全球气候变化下陆地生态系统的适应性是当前科学研究关注的主题之一,了解生态系统如何响应及影响全球气候变化有利于人类对未来生存环境的预测和适应。生态系统中不同来源水分对植物生长相对贡献决的大小一定程度上决定了生态系统对气...全球气候变化下陆地生态系统的适应性是当前科学研究关注的主题之一,了解生态系统如何响应及影响全球气候变化有利于人类对未来生存环境的预测和适应。生态系统中不同来源水分对植物生长相对贡献决的大小一定程度上决定了生态系统对气候变化的响应方式、程度和响应结果,因此跟踪和分析植物利用水分的来源是制定全球气候变化对策的一个重要研究内容。本文介绍了稳定氢氧同位素技术研究历史及其在定量区分植物利用水分的来源研究中的应用原理与具体方法。由于土壤水分在被植物根系吸收及随后沿导管向上传输的过程中,与外界环境不发生水分交换,因此不存在同位素的分馏过程,所以植物茎木质部水分同位素组成能反映出植物利用的来源水分同位素信息。通过比较植物茎木质部水分与植物利用的不同来源水分同位素值,利用二项或三项分隔线性混合模型(two-orthree-compartment linear mixing model),可以估算出植物对不同来源水分的相对使用量。而由于植物叶片水分同位素组成受到周围环境的温度、湿度、降雨和土壤水分的异质性等许多因素的影响,通过比较分析植物茎木质部水分和叶片水分同位素组成的差异可以得到植物周围环境的气候信息。植物利用水分的来源存在显著的季节性差异,并且,不同生活型植物在利用水分来源上存在明显不同。植物根系的分布及根深是决定植物利用水分来源的一个重要的因素,表层和深层根系的相对分布及其活性影响着植物吸收水分的范围。当然,利用线型分隔混合模型定量区分植物利用水分的不同来源,还有许多值得改进的地方,而且,尽管稳定同位素技术在植物科学中的应用正迅速发展起来,但利用稳定氢氧同位素来分析环境因素对植物影响的研究还只是刚刚展开,还有许多方面值得去进一步探索。展开更多
"两个水世界"的假设(two water worlds hypothesis,TWW)认为,土壤中存在两个相互独立且功能不同的水库,束缚水库用于植物生存生长,移动水库补给河川径流及地下水。该假设区别于传统水文模型中一个土壤水库的理论,对构建新的..."两个水世界"的假设(two water worlds hypothesis,TWW)认为,土壤中存在两个相互独立且功能不同的水库,束缚水库用于植物生存生长,移动水库补给河川径流及地下水。该假设区别于传统水文模型中一个土壤水库的理论,对构建新的水文模型意义重大。目前,TWW假设的理论基础及形成条件仍不明确,尤其国内研究尚不多见。因此,本文总结了TWW假设的研究现状、判别方法、争议点以及未来的研究方向。目前,关于TWW假设的研究结果分为3种:支持、部分支持以及拒绝该假说,所有的评估方法都是基于氢、氧同位素(2H,18O)方法实现的,如直接比较法、降水交结点法、降水残差法和降水偏移法等。束缚水与移动水同位素样品的代表性以及同位素技术的局限性可能是产生不同结果的重要原因,发展不同于稳定同位素手段的方法是未来研究的一个重要方向。另外,该假设的理论基础尚不清楚是当前面临的最关键的科学问题。TWW假设涉及到降水、土壤和植被三者耦合所形成的连续的生态水文过程,多学科融合、多尺度评估、多因素分析是深入研究该假设的有效途径,也将是水文学与生态学领域的重要研究方向。展开更多
文摘全球气候变化下陆地生态系统的适应性是当前科学研究关注的主题之一,了解生态系统如何响应及影响全球气候变化有利于人类对未来生存环境的预测和适应。生态系统中不同来源水分对植物生长相对贡献决的大小一定程度上决定了生态系统对气候变化的响应方式、程度和响应结果,因此跟踪和分析植物利用水分的来源是制定全球气候变化对策的一个重要研究内容。本文介绍了稳定氢氧同位素技术研究历史及其在定量区分植物利用水分的来源研究中的应用原理与具体方法。由于土壤水分在被植物根系吸收及随后沿导管向上传输的过程中,与外界环境不发生水分交换,因此不存在同位素的分馏过程,所以植物茎木质部水分同位素组成能反映出植物利用的来源水分同位素信息。通过比较植物茎木质部水分与植物利用的不同来源水分同位素值,利用二项或三项分隔线性混合模型(two-orthree-compartment linear mixing model),可以估算出植物对不同来源水分的相对使用量。而由于植物叶片水分同位素组成受到周围环境的温度、湿度、降雨和土壤水分的异质性等许多因素的影响,通过比较分析植物茎木质部水分和叶片水分同位素组成的差异可以得到植物周围环境的气候信息。植物利用水分的来源存在显著的季节性差异,并且,不同生活型植物在利用水分来源上存在明显不同。植物根系的分布及根深是决定植物利用水分来源的一个重要的因素,表层和深层根系的相对分布及其活性影响着植物吸收水分的范围。当然,利用线型分隔混合模型定量区分植物利用水分的不同来源,还有许多值得改进的地方,而且,尽管稳定同位素技术在植物科学中的应用正迅速发展起来,但利用稳定氢氧同位素来分析环境因素对植物影响的研究还只是刚刚展开,还有许多方面值得去进一步探索。
文摘"两个水世界"的假设(two water worlds hypothesis,TWW)认为,土壤中存在两个相互独立且功能不同的水库,束缚水库用于植物生存生长,移动水库补给河川径流及地下水。该假设区别于传统水文模型中一个土壤水库的理论,对构建新的水文模型意义重大。目前,TWW假设的理论基础及形成条件仍不明确,尤其国内研究尚不多见。因此,本文总结了TWW假设的研究现状、判别方法、争议点以及未来的研究方向。目前,关于TWW假设的研究结果分为3种:支持、部分支持以及拒绝该假说,所有的评估方法都是基于氢、氧同位素(2H,18O)方法实现的,如直接比较法、降水交结点法、降水残差法和降水偏移法等。束缚水与移动水同位素样品的代表性以及同位素技术的局限性可能是产生不同结果的重要原因,发展不同于稳定同位素手段的方法是未来研究的一个重要方向。另外,该假设的理论基础尚不清楚是当前面临的最关键的科学问题。TWW假设涉及到降水、土壤和植被三者耦合所形成的连续的生态水文过程,多学科融合、多尺度评估、多因素分析是深入研究该假设的有效途径,也将是水文学与生态学领域的重要研究方向。
