黑河中游临泽地区沙丘植物水分来源的D、18O同位素示踪

基于2008年7月份降雨、地下水、土壤水和植物茎干水的D、18O同位素观测结果,分析了黑河中游临泽地区沙丘顶、底部不同深度土壤水分的来源,确定了红柳、花棒、梭梭等沙丘植物的吸水层位及其对降雨和地下水的依赖程度,发现:①土壤水δ(D)、δ(18O)剖面总体呈指数形式,局部受降雨事件入渗过程影响,土壤剖面的上界面受连续蒸发...     

基于氢氧稳定同位素识别干旱区棉花水分利用来源

棉花是我国西北内陆干旱地区主要的农作物,研究干旱区棉花的水分利用来源对合理制定灌溉制度、实现农业节水灌溉和保证作物稳产高产具有重要意义.在新疆生产建设兵团炮台土壤改良试验站,基于水文监测和氢氧稳定同位素方法分析膜下滴灌棉田土壤水中氢氧同位素的动态变化特征,确定棉花不同生育期及灌溉后的水分利用来源,并应用多水源混合模型(IsoSource模型)定量计算了棉花对不同深度土壤水的利用率.研究结果表明:棉花在蕾期、花期、铃期和吐絮期主要的水分利用来源及利用率分别为0~30 cm(78.2%)、30~60 cm(31.9%)、60~110 cm(32%)、110~220 cm(47.3%),整个生育期内水分利用来源存在由浅变深的规律.膜下滴灌后,棉花调整其水分利用来源,显著增加了0~30 cm浅层土壤水的利用率.综合试验结果表明低额高频的灌溉制度可以提高棉花对灌溉水的利用率.      

雾水的D和18O同位素研究进展

凝结水的D、18O同位素研究目前主要集中在雾水方面,露水和土壤吸附水的相关研究仍属空白.由于形成时的温度较高,大多数雾水的D、18O同位素较当地雨水富集,但不同类型雾的同位素特征存在差异.平流式海洋雾为单级的蒸发-冷凝封闭循环系统的首次凝结,D、18O同位素较当地雨水显著富集;热带云雾林中的地形雾与降雨同时发生,且水分源于同一云团,δD、δ18O值差异较小;内陆辐射雾因部分水汽源于当地水分的再循环,过量氘和δD、δ18O值高于降雨.目前有少量研究用D、18O同位素指示雾水对植被、地下水和地表径流的补给作用,但以定性分析为主,基于端元混合模型的定量评价极少.露水和土壤吸附水的稳定同位素研究是干旱区凝结水研究的重要方向;D、18O同位素与其它同位素或化学指标的结合有助于促进凝结水生态水文效应的研究进展;短间隔、高密度的长期观测和用于稳定同位素分析的凝结水采样器的设计是需要进一步开展的工作.     

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.     

黑河流域不同生境植物水分来源及环境指示意义

选择黑河流域三种典型生境类型(绿洲、 绿洲-荒漠过渡带、 荒漠), 通过分析其不同植物木质部水分与其土壤潜在水源稳定氢(δD)和氧(δ¹⁸O)同位素组成, 研究了不同生境中植物的水分来源情况. 结果表明: 荒漠生境中植物倾向于利用深层土壤水(>160 cm); 绿洲-荒漠过渡带中沙蒿和沙拐枣主要利用20~40 cm层位的土壤水, 梭梭可能的利用层位是60~80 cm, 花棒可能利用100 cm左右的水分, 柽柳则利用120 cm以下的土壤水; 绿洲植物吸水层位多集中在0~100 cm, 其中, 假苇拂子茅可能水源是20 cm左右的土壤水, 玉米则为20~40 cm, 柽柳和杨树的吸水层位为60 cm左右, 棉花则是利用80 cm左右的水分. 稳定性同位素估测各生境植物水分来源的结果与其土壤含水量的结果一致, 同一生境中吸水层位相似的植物间存在水分来源竞争. 不同生境中植物水分来源的深浅存在递变, 从深到浅表现为荒漠>过渡带>绿洲, 不同生境同种植物也存在同样变化, 说明植物稳定氢氧同位素组成可以用来指示干旱区绿洲化、 荒漠化过程.     

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.     

地下水中高氯酸盐来源的同位素示踪研究进展

高氯酸盐(ClO-4)是一种新型的持久性污染物,痕量的ClO-4即可危害人体的健康。中国地下水中ClO-4的污染防治研究迫在眉睫,污染来源解析是其首要解决的关键问题。现阶段的研究表明,ClO-4的氯(δ37 Cl、36 Cl/Cl)和氧(δ18 O、Δ17 O)多元同位素的综合信息为地下水中ClO-4来源及其迁移转化规律的示踪提供了一种重要的工具。ClO-4的氯、氧同位素的测试技术、分馏机理及其对地下水中ClO-4的溯源应用等方面取得了创新性的成果,为我国有效开展地下水中ClO-4来源的定性识别与定量评价研究提供了技术支撑和科学依据。然而,现有的研究成果具有明显的地域局限性,不同区域ClO-4来源的氯、氧同位素特征值的丰富与端元模型的完善,特别是人工合成的ClO-4来源的有效解析,具有重要的理论意义和应用价值。     

沉积盆地卤水来源的非传统同位素示踪研究进展

世界上大多数的沉积盆地内,在结晶基底或者沉积地层内都有矿化度较高的卤水,由于这些卤水通常携带或富含有钾、硼、锂、溴、碘、铷、铯、稀有气体及重金属元素,因此,它们是地学界的研究热点之一。随着测试技术的不断进步,非传统同位素的应用也日益广泛,但在沉积盆地卤水来源和演化方面的研究还十分薄弱,对卤水的来源和演化也还存在争议。文章回顾了硼、锂、碘和惰性气体氦、氩同位素在卤水来源研究方面的进展,并指出由于单一同位素在解释上的片面性,多种同位素相结合的示踪方法研究沉积盆地卤水的来源是国际趋势。     

阿拉善沙漠湿沙层水分来源同位素示踪

为弄清阿拉善沙漠湿沙层的水分来源,在该地区进行了人工模拟降水入渗的示踪试验。模拟单次降水量为59 mm,观察剖面最大入渗深度仅为46 cm,这一结果表明该地区的降水几乎不能通过沙层入渗到地下水中。对4个沙丘湿沙层剖面中不同深度的含水率、Cl-、δD与δ18O进行了分析,数据显示在蒸发能力极强的阿拉善地区,地下水是以薄膜水的形式,通过蒸发、凝结向地表运动,最终蒸发排泄。泉水、井水、湖水与土壤水中的同位素特征表明具有相同的补给源,均来自于地下水。推断横穿阿拉善地块的杂多-雅布赖断裂带与狼山-日喀则断裂带中可能存在地下水深循环通道,青藏高原河流、湖泊的渗漏水可能是阿拉善地下水的主要补给源。     

阿拉善沙漠湿沙层水分来源同位素示踪

为弄清阿拉善沙漠湿沙层的水分来源,在该地区进行了人工模拟降水入渗的示踪试验。模拟单次降水量为59 mm,观察剖面最大入渗深度仅为46 cm,这一结果表明该地区的降水几乎不能通过沙层入渗到地下水中。对4个沙丘湿沙层剖面中不同深度的含水率、Cl-、δD与δ18O进行了分析,数据显示在蒸发能力极强的阿拉善地区,地下水是以薄膜水的形式,通过蒸发、凝结向地表运动,最终蒸发排泄。泉水、井水、湖水与土壤水中的同位素特征表明具有相同的补给源,均来自于地下水。推断横穿阿拉善地块的杂多-雅布赖断裂带与狼山-日喀则断裂带中可能存在地下水深循环通道,青藏高原河流、湖泊的渗漏水可能是阿拉善地下水的主要补给源。     

雾水的D和18O同位素研究进展

凝结水的D、¹⁸O同位素研究目前主要集中在雾水方面,露水和土壤吸附水的相关研究仍属空白。由于形成时的温度较高,大多数雾水的D、¹⁸O同位素较当地雨水富集,但不同类型雾的同位素特征存在差异。平流式海洋雾为单级的蒸发—冷凝封闭循环系统的首次凝结,D、¹⁸O同位素较当地雨水显著富集;热带云雾林中的地形雾与降雨同时发生,且水分源于同一云团,δD、δ¹⁸O值差异较小;内陆辐射雾因部分水汽源于当地水分的再循环,过量氘和δD、δ¹⁸O值高于降雨。目前有少量研究用D、¹⁸O同位素指示雾水对植被、地下水和地表径流的补给作用,但以定性分析为主,基于端元混合模型的定量评价极少。露水和土壤吸附水的稳定同位素研究是干旱区凝结水研究的重要方向;D、¹⁸O同位素与其它同位素或化学指标的结合有助于促进凝结水生态水文效应的研究进展;短间隔、高密度的长期观测和用于稳定同位素分析的凝结水采样器的设计是需要进一步开展的工作。     

干旱地区冻结滞水的形成及其在造林中的应用

为探索干旱地区冰结滞水形成及融化规律,经室内冰融模拟试验结果表明,在冰结势作用下包气带水和空气中水分以液态和气态向冰结滞水层迁移富集,含水率比冰结前增加１１．１％￣１４．７５％,主要富集在０￣２０ｃｍ的深度,形成倒置富水性。在解冻期间由上向下融化,融水以蒸发为主消耗。部分向下运动,可见,冰结滞水是干旱区技术等植物越冬春季繁衍不可缺少的水资源,应用冰结滞水的理论和动态规律。采用科学的技术措施,提高其     

中国西北干旱区多级洼地地下水环境同位素分布特征及指示意义

研究区位于西北干旱区,有两级储水洼地,地下水由山区侧向补给一级洼地,一级洼地通过泉水排泄地下水继而补给二级洼地,同时大气降水直接入渗、洪流间接入渗补给各储水洼地。通过氢氧同位素比例公式计算得到一级洼地大气降水占总补给量60%,其中直接补给量约占21%,山区洪流补给量约占79%,另外,山前侧向补给占40%;二级洼地降水补给量占38%,上游泉水补给量占62%。通过氚值指示,二级洼地不受现代降水影响;活塞流与全混合模型计算得到一级洼地浅层孔隙水平均年龄为32～60 a。     

干旱地区高盐度水面蒸发试验研究

通过新疆昌吉地下水均衡试验场中的不同矿化度EФ20蒸发器水面蒸发试验研究,得出高盐度水面蒸发的一般规律。通过数据对比分析,表明在外部环境条件相同时,高盐度水面蒸发量与矿化度之间呈显著负相关关系,即矿化度越高,水面蒸发越微弱,反之则蒸发越强烈,这主要是由于水体中的盐分子对水分子的吸引力作用造成的。根据实测数据拟合出水面蒸发量与矿化度之间的函数关系,并计算出高盐度水面蒸发折算系数。     

榆次西窑水源地氢氧同位素组成及其在水源勘察中的应用

根据西窑地区地表水、地下水、降水中同位素的组成特征，确定了该区雨水线方程，并以δ￣（１８）Ｏ高程效应，氚的埋深效应，论述了西窑水源地补给、径流条件以及它与源涡水源地的关系，即二水源地虽都开采三叠系基岩裂隙水，但不属于同一含水系统，说明西窑饮用天然矿泉水水源地选址合理。     

东亚水循环中水稳定同位素的GCM模拟和相互比较

利用引入稳定同位素循环的ECHAM4、GISS E和HadCM3模式的模拟,对东亚降水中年平均δD和过量氘d的空间分布以及大气水线（MWL）进行了分析.根据模拟的空间分布,降水同位素在很大程度上反映不同气团的地理背景以及它们之间的相互作用,模拟结果很好地再现了由GNIP实测资料得到的降水稳定同位素的纬度效应、大陆效应和...     

哈思山地区泉水成因及其氢氧稳定同位素特征探讨

哈思山位于我国西北干旱半干旱地区,具有非常重要的区域生态效应。2013年5月到2014年1月,对该地区9个采样点的泉水流量进行了逐月采样,并测定了水体氢氧稳定同位素,研究了泉水流量的变化规律及氢氧稳定同位素的特征。调查结果显示,哈思山泉水为基岩裂隙水,泉水流量无明显的季节性变化,可能受包气带、土壤的持水性及汇水面积和海拔高度等因素的影响。同位素研究结果显示,氢氧稳定同位素值没有明显的季节性变化,且呈现δD=5.7439δ18O-10.6535的线性关系,表明泉水的补给来源主要是大气降水,且林区受到强烈蒸发作用的影响;此外,δ18O值与泉所在海拔高度之间存在显著的线性关系,δD值也存在一定的海拔效应,但并不显著。最终研究表明,位于半干旱地区的哈思山山区的水文过程十分复杂,泉水流量影响因素较多。     

新疆内陆干旱区水资源的可持续利用

随着可持续发展理念的深入,有关水资源及其开发利用的很多问题值得进一步研究.摸清水资源及其开发利用存在的主要问题,了解水资源的开发潜力,是实现水资源可持续利用的前提和基础.从整体上分析了目前新疆内陆干旱区水资源及其利用存在的主要问题及开发利用潜力,提出了可持续发展理念下的水资源开发利用对策.