ¹⁸O 贫化, d 值低; 干季(11 月至次年 4 月)δ D 和 δ¹⁸O 值相对偏正, d 值偏高。区域降水线的斜率和截距均低于全球和中国大气降水线。降水同位素组成存在一定的降水量效应, 但不存在温度效应。干季大气降水的水汽主要来源于西风带输送的印度洋水汽以及局地蒸发, 湿季的水汽主要来源于西太平洋和印度洋。     

渭河流域秋雨异常氢氧稳定同位素特征及其水汽来源

秋雨极端变化对渭河流域生态环境影响巨大。本研究根据2015—2021年在渭河流域腹地杨凌区采集的117个秋季降水样本和同期相关气象资料,开展秋雨异常氢氧稳定同位素组成及其水汽来源的研究。结果表明：1)近年来研究区秋雨极端变化频繁,根据秋雨指数(ARI)可分为秋季极端多雨年(HAP,2021年)、普通降雨年(GAP,2015—2017, 2019—2020年)和极端少雨年(LAP,2018年);2)不同类型秋雨氢氧稳定同位素组成差异明显,其中,δ²H、δ¹⁸O值呈现出LAP年>GAP年>HAP年的变化趋势,而d-excess值和秋雨降水线斜率、截距值的变化趋势与之相反。进一步分析不同类型秋雨同位素的影响因素和水汽来源发现,出现秋雨异常的主要原因并非当地气象要素,而可能是厄尔尼诺-南方涛动事件和印度洋偶极子事件,其分别解释了99%和93%的秋雨同位素异常变化。这些海气耦合现象影响海洋性气团水汽向西北内陆的输送强度,进而决定了秋雨雨量和氢氧稳定同位素组成。本研究结果有助于提高对华西秋雨异常的认识,为区域水文模型的构建提供了基础资料和理论...     

黄河小浪底库区降水δD和δ18O季节变化特征及水汽来源

2011—2014年4—10月在位于我国东部季风区的黄河小浪底库区收集降水样品及相应气象资料,分析该地区大气降水的δ_D和δ¹⁸O季节变化规律及影响因素,建立不同季节大气降水线,揭示该地区不同季节水汽来源差异.结果表明： 降水的δ_D和δ¹⁸O值变化范围较大,具有明显的季节变化,春季降水的δ_D和δ¹⁸O值较高,夏季次之,秋季最低.4—10月及秋季降水δ_D和δ¹⁸O与降水量存在负相关关系,4—10月降水δ_D与温度呈负相关关系,而季节性降水同位素与温度的相关性不显著.夏季大气水线斜率及降水过量氘（d值）较小,而秋季最大.利用HYSPLIT气团轨迹模型得出夏季水汽主要来自东南及西南海洋性季风输送,春秋季节降水受大陆和海洋性季风共同影响.     

稳定氢氧同位素示踪水汽来源对哈尼梯田降水补给的影响

稳定氢氧同位素可有效示踪区域降水水汽来源,旱季降水补给对大规模哈尼梯田的持续存在具有重大影响。以哈尼梯田世界遗产核心区的全福庄河流域为研究对象,在2015年11月—2016年4月间的旱季期间逐月采集处于不同海拔的7个样点的降水样品42个,分析其稳定氢氧同位素组成的变化及其影响因子,并利用后向轨迹模型(HYSPLIT)追踪其水汽来源。结果表明:1)该区局地大气降水线方程为δD=7.31δ¹⁸O+19.8 (R²=0.94,P<0.01,n=42),斜率较全球降水线小而截距偏大,说明研究区有多个水汽来源地。2)旱季降水δ¹⁸O和d-excess在前期快速富集,后期δ¹⁸O富集的速度减缓,d-excess则快速降低,体现出水汽来源具有时间差异,但两者在空间变化上不明显。3)旱季降水δ¹⁸O与降水量、温度和相对湿度的多元线性回归方程为:δ¹⁸O=-0.002P-0.86T-0.39H+38.22 (R²=0.96,P=0.05),表明其...     

陕甘宁地区降水稳定同位素特征及水汽来源

依据全球大气降水稳定同位素观测网络(GNIP)和已有研究中陕甘宁地区的大气降水氢氧稳定同位素资料,并结合相关气象数据,分析了陕甘宁地区大气降水氧稳定同位素的时空分布特征及其影响因子,并建立了大气降水线方程.结果表明:3省大气降水线的斜率、截距由小到大依次为:甘肃、陕西、宁夏,且均小于全球大气降水线方程的斜率、截距,表明3省的降水过程受蒸发作用影响程度沿宁夏、陕西、甘肃增强;陕甘宁地区大气降水中δ18O值在时间变化上,表现为夏秋季节富集、冬春季节贫化,从空间分布来看,由西北至东南,加权平均δ18O值呈减小趋势;3省降水中δ18O温度效应显著,但不存在降水量效应,这体现了中高纬度大陆性气候的特征;高程效应的定量关系为-0.12‰·(100 m)^-1,纬度效应更显著(纬度每增加1°,降水中δ18O相应贫化0.27‰);采用HYSPLIT模型对各站点的水汽来源进行追踪,气团聚类轨迹表明,夏半年主要有来自孟加拉湾的水汽、东南季风水汽和西风带水汽,冬半年以西风带水汽为主.     

江苏高邮大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

为了研究江苏高邮局地水循环特征,应对气候变化和减缓洪涝灾害.本研究采集江苏高邮自2015年7月—2017年10月的121个大气降水样品及环境因子数据,分析该区大气降水氢氧同位素特征,揭示不同季节水汽来源及影响因素.结果表明: 大气降水δD(δ¹⁸O)季节变化明显,冬半年偏正,夏半年偏负;过量氘值亦呈现冬高夏低;年尺度上,大气降水中δD(δ¹⁸O)与温度和降水量皆为负相关关系,呈现“反温度效应”和“降水量效应”;季节尺度上,均未呈现出“温度效应”,秋冬两季呈现出“降水量效应”;HYSPLIT气团轨迹模型结果进一步表明,江苏高邮夏季水汽主要来源于我国南海、印度洋及太平洋,而春、秋、冬季水汽主要来源于亚欧大陆、大西洋、北冰洋水汽混合及局地蒸发.大气降水δD(δ¹⁸O)值的季节变化主要受到季风活动以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响,降水中氢氧同位素值清晰地记录了厄尔尼诺向拉尼拉之间的过渡.     

科尔沁沙地丘间低地樟子松人工林水分利用来源的稳定同位素解析

20世纪50年代以来,樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica在中国北方干旱半干旱地区沙地广泛引种.近年来一些早期引种的樟子松人工林出现了早衰现象.分析生境水分条件变化、判断樟子松采取何种水分利用策略对于认识其早衰现象很有裨益.因此,本研究利用稳定同位素示踪技术,研究了科尔沁沙地东南缘固定沙丘丘间低地30年生樟子松人工林的水分来源及其利用的季节动态,分析了降水和土壤水分变化对樟子松水分利用的影响,阐明了樟子松与伴生植物(黄柳Salix gordeieril)在水分来源方面的异同.结果表明,樟子松及其主要伴生植物黄柳枝条水的稳定18O同位素组成(δ18O)存在明显的季节变化;樟子松的水分来源主要来自20～ 40 cm或更深土层;樟子松和主要伴生植物黄柳之间存在明显的水分竞争,后者比樟子松先行利用最近较强降水(如降水量＞10 mm),从而影响樟子松水源的补给.本研究对于揭示沙地樟子松衰退与水分利用策略的关系具有重要意义.     

基于卫星降水产品的华北北纬38°带降水氢氧同位素时空特征及水汽来源

降水氢氧同位素的变化程度对反演降水水汽来源和认识蒸发作用的强弱有重要作用;结合高时间分辨率的卫星降水产品能够提高反演水汽来源的准确性,更清晰地说明水汽团的运移路径.本研究以位于华北北纬38°带的中国科学院太行山站(山区)、栾城站(山前平原)和南皮站(滨海低平原)2015-2018年降水氢氧同位素为对象,分析该区域降水水...     

北冰洋西部表层沉积物中的浮游有孔虫稳定氧、碳同位素与水团性质的关系

浮游有孔虫Neogloboquadrinapachyderma(sin.)在北冰洋的古海洋学研究中已经得到广泛的应用。然而对该属种的研究主要集中在北冰洋的东部。本文对中国首次及第二次北极科学考察在北冰洋西部所采集的32个表层沉积物中N.pachyderma(sin.)壳体进行了稳定氧、碳同位素分析,并试图找出其与水团性质的关系。对北冰洋西部N.pachyderma(sin.)的研究显示,该属种主要生活在北冰洋西部30—100m水深范围,其壳体的δ18O差异在楚科奇海主要反映水体盐度和温度的差异,而在楚科奇海台、北风脊海域和加拿大海盆则主要反映水体盐度的差异。N.pachyderma(sin.)壳体的δ13C差异主要反映水体营养状况的差异,在楚科奇海中部其壳体δ13C的轻值反映低营养盐利用率,在北风脊东侧的加拿大海盆反映营养盐的再生环境,而在楚科奇海台和北风脊海域其壳体δ13C的重值反映低营养环境。     

人工恢复黄河三角洲湿地土壤碳氮含量变化特征

为阐明湿地恢复对土壤碳氮含量的影响,本文以黄河三角洲芦苇湿地为研究对象,比较了退化区与连续淡水恢复区土壤pH值、盐分、有机碳、全氮、氨态氮、硝态氮的含量变化,研究结果表明,（1）随着恢复年限的增加,各样地各层土壤pH值总体上降低,电导率显著降低（P < 0.05）,表明退化湿地的人工恢复可明显降低其盐度;恢复区上层（0—20cm）土壤盐分均低于下层（20—40cm）,未恢复区则相反;（2）随着恢复年限的增加,0—20cm土壤有机碳、全氮含量增加,分别由恢复前的（7.710?0.756）g/kg、（0.66?0.021）g/kg增加到恢复7a后的（16.96?0.213）g/kg、（1.277?0.027）g/kg,恢复区有机碳、全氮含量在空间上的变化表现为上层大于下层;（3）各样地硝态氮含量均低于氨态氮含量,碳氮比值介于4—8之间;（4）相关分析表明,湿地恢复后土壤各因子间有显著的相关性,有机碳与全氮两者显著正相关,氨态氮与pH、盐分、有机碳、全氮均达到极显著正相关关系（P < 0.01）。该研究结果对于评估湿地恢复效应,指导湿地恢复的实践具有重要作用。     

北京市四环路及路旁绿地CO2变化特征及来源分析

城市大气中CO_2的变化特征及来源解析是制定节能减排措施的重要依据,对比非采暖季与采暖季北京市四环路(阜通东大街-京密路)路旁及距离道路100 m绿地中不同高度大气中CO_2浓度,并利用Keeling plot方程结合Iso Source软件进行分析,以期获得不同季节CO_2变化特征及定量估算其来源。结果表明,不同来源的CO_2中具有差异显著的δ~(13)C值,其中:土壤呼吸(-18.92‰)植物呼吸(-23.40‰)燃煤废气(-24.10‰)机动车尾气(-28.14‰)天然气废气(-33.34‰)。路旁和绿地的大气CO_2浓度在采暖季中分别比非采暖季中高26.2%和41.2%,路旁与绿地的大气CO_2浓度在非采暖季中差异显著而采暖季中无明显差异。在非采暖季中,CO_2浓度在6:00和20:00时较高,路旁大气CO_2随高度升高而降低,绿地大气CO_2浓度在8 m处最高,日变化明显。在采暖季中,CO_2浓度与车流量有相似的日变化趋势,在8:00和19:00时较高,路旁和绿地处大气CO_2浓度都随高度的升高而降低。路旁和绿地的大气CO_2来源差别明显,非采暖季中路旁大气CO_2主要来自于机动车尾气而绿地中大气CO_2主要来自于土壤和植物呼吸,在采暖季中路旁及绿地中大气CO_2的来源差别较小,主要来自于燃煤废气和机动车尾气。     

秦岭南北近地面水汽时空变化特征

利用秦岭南北地区47个气象站1960-2011年的观测资料,借助Spline空间插值、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析等方法对水汽的空间分布、时空演变、突变特征和周期特征及其可能影响因素进行分析.结果表明:①秦岭南北近地面水汽呈南高北低、东高西低的空间分布格局,各子区水汽由南向北递减,季节分布规律与年尺度基本一致,以夏季最大,冬季最小.②近52年平均水汽压呈上升趋势,秦岭南坡和汉水流域上升速率较快,巴巫谷地呈下降趋势;③53％的站点冬季水汽压发生突变,集中分布于秦岭以南的部分地区,突变集中发生在1985-1988年间,与冬季气温突变时间一致,其余季节突变现象不明显.④水汽在21a时间尺度下经历了4次干湿交替变化,各季节水汽变化规律与年尺度基本一致,未来一段时间该地区仍然处于相对干旱状态.⑤水汽压受到包括气温、风速、日照在内的多种气象因素的综合作用,影响力大小排序为气温＞降水量＞日照时数＞相对湿度.     

基于MODIS黄河三角洲湿地NPP与NDVI相关性的时空变化特征

应用EOS/MODIS卫星遥感资料,分析2001-2006年黄河三角洲地区植被净初级生产NPP及NDVI时空变化特征,在到海岸线不同距离的区域内,讨论了年植被净初级生产力( aNPP)与年均归一化植被指数(ANDVI)的相关性,并建立一元回归分析模型.可以看出,黄河三角洲湿地生态系统分布自海向陆具有明显的空间异质性,滩涂湿地分布于沿海地区,生产力高,该地区aNPP值高且与ANDVI呈显著正相关;其他区域由于是盐碱荒地或农业生态系统,因土壤盐分含量高而系统生产力低,或农耕地受人类干扰严重,一年总的生产力下降,而导致这些区域ANDVI与aNPP呈负相关.利用NDVI进行黄河三角洲生产力监测的可行区域,在距离海岸线小于6_km的范围内,所研究的6a回归模型均通过α=0.01的显著水平的F检验,模型的R2值为0.86-0.97.同时在生产力无法估测的区域,可以使用NDVI有效管理黄河三角洲生态系统,提高其生产力水平.     

模拟降雨量变化对黄河三角洲湿地植物群落特征的影响

气候变化背景下,降雨变化能够深刻影响河口湿地土壤水盐条件,而土壤水盐条件是影响植物群落特征的关键环境因子。本研究以黄河三角洲湿地植物群落为对象,依托野外降雨控制试验平台(减雨60%、减雨40%、自然对照、增雨40%、增雨60%),探讨了经过6年降雨处理后湿地植物群落特征对降雨量变化的响应及机制。结果表明: 随降雨量增加,土壤电导率显著降低,土壤湿度显著增大。降雨量变化影响了植物群落物种组成,增雨处理降低了碱蓬和盐地碱蓬的优势地位,提高了荻和白茅的优势地位。随降雨量增加,植物群落Shannon指数和Margalef丰富度指数显著提高。与对照相比,增减雨处理均降低了群落频度、多度和盖度,增雨60%处理群落频度显著降低54.9%,减雨60%、减雨40%、增雨40%、增雨60%处理群落多度分别显著降低38.9%、33.8%、35.8%和45.7%。随降雨量增加,植物群落地上生物量显著增加,但可能受淹水胁迫的影响,增雨60%处理地上生物量显著低于增雨40%。Margalef丰富度指数与地上生物量呈显著正相关;地上生物量、Shannon指数、Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数均与土壤电导率呈显著负相关;地上生物量与土壤湿度呈显著正相关。降雨量变化通过改变黄河三角洲湿地土壤水盐条件显著影响了植物群落生长特征、物种组成和多样性。     

黄河三角洲自然保护区典型植物群落物种组成及多样性梯度变化

以黄河三角洲自然保护区典型湿地群落为研究对象,探讨其物种组成及物种多样性的梯度变化规律。结果表明,从芦苇－香蒲群落到翅碱蓬群落梯度上：（1）群落物种丰富度呈波动性变化,旱柳－芦苇－白茅群落的物种丰富度最高,其次是芦苇－柽柳－翅碱蓬群落、芦苇－香蒲群落、柽柳－翅碱蓬群落,翅碱蓬群落的物种丰富最低;（2）群落的α多样性的变化格局与丰富度的变化格局不太一致,其中Shannon-Winner多样性指数与Pelou均匀度指数表现为波动性的下降趋势,而Simpson优势度指数则表现为波动性的上升趋势;（3）群落的β多样性变化格局也不完全相同,其中相异性系数呈波动性降低趋势,Copy指数则表现为先升高再降低的变化趋势。黄河三角洲典型湿地植物群落组成和物种多样性的梯度变化主要与生境变化有关。     

2010年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源

于2010年8月对珠江口海域20个站位的颗粒有机碳(POC)进行采样,分析了POC的空间分布特征,讨论了POC与环境因子之间的关系,并利用碳稳定同位素(δ13C)分析了POC的来源及其贡献率。结果显示,研究区域POC的浓度范围98.5—1929.8μg/L,平均浓度541.9μg/L,空间分布总体呈现自北部海域向中部海域逐渐降低,中部海域至南部海域又逐渐升高,底层大于表层的特点。总悬浮颗粒物、叶绿素a、水动力是影响POC空间分布的重要原因。研究区域总悬浮颗粒物δ13C值的变化范围-27.05‰—-21.03‰,平均为-24.57‰,反映出珠江口海域颗粒有机碳为陆源和水生源混合来源,其分布呈现沿盐度梯度自口门内向口门外逐渐递增,底层高于表层的特点。陆源输入和海洋生物生产是影响δ13C值分布的主要原因。运用二元混合模型计算得知,珠江口北部和中部海域POC以陆源有机碳为主,贡献率平均为64%;南部海域POC以水生源有机碳为主,贡献率平均为68%。与20多年前相比,POC的分布特征与来源已经发生了改变,珠江口海域含沙量减少与营养盐含量增加可能是导致POC组成发生变化的主要原因。     

Na2 CO3胁迫下星星草幼苗活性氧及保护酶活性的变化

对低浓度Na2CO3胁迫下星星草幼苗相对电导率、O2.—产生速率、H2O2含量以及保护酶CAT、SOD和POD活性的研究结果表明,低盐胁迫1 d后,星星草幼苗细胞膜的通透性、O2.—产生速率、H2O2含量及保护酶活性都随着盐胁迫的加剧而升高,其具体的变化规律与盐胁迫强度和幼苗细胞膜的受损伤程度密切相关,但相关关系的性质上具有差异。     

黄河三角洲刺槐群落土壤优先流及养分分布特征

黄河三角洲湿地面临严重的水资源短缺、湿地退化、土壤盐碱化等问题,湿地土壤干旱缺水,土壤收缩产生裂隙等优先流路径,在小尺度上改变湿地内部以及湿地板块之间水文连通性,小尺度水文效应往往制约大尺度水文连通性,基于当前社会对湿地修复的迫切需求,从小尺度对水文连通研究有必要加以重视。然而,目前的研究多集中在大尺度水文连通的阐述,为进一步明确黄河三角洲湿地小尺度水文连通和养分随优先流路径运移分布情况,以此区域典型刺槐群落为研究对象,基于室外染色示踪实验和室内图像处理技术,分析土壤优先流形态和分布特征,并探究优先流和土壤养分含量之间的关系。结果表明：（1）刺槐群落染色面积比随土壤深度变化主要包括2个阶段,第一阶段：优先流和基质流相互影响作用显著,第二阶段：优先流和基质流相互作用不显著,优先流强度逐渐增强,明显存在指流现象,极少部分管流现象。（2）刺槐群落染色面积比、基质流深度和百分之五十染色深度的数值较大,优先流区染色面积比较小,基质流深度发生在土壤深10-15 cm区间,该类型植被群落水流均匀入渗深度较大,优先流和基质流相互作用程度大,水文连通性较高。（3）优先流区土壤有机碳、有机质、全氮、全磷和有效磷含量值均高于基质流区;（4）土壤优先流区染色面积比与5种养分指标均呈负相关关系,有机碳、有机质和有效磷含量受优先流路径影响显著。（5）土壤中有机碳、有机质和有效磷含量在一定程度上可以衡量土壤优先流发育水平。研究结果可为黄河三角洲湿地生态系统保护和管理提供参考。