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- 基于土壤-植物-大气连续体水势梯度的温室水分管理决策系统
- 本发明公开了基于土壤‑植物‑大气连续体水势梯度的温室水分管理决策系统，包括数据采集模块、土壤水势传感器、叶片水势传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、净辐射传感器、水分管理决策模块、输入输出模块、键盘、显示器、供电模块...
- 杜清洁肖怀娟陈春林王吉庆李娟起李猛
- 基于稳定同位素方法的祁连山东段青海云杉林土壤—植物—大气连续体研究
- 了解土壤-植物-大气连续体不同水体氢氧稳定同位素组成特征,对于揭示区域水文过程和水循环机制具有重要意义。本研究在2018年-2019年的5月至10月野外监测采样、室内实验的基础上,结合Iso Source模型,对祁连山东...
- 王雪
- 关键词：氢氧稳定同位素土壤-植物-大气连续体
- 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
- 2023年
- 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δ^(2)H随深度增加而偏负,枝条水δ^(2)H与土壤水接近,但叶片水δ^(2)H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合法的土壤水MTT均自表层向深层增加,其中,前者的变化范围较小,后者的变化范围较大;线性混合模型中枝条水MTT比叶片水少2.4 d,而正弦波拟合法中枝条水MTT比叶片水多87.4 d。两种模型模拟结果的差异可能与“新水”的定义、结果不确定性和蒸发分馏效应等有关。本研究结果将有助于理解亚热带季风区SPAC水分运移与消耗过程,并可为农业生产和水资源管理提供理论依据。
- 李嘉洁章新平肖雄张赐成王锐戴军杰罗紫东刘娜
- 关键词：土壤-植物-大气连续体稳定同位素
- 基于土壤-植物-大气连续体水势梯度的温室水分管理决策系统
- 本发明公开了基于土壤‑植物‑大气连续体水势梯度的温室水分管理决策系统，包括数据采集模块、土壤水势传感器、叶片水势传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、净辐射传感器、水分管理决策模块、输入输出模块、键盘、显示器、供电模块...
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- 黄金梨土壤-植物-大气连续体界面水分特征被引量：4
- 2021年
- 开展土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水分及水势特征分析,对于揭示植物水分状况对环境变化的响应机制具有重要意义。在喀斯特区黄金梨果实膨大期间对大气、植物、土壤进行水分和水势的连续定点监测与分析。结果表明:光合有效辐射、饱和水汽压差、空气温度与植物茎流、土壤水势表现出明显的一致性。0~15 cm土层的土壤水势对SPAC界面的响应更明显,植物茎流昼夜差异显著,植物水势表现早晚高中午低的“单峰型”变化,表现为明显的“午休”和“夜间补偿流”现象。植物水势与大气水势的关系无明确边界,但存在缓冲区,大气水势对植物水势的驱动存在阈值效应,阈值点为大气水势=-62 MPa;植物茎流与土壤水势呈分段线性关系。植物-土壤界面水势梯度和植物-大气界面水势梯度对土壤体积含水量的响应一致,植物-土壤界面水势梯度对土壤水势的响应较植物-大气界面水势梯度明确。研究发现,黄金梨植物水势最低值达-2.94 MPa,具有良好的耐旱性,当土壤水势<-0.23 MPa(土壤体积含水量=0.26)时,植物-土壤界面水势梯度趋于平稳,呈现出阈值效应。
- 余逍李开萍刘子琦李渊申海婷
- 关键词：土壤-植物-大气连续体水势茎流黄金梨
- 典型林区水分氢氧稳定同位素在土壤-植物-大气连续体中的分布特征被引量：17
- 2021年
- 土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水循环是水文学和生态学研究的重要内容,氢氧稳定同位素在不同水体中组成特征的差异可以指示水分循环过程。本研究通过分析成都平原区亚热带常绿阔叶林中降水、土壤水、植物水的同位素组成,探讨SPAC系统中水分的氢氧稳定同位素演化特征,揭示区域水循环不同界面过程。结果表明:研究区雨季大气降水线方程为:δD=7.13δ^(18)O+2.35(R^(2)=0.99),土壤蒸发线方程为:δD=6.98δ^(18)O-0.32(R^(2)=0.92)。在降水→土壤水→植物水的界面水输送过程中,氢氧同位素逐渐富集。浅层土壤(0~35 cm)水δ^(18)O受降水的直接影响,响应关系明显,中深层土壤(35~100 cm)水则相对稳定。观测期间,植物木质部水同位素比土壤水略微富集,说明水分在植物体内输送过程中可能通过韧皮部或树皮发生轻微蒸发或蒸腾。采用直接相关法初步估计植物对不同土层土壤水的利用情况,樟树主要利用中层土壤水,构树主要利用浅层土壤水,金星蕨因根系分布浅更倾向于利用浅层土壤水和植物截留的降水。与金星蕨相比,樟树和构树的叶片水分蒸发和同位素动力分馏程度更强。
- 李雨芊孟玉川宋泓苇杜成鸿向淇云
- 关键词：土壤-植物-大气连续体氢氧稳定同位素水文过程
- 亚热带针阔混交林土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水稳定同位素特征被引量：9
- 2021年
- 为揭示亚热带湿润地区森林系统内部的水文过程,通过分析长沙地区针阔混交林内降水、土壤水、樟树(Cinnamomum camphora)和刺杉(Cunninghamia lanceolate)茎杆水与叶片水中稳定同位素组成,并结合相关环境因子,分析了亚热带地区水分在森林系统(SPAC)内部转换过程中稳定同位素的变化特征及其影响因素。结果表明:研究区降水、土壤水和樟树、刺杉茎杆水中δ^(18)O均表现出在湿润期(10月至次年6月)偏正,在干旱期(7—9月)偏负的季节变化趋势。其中,林下土壤水中δ^(18)O随深度的增加季节变化逐渐减小。与茎杆水中δ^(18)O明显的季节变化不同,在湿润期和干旱期典型晴日樟树与刺杉茎杆水中δ^(18)O不存在明显的日内变化。相较于茎杆水中δ^(18)O,樟树和刺杉叶片水中稳定同位素既存在明显季节变化也存在明显的日内变化。在湿润期内,两种植物叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL(叶片水同位素富集程度)均大于干旱期两种植物叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL,叶片水线(LWL)的斜率则小于干旱期两种植物LWL的斜率。在湿润期典型晴日内,樟树和刺杉叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL明显大于干旱期典型晴日内叶片水中δ^(18)O、Δ^(18)OL,LWL的斜率则小于干旱期典型晴日内两种植物LWL的斜率。基于Δ^(18)OL与各气象因子的相关性分析得到,在季节变化上,相对湿度、太阳辐射和饱和水汽压差是影响樟树和刺杉叶片水中稳定同位素富集程度的主要因子;在日内变化上,温度、相对湿度和饱和水汽压差对两种植物叶片水中稳定同位素富集程度影响最大。
- 王锐章新平戴军杰罗紫东贺新光关华德
- 关键词：土壤水
- 土壤水分对黄土区苹果园土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水势梯度的影响被引量：13
- 2020年
- 开展土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水势变化的联动分析对于揭示植物水分状况对环境变化的响应机制有重要意义。在黄土高原苹果园对果树生长季大气水势(Ψair)、木质部水势(Ψstem)、土壤水势(Ψsoil)进行连续监测与分析。结果表明:苹果树在生长季的日平均Ψstem为-0.57 MPa,在-0.24^-2.0 MPa间变化。苹果树SPAC连续体中水势梯度(Ψsoil:Ψstem:Ψair)平均为1∶9.8∶1155,其中植-土界面的水势梯度(Ψstem:Ψsoil)与土壤体积含水率(VWC)间呈极显著的线性正相关关系,Ψstem与Ψsoil间呈良好的线性关系,且相关性强于Ψstem与Ψair间的相关性。当Ψsoil<-0.08 MPa(VWC=17%,约为田间持水量的0.56倍)时,Ψstem对Ψsoil变化响应的敏感性明显降低,气-植界面的水势梯度(Ψair:Ψstem)与Ψsoil间由无明显关系转变为紧密的线性相关关系(R2=0.93)。Ψair对Ψstem的驱动存在阈值效应,在Ψair降到-69 MPa前,Ψstem日变化幅度随Ψair增加而增加,之后呈下降趋势。土壤含水率降低引起苹果树水势、SPAC各界面上的水势梯度明显下降,且在土壤含水率降至约17%时存在阈值效应。研究结果为理解树木水分状况对土壤、大气干旱的响应机制提供了重要依据。
- 党宏忠却晓娥冯金超王檬檬陈帅
- 关键词：黄土高原
- 嘉兴市化工区土壤-植物-大气连续体硫氟含量水平变异特征被引量：3
- 2017年
- 采用典型设点调查法对嘉兴市北部化工区污染源正西方向上3条样带(分别距污染源100、600和1 200 m)和无污染区(距污染源8 000 m)的土壤、28种绿化树种叶片和空气进行取样分析,以明确该区域土壤-植物-大气连续体(SPAC)硫、氟含量在水平方向上的变异特征。结果表明:土壤硫质量分数随水平距离增加而减少,而土壤氟质量分数先增加后减少;表层土壤硫质量分数最高(0.036%),而20 cm深处土壤氟质量分数最高(35.7 mg?kg^(-1))。乔木、小乔木和灌木叶片硫浓度均随水平距离增加而降低,但叶片氟浓度先增加后降低;各样带上乔木叶片硫浓度均高于小乔木和灌木,而氟浓度则比较接近,灌木叶片硫、氟浓度在水平方向上的变异均大于乔木和小乔木。空气中SO_2质量浓度峰值(0.176 mg?m^(-3))出现在100 m样带上,随水平距离增加而持续减小,但HF质量浓度的峰值(1.487μg?m^(-3))出现在600 m样带上,二者浓度呈现不同的水平变异特征。对土壤、树木叶片和空气硫、氟含量的相关性分析表明:空气中的SO2和HF可能是土壤中的硫和氟的主要来源,凋落物的贡献次之。总体上,研究区SPAC系统硫、氟含量水平变异特征是统一的,3种介质通过相互作用共同调节SPAC系统硫、氟的动态平衡。对于SPAC系统硫、氟含量水平变异特征的认识有利于更好地控制城市工业区硫、氟污染,采取相应的土壤和植物修复措施,营造更加美好的城市生态人居环境。
- 颉洪涛顾沈华刘丽月吴小双虞木奎
- 关键词：SPAC环境修复
- 北京土石山区水分在土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的稳定同位素特征被引量：14
- 2017年
- 氢氧稳定同位素是广泛存在于自然界水体中的环境同位素,其在不同水体中组成特征的差异可以指示水分循环过程及植物用水机制.本研究在北京山区选取了两种主要的绿化树种——常绿针叶林侧柏和落叶阔叶林栓皮栎为研究对象,通过对降水、土壤水、泉水、植物茎干水和叶片水同位素的变化特征进行分析,讨论了水分在大气-土壤-植物连续体中的运动过程.结果表明:研究区大气降水线方程为δD=7.17δ^(18)O+1.45(R2=0.93),土壤蒸发线方程为δD=3.85δ^(18)O-38.02(R^2=0.76),降水入渗补给土壤水的过程中存在一定程度的蒸发分馏.在不同季节,降水、土壤水和泉水δD和δ^(18)O值变化规律不同;雨季,δD和δ^(18)O平均值大小为降水>地下水>土壤水,降水和土壤水共同补充地下水;旱季,δD和δ^(18)O值大小排序为降水>土壤水>地下水,降水和地下水都对土壤水有贡献.侧柏和栓皮栎年内茎干水分δD和δ^(18)O的拟合线性方程分别为δD=5.03δ^(18)O-30.78和δD=3.0δ^(18)O-48.92,栓皮栎利用的土壤水分相对于侧柏更加富集,其水分来源深度更浅.栓皮栎叶片水分同位素变化特征相对于侧柏对大气微环境的反应更加敏感,且其叶片水分蒸发和同位素动力分馏程度更强,但是它们对环境条件的变化反应一致.
- 邓文平章洁张志坚胡少昌郭锦荣刘苑秋孔凡前张毅
- 关键词：水分循环同位素侧柏栓皮栎
