SPAC界面水分通量调控理论及其在农业节水中的应用

提出了农田五水(降水、土壤水、地表水、地下水与作(植)物水)的系统概念,讨论了SPAC(土壤-植物-大气)系统中水分运动过程.内容包括SPAC界面水分通量.基于SPAC界面水分耗散与调控研究,提出了农艺节水模式与应用效果.旨在推进农业节水中应用低成本高效益的农艺节水理论与技术.     

SPAC界面水分通量调控理论及其在农业节水中的应用

提出了农田五水(降水、土壤水、地表水、地下水与作(植)物水)的系统概念,讨论了SPAC(土壤-植物-大气)系统中水分运动过程.内容包括SPAC界面水分通量.基于SPAC界面水分耗散与调控研究,提出了农艺节水模式与应用效果.旨在推进农业节水中应用低成本高效益的农艺节水理论与技术.     

土壤和河流沉积物吸附三价铬过程中的铬同位素分馏(英文)

沉积岩的铬同位素组成已被广泛应用于重建地质历史时期大气氧气含量的波动。这一指标的一个基本前提是自然环境中铬同位素分馏只发生在六价铬与三价铬的氧化还原转化过程中。但是，对非氧化还原过程中的铬同位素分馏行为目前仍然不清楚。本文通过模拟实验发现三价铬被土壤和河流沉积物吸附这一非氧化还原过程也会造成明显的铬同位素分馏。这一过程的铬同位素分馏系数(-0.06‰至-0.95‰,表示为103lnα)要小于氧化还原过程中的。结合前人对于有机配体溶解三价铬过程伴随的非氧化还原铬同位素分馏的研究结果，本文认为沉积岩中观测到的系统性的非常偏正的铬同位素记录可以被解释为大气氧化事件，但是在某些地质时代观测到的较弱的偏正铬同位素记录可能是由于非氧化还原过程造成的，应谨慎解译数据。     

植物根系吸水模型的研究进展

土壤—根系系统是SPAC水分连续体中重要的子系统。现有的根系吸水模型大致可以分为微观模型和宏观模型。分析了根系吸水模型的发展趋势,指出必须注重根系机理和根系结构的研究,并修改和完善植物根系吸水模型,使之成为多种农业活动的理论基础。     

用树轮碳同位素年序列重建大气二氧化碳浓度

大气圈ＣＯ２浓度及其同位素组成是不断变化的。植物在同化大气ＣＯ２过程中产生碳同位素分馏,因此,树轮中稳定碳同位素比值（＾１３Ｃ／＾１２Ｃ）不仅是重建古气候的工具,也是过去大气ＣＯ２浓度变化的敏感指标器。利用采自浙江西天目山的两株柳杉树轮稳定碳同位素（δ＾１３Ｃ）组成年序列,对１９世纪中叶以来大气ＣＯ２浓度变化进行重建,其重建值与大气ＣＯ２浓度的实测值较吻合。     

土壤中非传统稳定同位素研究进展

过去十几年来,非传统稳定同位素在地球表生环境中的应用得到广泛关注.土壤处于地球表层特殊的空间位置,与其他各圈层不间断地进行物质和能量交换.结合已有的相关研究,本文对非传统稳定同位素在土壤中的分馏行为和重要应用潜力进行了论述,重点以Mg,Fe,Si和Hg等元素同位素为代表,从风化和成土过程、营养元素在植物-土壤之间的循环及重金属污染三个方向阐述土壤基础研究存在的重要科学问题.简要总结了近几年的研究现状,指出目前土壤中非传统稳定同位素值得深入研究的方向.非传统稳定同位素在土壤研究中的应用,是将稳定同位素地球化学与土壤学、环境生态学等学科交叉与融合的典型范例,是土壤学科发展的一个重要趋势.     

土壤—植物—大气复合系统内水热迁移特性

通过对非饱和土壤内部热、水、气耦合迁移特性，植物根系吸水特性及植物蒸腾的描述，建立了反映土壤－植物－大气复合系统内温度，水分，含气量等的动态变化过程的一般数学模型。作为一个算例，还用该模型对利用地下多孔埋管引入了冷凝水来加热和灌溉土壤的效果进行数值模拟。     

城市污水不同土地处理条件下土壤-作物系统中氮净化模拟模型与模拟分析

通过温室条件下冬小麦不同种植方式、污水不同土地处理状态下水氮运移吸收和净化过程模拟试验,分析了作物生长、根系生长与分布、根系对水分氮素吸收规律以及根系竞争吸收与土壤中水、氮含量的关系,以及氮净化规律等．在此基础上,建立了作物生长→根系生长与分布→根系吸水、吸氮→土壤中水氮运移转化→作物生长循环计算联合模型．以模拟试验为背景,用数值模拟分析了城市污水不同水氮土地处理条件下作物生长与土壤─作物系统中水氮运移吸收转化过程和土壤中氮净化机理．为建立环境地学工程的分支模型──污水土地处理控制模型提供了基础模拟计算方法．     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

喀斯特峰丛洼地3个建群树种“植物-凋落物-土壤”系统氮同位素特征

以喀斯特峰丛洼地3种常见次生林及其建群树种为研究对象,测定3种林分建群种的不同器官及凋落物、土壤的氮含量及氮同位素丰度值(δ¹⁵N),探讨植物-凋落物-土壤氮含量及稳定氮同位素组成变化及内在联系。结果显示：3种次生林建群种植物中叶片氮含量最高,茎的氮含量最低,3种次生林建群树种叶片氮含量均显著高于掉落物和土壤氮含量,0～30 cm土壤氮含量显著高于30～90 cm土壤氮含量,土壤养分主要集中于表层土壤;白栎、栓皮栎和光皮桦器官中δ¹⁵N变化范围分别为-2.82‰～14.94‰、-1.37‰～9.35‰和-4.39‰～26.06‰,3种建群种器官间氮同位素组成均表现出显著差异(P<0.05);3种建群种群落表层土壤δ¹⁵N差异显著,3种林分中0～30 cm土壤δ¹⁵N均显著低于30～60 cm和60～90 cm的土壤,δ¹⁵N可能是这些群落土壤氮循环过程中的敏感指标,光皮桦叶片氮含量略大于白栎和栓皮栎,光皮桦林土壤表层δ¹⁵N大于白栎林和栓皮栎林,光皮...     

同位素水文学的若干回顾与展望

从降水径流、非饱和带水分运移、地下水来源及年龄测定、古洪水研究等方面回顾了同位素水文学研究的现状,认为同位素示踪技术可以从更微观的角度研究径流形成、流域汇流过程中的水分转换关系等;概述了河海大学近年来在同位素水文学研究方面的相关进展,指出其研究主要包括同位素水文数学模型、平原区同位素径流组分划分试验、同位素在地下水中的应用、"引江济太"水量分配、流域氮源示踪等方面。在综述同位素水文学研究进展基础上,对当前同位素水文学研究存在的问题进行了分析,并对同位素方法在水文学中的应用前景进行了展望。     

The genesis of H2S in the Weiyuan Gas Field, Sichuan Basin and its evidence

The Sinian Dengying Formation gas pool in Weiyuan is the oldest large-scale sulfur-bearing gas field in China, which has a H2S content ranging from 0.8% to 1.4%. The Cambrian Xixiangchi Formation gas pool discovered recently above the Dengying Formation contains gas geochemical behaviors similar to those of Dengying Formation but different in sulfur isotopes of H2S. Investigations show that though these two Sinian and Cambrian gas pools are separate ones, they share the same Cambrian source rock. The higher dry coefficient, heavier carbon isotopes, sulfur isotopes of sulfide, lower filling of gas pools, formation water characteristics, reservoir properties and H2S distribution, indicate that H2S in both the Sinian and Cambrian gas pools originates from TSR. The sulfur isotopes of sulfates have shown that H2S was formed in respective pools, namely hydrocarbons charged into the pools reacted with the Dengying Formation and the Xixiangchi Formation gypsum （TSR）, respectively, to form H2S. Compared with sulfur isotopes of sulfates in each pool, δ^34S values of H2S are 8‰ lighter for the Dengying Formation pool and 12‰ lighter for the Xixiangchi Formation pool, respectively, which is attributed to the difference in temperatures of TSR occurrence. The reservoir temperature of the Xixiangchi Formation pool is about 40℃ lower than that of the Dengying Formation pool. Temperature plays a controlling role in both the sulfur isotopic fractionation and amounts of H2S generation during TSR.     

美国Wallapai矿区Mineral Park斑岩型矿床早期矿脉中硬石膏的氧同位素组成

本文报道了美国亚利桑那Wallapai矿区Mineral Park斑岩型矿床早期矿脉(AM和AC)中硬石膏的氧同位素组成,依据包体均一温度及硫同位素温度计算成矿溶液的δ~(12)O值(纯水),运用同位素分馏理论讨论AM和AC矿脉成矿溶液的来源和演化。     

埋藏古木树轮碳、氢、氧同位素研究与古气候重建

树轮作为自然档案的一种,其同位素研究对探讨全球气候和环境变化具有重要的意义.文章系统地介绍了树轮碳、氢、氧同位素的分馏原理, 研究方法以及纤维素的提取等.研究表明,树轮同位素作为环境变化的示踪剂,是古环境再造和了解现代环境气候变化的一个强有力工具.尤其是在过去全球变化(PAGES)研究中,埋藏古木纤维素中的碳、氢、氧同位素分析已成为环境演化研究的主要量化手段.另外,对于中国这样典型的季风气候国家,开展树轮稳定同位素随季节性变化的研究具有重要的意义. 我国在树轮研究方面起步较晚,研究方法和研究内容上也比较简单,还存在不小差距,既要进一步积累基础资料,又要做区域对比,加强与相关学科的交叉研究.     

天津地区大气降水中氢氧稳定同位素特征及影响因素研究

依据国际原子能机构(IAEA)提供的天津地区1988~2001月降雨和同位素资料,分析了该地区大气降水的稳定同位素的组成和变化以及主要影响因素.天津大气降水线与我国东部季风区的局地大气降水线方程较为接近.大气降水同位素组成变化中的温度和降水效应较小,主要受季风以及季节水汽来源不同的影响,有显著的季节效应.     

镁同位素研究进展及在沉积地质学中的应用前景

Mg同位素作为一种新的稳定同位素研究手段,正日益显示出其潜在的研究价值。从Mg同位素在地球各主要储库中以及各主要地质体中的分布,到Mg同位素的各种分馏机理,近期的研究工作都取得了巨大的进展,尤其是Mg同位素在地表的分布行为的控制因素及其在各碳酸盐矿物之间的分馏作用机理研究。     

稻叶分段硅同位素组成及硅、钾、钠、钙、镁分布特征

 稳定性硅同位素在植物体内的组成模式对研究硅生物循环、植物硅积累的机理具有重大意义。通过水培试验,研究了成熟期水稻叶内硅同位素组成及Si、K、Na、Ca和Mg营养元素的分布情况。试验结果表明,将水稻叶沿长轴按叶鞘、叶片基段、叶片中段和叶片顶段4部分划分后,各段的Si质量分数和δ³⁰Si值都存在显著差异,并呈现从叶下部到上部逐渐增加的一致趋势。在测定的其它营养元素中,只有Ca在水稻叶中的分布与Si类似,K和Na在叶鞘中的质量分数高于叶片,Mg在叶不同部位质量分数没有显著差异。本试验中水稻叶不同部位δ³⁰Si值变化范围是-0.25%～0.23%,超出了目前已知陆生植物样品δ³⁰Si值的变化范围（-0.17%～0.25%）。试验结果显示了水稻叶内硅分布主要受蒸腾作用的影响,硅同位素在叶中的分馏属于同位素动力学分馏。     

Applications of stable isotopes to study plant-animal relationships in terrestrial ecosystems

As natural tracers, stable isotopes have been extensively used in plant physiological, ecological and environmental research. Recently, animal physiological ecologists have also applied stable isotope techniques to study plantanimal relationships. The isotopic compositions of animal body generally reflect and integrate their diets over a time period ranging from hours to years to the lifetime of an individual. When animal living habitat changes or animals move to a new environment, the animal isotopic compositions will shift accordingly. Thus, stable isotope signatures of an animal can truly reflect its food sources, habitat, distribution and movement patterns during a given time period. Moreover, by analyzing animal-tissue isotopic compositions at different temporal scales, we can improve our understanding of animal adaptation to environmental changes. Stable isotope technique also provides an ideal tool to study animal foodweb relationship and community structure because of isotopic fractionation during the processes of nutrient assimilation by animals. Stable isotope technique can continuously measure animal trophic position in a foodweb, which can eventually reveal the predator-prey relationship and its role in determining matter balance and energy flow in the entire ecosystem. Stable isotope technique has been one of the most important and efficient tools in studying plant-animal relationship. In this paper, we first review recent advances in the application of stable isotope techniques to plant-animal relationship research then evaluate their advantages and disadvantages, and finally discuss some future directions associated with stable isotope applications to plant-animal relationship research.     

Temperature-induced fractionation of oxygen isotopes of diatom frustules and growth water in Lake Sihailongwan in Northeast China

Diatom oxygen isotopes have been widely applied in quantitative reconstruction of the paleoclimate and paleoenvironment, but have rarely been reported in China. In the present study, Lake Sihailongwan in Northeast China was selected for detailed investigation of oxygen isotopic fractionation between diatom frustules and lake water induced by growth temperature. This study involved a 2-year period of field monitoring of the lake water temperature at multiple depths and biweekly collections of traps for both sediment and water at shallow and bottom depths (7 and 49 m below the lake surface, respectively), diatom separation and purification of the trap sediments, and oxygen isotope measurement for diatom silica and lake water samples. The conditioned experiment conducted herein demonstrated that the laboratory device, methods and techniques used in this study were capable of generating reliable data for the typical oxygen isotope composition of diatom frustules. The data obtained revealed a prominent linear relationship between the oxygen isotope composition of the modern diatom and lake temperature during growth. The fractionation coefficient was about −0.185‰/°C−0.238‰/°C in the temperature range of 3.6–24°C, which is consistent with the observations from various aquatic environments and laboratory culture with different diatom taxa. These findings provide strong support for the dominant control of the growth temperature on the oxygen isotope fractionation between the diatom frustules and ambient water. A notable difference in the fractionation coefficient was observed between the surface and bottom diatom oxygen isotopes, suggesting that various depositional processes and taphonomic effects influenced the surface and bottom trap samples. Another factor leading to this difference may be that enrichment by evaporation and dilution by rainfall have a stronger influence on the surface. Overall, the results presented here demonstrate significant progress in evaluation of diatom oxygen isotopes in China and draw attention to the differences between surface and bottom diatom oxygen isotope compositions.