稳定同位素生态学专栏

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1. ¹⁵N稳定同位素技术在陆地生态系统生物固氮研究中的应用

陈美凤, 高英志

应用生态学报 2025, 36 (7): 1952-1960. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202507.010

摘要（240）

PDF（pc）（1006KB）（59）

生物固氮(BNF)是陆地生态系统氮素的重要来源,准确估算生物固氮速率对精确量化大气氮输入自然生态系统的总氮量至关重要。¹⁵N自然丰度法常用于测定野外共生和联合固氮植物的固氮速率,但高度依赖参考植物的选择。¹⁵N稳定同位素标记技术不仅能精确测定共生、自生和联合型3种类型的固氮速率,还有助于深入研究生物固氮策略、氮转移过程以及根瘤与宿主之间的碳氮交换关系。其中¹⁵N同位素稀释法主要用于植物固氮研究,而¹⁵N稳定同位素探针技术尽管操作繁琐且成本较高,但通过标记DNA或RNA能用于固氮微生物的功能研究以及有效测定非共生微生物固氮速率。¹⁵N稳定同位素技术的发展能为生物固氮研究提供强有力的技术保障。

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2. 喀斯特地区不同土地覆被下土壤水氢氧稳定同位素变化特征

赵露, 胡运迪, 周忠发, 赵敏, 黄正周, 张宇超, 张越青

应用生态学报 2025, 36 (7): 1961-1970. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202507.018

摘要（206）

PDF（pc）（3031KB）（25）

研究喀斯特地区不同土地覆被下土壤水氢氧稳定同位素变化特征,有利于理解土壤水的入渗和运移过程,以及不同土地覆被对水文过程的影响,为区域水资源利用和生态环境建设提供理论依据。本研究通过定期野外采样和室内试验,获取了2021年5月—2022年4月贵州普定喀斯特生态站大气降水和大型水-碳通量模拟试验场4种不同土地覆被(裸土地、耕地、草地、灌木地)下0～50 cm剖面土壤水氢氧同位素数据,对比分析了降水和4种土地覆被下10、25和45 cm土壤水的氢氧稳定同位素变化特征。结果表明: 1)降水δ²H、δ¹⁸O和水线氘差(lc-excess)值变化特征相似,均为夏季低冬季高,季节变化特征明显。普定大气降水线方程为:δ²H=8.49δ¹⁸O+16.65(r²=0.98),其斜率和截距均大于全球大气降水线,表征了该地暖湿的季风气候特征。2)土壤水主要由降水补给,土壤水δ¹⁸O夏季低冬季高,且在10 cm处表现最明显。3)4种土地覆被下10 cm处土壤水受降水补给和蒸发的影响最大,稳定同位素变化范围最大,δ¹⁸O重同位素最富集,lc-excess值最小;其次是25 cm处土壤水,最后是45 cm处土壤水。4)4种土地覆被lc-excess值为:草地(-13.27‰)＞灌木地(-14.54‰)＞耕地(-15.67‰)＞裸地(-19.92‰),对应的土壤水蒸发程度为:裸土地＞耕地＞灌木地＞草地。因此,土地覆被对水循环有重要影响,而lc-excess值可以有效反映蒸发作用。

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3. 不同林龄中间锦鸡儿各器官碳氮稳定同位素组成

王子钰, 徐婷婷, 张隆安, 魏庐潞, 张静, 马飞

应用生态学报 2025, 36 (7): 1971-1979. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202507.014

摘要（207）

PDF（pc）（1992KB）（32）

深入了解不同林龄中间锦鸡儿各器官碳氮稳定同位素自然丰度(δ¹³C和δ¹⁵N)及碳氮比(C/N)的变化特征,揭示其随年龄序列的变化规律,可为中间锦鸡儿衰退的生理生态机制和可持续利用提供科学依据。本研究以宁夏毛乌素沙漠南缘的荒漠草原区不同林龄(11、28、38、57年)中间锦鸡儿为研究对象,分析了不同器官(叶、枝、豆荚、种子)δ¹³C、δ¹⁵N和C/N的差异及影响因素。结果表明: 中间锦鸡儿δ¹³C、δ¹⁵N和C/N的变化范围分别为-27.54‰～-21.16‰、-2.39‰～3.02‰和7.02～45.16,且不同器官间δ¹³C、δ¹⁵N和C/N存在显著差异,δ¹³C表现为种子>枝条>豆荚>叶片,δ¹⁵N表现为叶片>种子>枝条>豆荚,C/N表现为豆荚>枝条>叶片>种子。随着林龄的增加,不同器官δ¹³C均呈显著降低趋势,而δ¹⁵N呈先上升后下降的变化趋势,C/N的变化趋势与δ¹⁵N相反。双因素方差分析表明,林龄和器官均显著影响中间锦鸡儿δ¹³C、δ¹⁵N和C/N。冗余分析显示,中间锦鸡儿δ¹³C主要受林龄影响,δ¹⁵N主要受单位叶面积氮含量(LN_area)和土壤pH的影响,C/N受LN_area和林龄的影响。中间锦鸡儿通过改变植物性状和资源利用效率之间的关系模式适应资源限制环境。

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4. 基于稳定同位素分析的高原鼠兔食性生态位

周睿, 王玉琴, 王宏生, 宋梅玲

应用生态学报 2025, 36 (7): 1980-1990. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202507.016

摘要（270）

PDF（pc）（3011KB）（33）

了解不同种群密度高原鼠兔的食性生态位特征,对正确认识高原鼠兔在草地生态系统中的功能和位置以及科学界定其危害具有重要意义。本研究以青藏高原高寒草甸不同种群密度的高原鼠兔为研究对象,采用贝叶斯稳定同位素质量平衡混合模型,分析了不同种群密度高原鼠兔4种组织的食性及其生态位特征,其中,肝脏和肌肉代表短期食性,毛发和骨骼代表长期食性。结果表明: 在低密度区,高原鼠兔肝脏、肌肉和毛发代表的食性主要包括莓叶委陵菜和矮火绒草等植物的地上部分,而骨骼代表的食性中矮嵩草的比例最高;在中等密度区,高原鼠兔肝脏和肌肉代表的盛草期食性主要包括莓叶委陵菜和黄花棘豆等植物的地上部分,而毛发和骨骼等代表的食性主要包括矮火绒草和矮嵩草等植物的地上部分;在高密度区,高原鼠兔肝脏代表的盛草期食性主要包括黄花棘豆和莓叶委陵菜等植物的地上部分,而肌肉、毛发和骨骼代表的食性主要包括细叶亚菊等植物的地上部分。不同种群密度高原鼠兔的食物选择策略差异较大,随着高原鼠兔种群密度逐渐增大,其栖息地食物资源可获得性降低,导致其种群采食策略由营养优先逐渐向可获得性优先转变。

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5. 地-气系统活性氮来源与转化的同位素示踪研究进展

宋韦, 刘学炎

应用生态学报 2024, 35 (9): 2362-2371. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202409.031

摘要（404）

PDF（pc）（3025KB）（61）

工业革命以来,人为活动导致活性氮的产生快速持续增加,造成了地表氮富集,诱发了一系列生态环境问题。稳定同位素是示踪物质来源和环境过程机制的有效手段之一。地表环境中活性氮化合物的氮同位素值整合了不同来源氮的同位素值和转化过程中的同位素分馏效应。因此,氮同位素组成可用于示踪地表氮素来源和循环过程,进而服务于地表活性氮减排策略的制定和地表氮富集的生态环境效应的评估。本文总结了氮同位素在大气系统活性氮来源、植物氮利用以及森林生态系统氮过程示踪中的研究进展,并对如何更加系统和准确地理解地表各圈层内以及圈层间的氮循环进行了展望。

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6. 青藏高原东南缘植物碳氧同位素对气候及植物生理的表征

曾慧, 杨蕊, 王翔, 吴琪, 王鹏, 陈果, 唐晓鹿, 裴向军

应用生态学报 2024, 35 (4): 867-876. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.012

摘要（397）

PDF（pc）（2504KB）（76）

为探究青藏高原东南缘植物纤维素碳氧同位素组成与气候因子和植物生理指标间的关系,本研究以该区相似纬度、不同经度的8个样地植物为研究对象,通过分析植物叶片纤维素中δ¹³C、δ¹⁸O、分馏值(Δ¹³C、Δ¹⁸O)和水分利用效率(WUE)及环境因子特征,探讨青藏高原东南缘植物碳氧同位素随海拔和经度变化的规律,揭示其对不同环境及植被生理的指示程度,同时采用碳氧双同位素半量化模型,揭示研究区植物在不同环境下的生理适应机制。结果表明: 植物纤维素Δ¹³C、Δ¹⁸O均随着海拔和经度的增加而减小,Δ¹³C受经度的影响较大,而Δ¹⁸O更易受到海拔变异的影响;Δ¹³C、Δ¹⁸O与温度(TEM)、降雨量(PRE)、潜在蒸散发(PET)、相对湿度(RH)呈显著正相关,其中PRE为Δ¹³C的主导气象因子,RH为Δ¹⁸O变异的主导气象因子。WUE随海拔和经度的升高而增加,且与Δ¹³C不同,WUE与海拔的相关性比与经度的相关性更高。碳氧联用模型预测表明,随着降雨和相对湿度的增加,植物气孔导度(g_s)和最大净光合同化速率(A_max)减小,随着海拔和经度的增加,植物g_s和A_max增加。有机物碳氧同位素联用可为青藏高原东南缘的气候追溯及植被生理研究提供更多的环境与气体交换信息。

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7. 青藏高原东缘不同植被类型下草本植物叶片碳氮稳定同位素差异及其驱动因素

陈淼, 刘顺, 许格希, 陈健, 邢红爽, 李非凡, 张淼淼, 曹向文, 史作民

应用生态学报 2024, 35 (4): 877-885. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.013

摘要（410）

PDF（pc）（2090KB）（84）

植物叶片碳氮稳定同位素自然丰度(δ¹³C和δ¹⁵N)可以提供植物生理生态过程的综合信息,已广泛应用于生态学研究。然而,目前对叶片δ¹³C和δ¹⁵N的研究主要集中于木本植物,对不同植被类型下草本植物叶片δ¹³C和δ¹⁵N的研究相对较少,其碳氮稳定同位素差异和驱动因素尚不明确。本研究以青藏高原东缘亚高山针叶林、高山灌丛和高山草甸中草本植物叶片为对象,研究了不同植被类型下草本植物叶片δ¹³C和δ¹⁵N的差异及其驱动因素。结果表明: 不同植被类型下草本植物叶片δ¹³C和δ¹⁵N值存在显著差异,高山草甸中草本植物叶片δ¹³C和δ¹⁵N值最高,高山灌丛次之,亚高山针叶林最低。方差分解发现,不同植被类型下草本植物叶片δ¹³C和δ¹⁵N的差异是由叶片功能性状和气候因子共同驱动的,其中叶片功能性状的相对贡献超过了气候因子。层次分割法分解广义混合效应模型发现,年均温度(MAT)、叶绿素指数、单位面积叶片氮含量(N_area)和比叶重是不同植被类型下草本植物叶片δ¹³C差异的主要驱动因素,而N_area和MAT对不同植被类型下草本植物叶片δ¹⁵N变异的相对重要性远高于其他变量。此外,使用最小二乘回归分析发现,不同植被类型下草本植物叶片δ¹³C与δ¹⁵N之间存在强烈耦合关系。本研究结果为理解不同植被类型下草本植物叶片δ¹³C和δ¹⁵N差异的关键驱动因素提供了新的见解。

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8. 庐山针阔混交林优势种水分利用来源季节变化及对降水的响应

雷自然, 王欣, 余新晓, 贾国栋

应用生态学报 2024, 35 (4): 886-896. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.015

摘要（427）

PDF（pc）（3163KB）（73）

阐明亚热带湿润山地林区针阔混交林优势种水分来源的季节规律,解析共生植物水文生态位分配与竞争机制,探究植物水分利用对降水的响应,可为指导植被经营管理提供理论参考。本研究以庐山山区马尾松与栓皮栎混交林为对象,基于氢氧稳定同位素技术,分析降水、马尾松和栓皮栎木质部水及0～100 cm土壤水的δ²H和δ¹⁸O特征,采用MixSIAR模型、Levins指数和PS指数分别计算各水源的相对贡献率、马尾松与栓皮栎的水文生态位宽度和生态位重叠度。结果表明: 丰水期(3—7月)马尾松主要利用0～20和20～40 cm土壤水,栓皮栎主要利用20～40和40～60 cm土壤水,但在枯水期(8—9月)马尾松和栓皮栎分别转而利用40～60和60～80 cm土壤水,根系吸水深度增加。生长季早期(3—4月)和末期(9月)马尾松与栓皮栎水文生态位重叠度高,水分竞争激烈,生长季中期(5—8月)合理分配水源,水文生态位分离以满足高蒸腾需求。栓皮栎在降水事件前主要利用60～80和80～100 cm土壤水,降水后利用0～20和20～40 cm土壤水,但马尾松在降水事件前后均主要利用0～20和20～40 cm土壤水。综上,马尾松与栓皮栎的水分利用来源呈现“雨季浅,旱季深”的季节规律,能在生长旺季合理分配水源,根系吸水积极响应土壤水分动态,对极端降水的适应性强,具有较强的水源涵养能力。

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9. 毛乌素典型固沙植物的水分利用特性与吸水机制

刘秀花, 周子怡, 贺屹, 马延东, 李丙祥, 郑策

应用生态学报 2024, 35 (4): 897-908. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.008

摘要（601）

PDF（pc）（4166KB）（97）

了解固沙植物的吸水机制有利于合理设置植被群落结构,可为科学治沙和水资源高效利用提供依据。本研究基于降水-土壤水-植物木质部水-地下水的氢氧同位素组成,结合土壤水热和植被全年耗水特征,利用多源线性混合模型(IsoSource),分析了冬季和生长季典型沙地植物沙柳和沙蒿的水分来源差异,并探究了地下水位埋深(2和10 m)、土壤冻融和干旱对其水分利用的影响。结果表明: 1)沙柳在土壤冻融期(1—3月)主要利用冻层下60～120 cm深度土壤水(69.1%);在返青季(4、5月)0～60 cm层土壤水可满足生长需求(30.9%～87.6%);在生长季的干旱期(6月)主要利用120～160 cm层土壤水(27.4%～40.8%);而在雨季(7、9月)0～60 cm层土壤水对其供水达到59.8%～67.9%。根系较浅的沙蒿在根区土壤完全冻结后无法利用土壤水,可通过秋季储存在根茎的水分越冬;而在生长季以利用0～40 cm层土壤水为主(23.4%～86.8%),在旱期主要利用40～80和80～160 cm层土壤水,利用率分别为14.6%～74.4%和21.8%～78.2%。2)随着地下水埋深的减小,植被吸取土壤水的深度上移,其中沙柳水分来源由120～160 cm层土壤水向60～160 cm层变化,而沙蒿的吸水深度从80～160 cm层变为0～40 cm层。沙柳对土壤水的利用受植物蒸腾的影响,会“按需取用”以达到供水与节能的平衡;沙蒿则偏向利用浅层土壤水,对单一土壤层位的水源依赖较高。

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10. 沙冬青叶片化学计量特征及其驱动因素

马琴, 梁咏亮, 余殿, 李静尧, 杨钧, 杨君珑, 李小伟

应用生态学报 2024, 35 (4): 909-916. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.018

摘要（338）

PDF（pc）（2060KB）（58）

叶片化学计量特征能反映植物对周围环境的适应性,研究两者之间的关系有助于探究植物对典型荒漠环境的适应策略。本研究以国家二级重点保护植物沙冬青为研究对象,设置26个典型样地,测定了叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和水分利用效率(WUE),分析叶片化学计量特征与WUE之间的协同关系,同时量化土壤、气候因子和水分利用效率对叶片化学计量特征变化规律的解释量。结果表明: 沙冬青叶片C、N和P含量均值分别为(583.99±27.93)、(24.31±2.09)、(1.83±0.06) mg·g^-1;变异系数分别为4.8%、8.6%、3.2%,均属弱变异性,表明沙冬青叶片C、N和P含量趋向于某一稳定值,沙冬青叶片N:P平均值为13.3,说明沙冬青生长主要受N元素限制。WUE与沙冬青叶片C含量不相关,与叶片N、P含量和N:P呈显著正相关关系,与C:N和C:P呈显著负相关关系,这说明WUE与叶片养分含量存在明显的线性协同变化趋势。影响叶片C含量和C:P的主要是气候因子,影响叶片N含量和N:P的主要是土壤因子,影响叶片P含量和C:N的主要是水分利用效率,这表明不同化学计量特征的驱动因子各不相同。本研究结果有助于评估荒漠植物沙冬青栖息地的适宜性,可为沙冬青的科学保护和管理提供理论依据。

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11. 短期氮添加降低亚热带黄山松林和罗浮栲林土壤微生物固氮速率

陈琳娜, 曾泉鑫, 张晓晴, 张秋芳, 元晓春, 戴辉, 李文周, 陈岳民

应用生态学报 2024, 35 (4): 917-925. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.016

摘要（386）

PDF（pc）（1998KB）（73）

生物固氮是陆地生态系统氮素的重要来源,但不同森林生态系统土壤微生物固氮速率对氮沉降的响应仍不明确。本研究在亚热带黄山松林和罗浮栲林开展野外氮添加模拟大气氮沉降试验。以尿素为氮源,设置了3个氮添加水平:0(对照)、40(低氮)和80 kg N·hm^-2·a^-1 (高氮)。测定了表层(0～10 cm)土壤化学性质、微生物生物量碳、酶活性和nifH基因拷贝数,并利用¹⁵N标记法测定土壤微生物固氮速率。结果表明: 与对照相比,氮添加显著降低了黄山松林和罗浮栲林土壤微生物固氮速率,降幅分别为29%～33%和10%～18%。氮添加显著降低了两种林分土壤微生物氮获取酶(β-1,4-N-乙酰氨基转移酶)活性和nifH基因拷贝数。黄山松林土壤微生物固氮速率与可溶性有机碳含量存在显著正相关关系,而罗浮栲林土壤微生物固氮速率与铵态氮含量存在显著负相关关系。总之,黄山松林土壤微生物固氮功能对氮添加的响应比罗浮栲林更敏感,且影响土壤微生物固氮速率的因素在两种林分中存在差异。本研究可为氮沉降对森林生态系统生物固氮的影响提供见解,并为森林经营管理提供理论依据。

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12. 长期定位耕作模式对小麦¹³C同化物分配和籽粒产量形成的影响

王庆源, 陈甜, 于振文, 张振, 张永丽, 石玉

应用生态学报 2024, 35 (4): 926-932. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.010

摘要（311）

PDF（pc）（901KB）（50）

明确长期定位耕作模式对小麦籽粒产量的影响及其生理原因,可为小麦的高产高效生产提供理论依据与技术支撑。以济麦22为试验材料,研究了连续14年旋耕(R)、少免耕(S)和隔两年深松+少免耕(SS)3种耕作模式对小麦植株冠层光截获、同化物转运分配和籽粒产量形成的影响。结果表明:小麦叶面积指数在开花后14~28 d表现为SS处理显著高于其他处理;开花后21 d,SS处理小麦冠层的上层和中层光合有效辐射截获率和截获量均显著高于R和S处理;开花后同化物对籽粒的贡献率和¹³C同化物在籽粒中的分配比例表现为SS处理均显著高于其他处理,且最大灌浆速率和平均灌浆速率均显著高于其他处理;SS处理的千粒重较R和S处理分别提高了8.7%和9.6%,籽粒产量较R和S处理分别提高了14.2%和19.4%。SS处理显著改善了小麦冠层的光能利用,促进了干物质的积累和转运,提高了籽粒灌浆速率,增加了粒重,获得了最高的籽粒产量,是本试验条件下的最优耕作模式。

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13. 氮磷钾施用量对小麦旗叶¹³C同化物分配、籽粒淀粉积累和肥料利用的影响

单晓宇, 魏庆薪, 于振文, 张永丽, 石玉

应用生态学报 2024, 35 (4): 933-941. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.009

摘要（408）

PDF（pc）（2815KB）（55）

探明节水补灌下华北平原小麦生产中氮磷钾肥的适宜施用量及其生理机制,可为小麦高产高效生产中制定合理的施肥方案提供理论依据。本研究设置4个氮(N)磷(P₂O₅)钾(K₂O)施用量,分别为:0、0、0 kg·hm^-2(F₀),180、75、60 kg·hm^-2(F₁),225、120、105 kg·hm^-2(F₂),270、165、150 kg·hm^-2(F₃),各处理均于小麦拔节期和开花期将0～40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%,研究小麦旗叶光合能力、¹³C同化物分配、籽粒淀粉积累和肥料利用的差异。结果表明: F₁处理的小麦旗叶叶绿素相对含量、光合和叶绿素荧光参数、¹³C同化物在各器官的分配量以及籽粒淀粉合成相关酶活性、淀粉积累量均显著高于F₀,是其籽粒产量比F₀提高20.9%的重要生理基础。F₂和F₃处理上述指标及产量与F₁处理相比无显著增加,但肥料(氮/磷/钾)偏生产力和农学效率分别降低了17.5%～58.4%和12.7%～50.7%。综上,本试验在节水补灌条件下,F₁能够促进小麦旗叶光合同化物生产和籽粒淀粉积累,获得了较高的籽粒产量和肥料利用率。

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14. 补灌条件下施磷量对小麦不同茎蘖¹³C同化物分配及其成穗的影响

惠凯善, 冉庆赏, 石玉, 张振, 于振文, 张永丽

应用生态学报 2024, 35 (4): 942-950. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.032

摘要（308）

PDF（pc）（1710KB）（50）

为明确补灌条件下促进小麦分蘖发生成穗和磷肥高效利用的适宜施磷量及其生理机制,以‘济麦22'小麦品种为供试材料,设置低磷(90 kg P₂O₅·hm^-2,P₁)、中磷(135 kg P₂O₅·hm^-2,P₂)和高磷(180 kg P₂O₅·hm^-2,P₃)处理,以不施磷为对照(P₀),各处理拔节期和开花期土壤相对含水量均补灌至70%,测定了小麦分蘖节面积和内源激素含量、各蘖位分蘖发生数、光合参数、¹³C同化物在各茎蘖的分配、籽粒产量及磷肥偏生产力。结果表明: 与P₀和P₁相比,P₂显著提高了小麦分蘖节面积、反式玉米素(tZ)含量、主茎最上部展开叶光合参数、单株总茎蘖数和¹³C同化物在各茎蘖的分配量,单株成穗数分别增加0.51和0.36个,籽粒产量分别增加40.3%和13.2%;P₃处理下,小麦分蘖数增加,但单株成穗数减少,籽粒产量和磷肥偏生产力降低。中磷处理(135 kg·hm^-2)为本试验补灌条件下小麦高产高效的适宜磷肥用量。

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15. 南京梅雨降水同位素组成从事件到年际尺度的变化特征

张昊, 肖薇, 谢成玉, 胡勇博, 楚淏然, 王晶苑, 李旭辉

应用生态学报 2024, 35 (4): 951-960. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.017

摘要（343）

PDF（pc）（2864KB）（61）

梅雨降水量占季风区全年降水量的40%～50%,为了厘清梅雨降水同位素从事件到年际尺度上的变化特征及其影响因素,本研究分析了2015—2022年南京梅雨期间降水同位素特征,使用具有比湿分析的混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLIT)分析了南京梅雨降水同位素的水汽来源和影响因素。结果表明: 1)南京大气降水同位素组成夏季贫化、冬季富集,氘盈余(d_x)夏低冬高,梅雨降水同位素组成较全年平均水平更为贫化;2)梅雨降水δ²H和δ¹⁸O与局地气象条件无显著相关关系;但雨量较小的降水事件中d_x较低,反映出云下二次蒸发的影响;梅雨降水量较多的年份,梅雨期间平均d_x明显较高;3)低纬度南海源区和西太平洋源区为梅雨提供水汽,水汽源地的转换会导致连续降水过程中同位素信号的突变。本研究能为季风区降水同位素研究提供数据支持,并为深入理解梅雨降水机理和研究东亚季风区大气环流季节变化提供参考。

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16. 海州湾秋季矛尾虾虎鱼的摄食生态

陈晓琳, 陈皖, 徐宾铎, 张崇良, 纪毓鹏, 任一平, 薛莹

应用生态学报 2024, 35 (4): 961-969. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.014

摘要（708）

PDF（pc）（1421KB）（67）

对鱼类摄食生态开展研究是了解其生长发育、个体行为的重要途径,也是分析食物网结构和水生生态系统功能的关键。矛尾虾虎鱼是海州湾渔业生态系统中的主要鱼类之一,在营养结构研究中具有较大的生态价值。本研究基于2018年秋季海州湾底拖网调查采集的样本,结合胃含物分析方法和碳、氮稳定同位素技术,对海州湾矛尾虾虎鱼的摄食生态特性进行了分析。结果表明: 海州湾矛尾虾虎鱼主要摄食的饵料类群是蛇尾类和虾类,优势饵料生物是马氏刺蛇尾、紫蛇尾、萨氏真蛇尾、对虾科种类和日本鼓虾。矛尾虾虎鱼的δ¹³C值范围为-19.39‰～-15.74‰,平均值为(-18.07±0.87)‰,与体长无显著相关性;δ¹⁵N值范围为8.16‰～12.86‰,平均值为(10.14±1.51)‰,与体长呈显著正相关。各体长组矛尾虾虎鱼营养级范围为3.32～4.20,平均值为3.74±0.34,营养级与体长呈显著正相关,各类群饵料生物贡献率差异较大。通过结构方程模型分析发现,矛尾虾虎鱼的摄食强度主要受到体长、底层盐度、底层温度和水深的影响,尤其体长与摄食强度之间存在显著的正相关关系。结合稳定同位素和胃含物分析方法可以全面解析海州湾矛尾虾虎鱼的摄食生态,为海州湾营养结构研究及资源养护提供基础资料和科学依据。

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17. 硝酸盐同位素耦合多示踪剂溯源地下水硝酸盐污染研究进展

王刚, 高宏斌, 龙焙, 吴俊峰

应用生态学报 2024, 35 (4): 970-984. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.011

摘要（594）

PDF（pc）（1762KB）（103）

地下水硝酸盐污染是全球范围内关注的热点,如何快速且准确地识别污染源是地下水硝酸盐污染防治中的重要问题之一。通过分析国内外相关研究,本文梳理了我国17个省(市、自治区)、29个研究区地下水硝酸盐污染潜在来源的同位素背景值,以期为后续研究提供基础数据。同时,总结了硝酸盐同位素耦合多示踪剂溯源地下水硝酸盐污染的研究进展,分析了不同示踪剂的适用条件及优缺点,发现卤化物、微生物结合硝酸盐同位素可以准确示踪生活污水、粪便、农业活动等人为污染来源;Δ¹⁷O结合硝酸盐同位素可有效区分地下水中硝酸盐的大气沉降来源;地下水年龄和氮氧同位素的结合使用可以进一步判断硝酸盐污染的时间尺度。此外,本文总结了质量平衡混合模型、IsoSource模型、贝叶斯同位素混合模型、EMMTE模型在地下水硝酸盐污染定量识别中的应用案例,并对各模型特点进行了分析比较。由于地下水污染来源的复杂性和隐蔽性,硝酸盐同位素耦合其他化学和生物等示踪方法,以及应用硝酸盐同位素定量分析模型,是可靠识别地下水硝酸盐来源和转化过程的有效工具。

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18. 西南喀斯特关键带结构及其水文过程研究进展

张君, 陈洪松, 聂云鹏, 付智勇, 连晋姣, 王发, 罗紫东, 王克林

应用生态学报 2024, 35 (4): 985-996. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202404.020

摘要（544）

PDF（pc）（2086KB）（115）

中国西南地区是世界上喀斯特出露面积最大的区域,也是长江和珠江上游重要的生态安全屏障区。区别于非喀斯特关键带,由溶蚀性孔隙网络结构交织而成的表层岩溶带是喀斯特关键带的核心区,水则是参与和联系关键带内部物质循环、能量流动过程最活跃的因子。本文从关键带结构刻画、土壤-表层岩溶带系统水文过程以及模型模拟3方面回顾和总结了西南喀斯特地区开展的相关研究以及存在的问题,并对潜在的研究热点进行了展望。多尺度、多方法综合观测以及多学科交叉是开展系列研究的主要途径,精准刻画植被-土壤-表层岩溶带耦合系统的生态水文过程是未来研究的主要趋势和重点。本文旨在为深化喀斯特关键带水文过程研究和区域水文水资源管理提供科学参考。

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19. 南方丘陵区马尾松-麻栎群落水分利用来源及其影响因素

张岁梦, 叶丽敏, 周肄智, 王晓霞, 许元科, 姜姜, 刘自强

应用生态学报 2023, 34 (7): 1729-1736. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202307.010

摘要（515）

PDF（pc）（1458KB）（86）

植物水分利用过程复杂多变,并受多种因素影响,探究林分水分利用来源及其影响因素可为明确气候变化下森林水分适应机制提供参考。本研究以南方丘陵区典型植物群落——马尾松和麻栎混交林为对象,通过分析不同季节群落植物的水分利用来源,结合土壤水、降水和植物根系因子探究植物水源转变的影响因素。结果表明: 马尾松和麻栎水分利用特征相似,两者在旱季均主要利用0～40 cm土壤水,利用比例分别为60.0%和66.6%;在雨季随着土壤深层含水量的增加,两者主要水源逐渐向土壤深层转移。马尾松和麻栎的相似性比例指数在60%以上,表明两者存在明显的水分竞争关系。麻栎根系吸水具有可塑性,在旱季吸收浅层水时,根系调节起主导作用;而水分是麻栎和马尾松在雨季水源转变的主要驱动因子,与马尾松相比,麻栎对水分变化更敏感。在未来气候暖干化的背景下,两者对浅层水源的竞争可能会加剧,两种乔木应疏植或间伐以优化森林结构应对水分胁迫。

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20. 渭河流域秋雨异常氢氧稳定同位素特征及其水汽来源

韦昊延, 陆彦玮, 李敏, 李培月, 程文青, 司炳成

应用生态学报 2023, 34 (7): 1737-1744. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202307.013

摘要（389）

PDF（pc）（2047KB）（128）

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支撑,可以更好地服务于水资源管理决策和防灾减灾。

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