稳定性同位素在干旱区生态水文过程中的应用特征及机理研究.pdfVIP

第29卷第6期 干旱区地理 V01．29No．6 ARIDLAND Dec． 2006 2006年12月 GEOGRAPHY 稳定性同位素在干旱区生态水文过程中的 应用特征及机理研究 李 晖1’2’3， 周宏飞1，2 (1 中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐830011；2中国科学院阜康荒漠生态研究站， 新疆阜康831505；3中国科学院研究生院，北京100049) 摘 要： 本文重点阐述了稳定性同位素180和D在生态一水文过程研究中的研究进展，主要包括 植物水分来源与比例、土壤水分动态变化与植物根系吸水、干旱区水分转化与补给等方面的研究成 果。并针对我国干旱区生态水文过程研究中的具体问题，指出在今后应加强利用稳定性同位素技 术在荒漠植被不同水分来源识别、植物水一地下潜水一土壤水一大气降水的转化过程、干旱区降水 对不同尺度范围土壤水分和地下潜水的转化补给、具有水力提升和逆水力提升功能植物识别等方 面研究中的应用。 关键词： 180D干旱区生态水文过程水分来源 中图分类号：P33 文献标识码：A 文章编号：1000—6060(2006)06—0810—07 自1953年Dansgaard对大气水中的“O进行研 究以来¨j，稳定性同位素技术在水文循环研究中得 物圈和大气圈中水分的同位素观澳0网(MIBA) 到了广泛的应用，尤其是最近的20年里，稳定性同 位素技术作为一项比较成熟的技术，不仅在水文学 (2001开始)。本文重点评述稳定性同位素在干旱 领域得到应用，而且也广泛应用于植物生理学、生态 区生态一水文过程研究有关方面的必威体育精装版进展，并结 学和环境科学等领域的研究中。在水文学领 合我国干旱区生态水文过程研究的进展与问题，指 域，2H、180已经大范围地应用于大气圈水分循环、出稳定性同位素技术在我国干旱区生态水文过程研 河川径流的形成与转化、地下水的补排途径等方 究中的前景。 面‘2。3；在生态学领域，2H、180、13C和15N在植物的 1 水分来源和水分利用效率(WUE)、植物的光合途 稳定性同位素技术原理概述 径、营养流动、动物的迁移分布和食物来源等方面应 稳定性同位素有300个之多，在绝大部分元素 用较广‘4。1；在环境科学方面，180、13C、15N、34S和 ”Cl等稳性定同位素被用于研究大气、土壤和地下 中往往以某一种同位素占主导，其它同位素占的比 水的污染以及生态环境的演变邸qJ。在国际原子能 例极少。在实际应用中，由于稳定性同位素在自然 界中含量极低，用绝对量表达同位素的差异比较困 机构(IAEA)、联合国教科文组织(UNESCO)、世界 气象组织(WMO)等国际组织的推动下，实施的有关难，因此，国际上公认使用相对量来表示同位素累积 同位素的全球科学观测研究计划，极大地推动了同 程度，即： 000 位素技术在科学研究中的应用。这些计划主要包 8x=[(尺。。一R，m)／R；耐]×1， (1) 其中x为某种元素的同位素，R…是该元素同 括：(1)大气降水中的同位素全球观测网(GNIP) 位素样品中的重轻同位素丰度之比 (1961开始)；(2)河水中同位素全球观i贝0网 (GNIR)(2002开始)；(3)水与碳循环动力学的同(