北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

日期: 2026-03-03
浏览次数: 4

LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

耕地“非粮化”、土地撂荒,除了威胁粮食安全,它会不会还在我们看不见的地方,悄悄“偷走”宝贵的水资源?在干旱少雨的黄土高原,每一滴降水都弥足珍贵,它们不仅要滋养广袤的农田,还要托举脆弱的生态系统。一项发表在《Journal of Hydrology: Regional Studies》上的最新研究,利用“水的指纹”——稳定同位素技术,为我们揭开了这场无声水战背后的奥秘。研究团队基于2023年4–11月的连续野外观测,利用稳定同位素精细追踪土壤水分的蒸发、入渗与储存过程,系统揭示了黄土高原农田水分运移的关键机制,为非粮化治理与区域农业水资源管理提供了科学依据。

研究区与方法:连续 7 个月的高分辨率观测

研究在黄土高原东部(山西太原)选择了两块相邻的、条件相似的实验地:

Ø 典型粮田:种植玉米;

Ø 非粮农田:完全撂荒,无作物生长;

 LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

图1. 采样点的空间分布及研究区域位置

研究团队每日在 0–100 cm 剖面采集土壤样品,并同步监测 40 场降水事件的氢氧同位素组成,构建时间连续的水分动态数据。

在样品分析环节,研究采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统(北京理加联合科技有限公司)对土壤样品进行水分提取,提取温度设定为180°C,真空度控制在1200 Pa,持续提取150 min。该流程确保了样品中水分提取完全,且有效避免了同位素分馏效应。对于提取后的所有水样,均使用液态水同位素分析仪进行δ²H和δ¹⁸O组成测定,其测量精度分别达到±0.2‰和±0.03‰。

表1. 研究期间降水的同位素组成

 

LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?


表2. 研究期间不同土地利用类型中δ2H和δ18O值的总体特征

 LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

 

图2. 研究区不同下垫面条件(NGF与GF)下气象要素及土壤水δ¹⁸O、δ²H的时间变化特征

 LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

图3. 不同降水条件下土壤水δ18O的垂直变化特征

 LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

图4. 研究期间土壤水分δ2H(a)、δ18O(b)和lc-excess(c)垂直分布的热图

 LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

图5. 研究期间NGF和GF不同土壤深度土壤水分蒸发损失(f)的变化

LI-2100 | 黄土高原农田 "水分密码" 破解!非粮 vs 粮食农田,谁更能锁住宝贵水源?

良田胜荒地:黄土高原的保水真相

粮田比荒地更"存水"

研究发现,种植玉米的粮田在20-60 cm土层的储水能力优于闲置荒地,打破了"荒地更保水"的认知。

荒地水分蒸发更快!

由于缺少植被覆盖,荒地的土壤水分蒸发损失显著高于粮田,特别是在表层土壤。

两种土地"喝水"方式不同

雨水在荒地渗透更快,但在粮田停留更久,有利于水分充分利用。

粮田水分状态更稳定!

荒地的土壤水分对气候变化的反应更敏感,而粮田的水分状况相对稳定。

启示

本研究颠覆了“弃耕保水”的传统认知,证实粮田较荒地具有更强的土壤水分保持能力,为黄土高原耕地“非粮化”治理提供了关键科学依据。基于这一发现,未来研究可以着力探索不同作物体系的水分调控机制,并融合稳定同位素等先进技术构建智能监测系统,为实现区域水资源高效利用与粮食安全协同发展提供系统性解决方案。

发表期刊:Journal of Hydrology: Regional Studies【影响因子:5.0】

研究单位:山西师范大学、山西师范大学黄河中游生态环境研究中心等

研究地点:黄土高原东部太原市郊区

使用设备:LI-2100 全自动真空冷凝抽提系统


News / 相关新闻 More
2026 - 03 - 09
研究背景 氮素是水稻生长发育的关键元素,其利用效率备受关注。传统研究多聚焦于土壤氮流失,而忽视了植株地上部分的氮气损失。研究发现,水稻植株尤其在开花和灌浆后期,会排放大量氨气。这一时期,叶片中的叶绿体成分大量降解,产生大量的NH4+。谷氨酰胺合成酶(GS)通常促进氮的循环利用,但衰老过程中GS活性的下降会损害NH4+的同化能力,导致NH3挥发损失。叶片由绿变黄是灌浆期氮素再利用最直观的指标。那么,叶片变色的快慢是否可以预测氨挥发的多少?中国水稻研究所的王丹英老师团队联合华中农业大学和浙江大学等团队对此进行了深入探讨。相关成果发表在《The Crop Journal》期刊。研究以灌浆期不同叶片颜色变化特征的水稻品种为研究对象,采用15N同位素示踪结合动态流通室技术精准量化植株源氨挥发,并同步监测叶片颜色动态变化及关键生理指标。研究发现,水稻叶片颜色变化率与灌浆期氨挥发量呈极显著正相关,叶片变...
2026 - 03 - 09
研究背景在陆地生态系统的水循环中,蒸散是连接地表与大气水分和能量交换的关键途径。尤其对于农田生态系统而言,准确估算作物的实际蒸散量,不仅有助于理解作物水分利用效率,还能为农业水资源管理和干旱应对提供科学依据。然而,现有的估算方法却面临诸多挑战:(1)传统气象模型:理论基础扎实,但依赖完整的气象数据,且难以捕捉植被光合作用的生理过程;(2)遥感指标局限性:太阳诱导叶绿素荧光(SIF)虽能直接反映光合活性,但在水分胁迫下存在响应滞后;光化学反射指数(PRI)能灵敏跟踪短期胁迫响应,但鲜少被纳入机器学习模型中;因此,如何融合多源数据,利用深度学习挖掘气象与生理指标的协同价值,成为了提高实际蒸散量(ETc act)估算精度的新途径。近期,西北农林科技大学蔡焕杰老师的团队联合沈阳大学和石河子大学的团队在《Agricultural Water Management》期刊发表最新研究成果,该研究通过融合...
2026 - 03 - 05
研究背景作为我国西部重要的生态安全屏障,祁连山南坡的阿咪东索小流域地处高寒干旱带,不仅承载着独特的山地生态系统,更是下游河西走廊及绿洲农业的关键补给水源。在高寒干旱区,极端气候条件和强烈的蒸发效应会导致水体同位素信号呈现出显著的时空变异性。稳定氢氧同位素作为示踪水文循环路径的“天然指纹”,成为精准揭示降水、地表水、地下水和土壤水之间的复杂转化关系与补给机制的理想手段。然而,尽管稳定同位素在水文学中的应用进行了大量的研究,但以往研究多集中于单一水体或大尺度区域,对于像阿咪东索这样的高寒干旱小流域尺度下多种水体(降水、河水、土壤水、地下水)同位素特征的综合演化规律及其与区域气候 - 水文过程的关系,尚缺乏系统性解释。阿咪东索小流域凭借其高海拔、强季节性波动及干旱特征,成为了解析高寒干旱区水文动态、弥补研究尺度缺口的天然实验室。基于此,青海师范大学曹广超老师团队以祁连山南坡阿咪东索小流域为研究对...
2026 - 03 - 04
复杂胁迫下作物产量早期预测的挑战与瓶颈作物产量预测是评估田间管理效果与辅助育种决策的关键环节。相较于传统作物模型依赖多源复杂参数,机器学习模型结合遥感技术,能以无损、高通量的方式实现作物表型监测与产量预测。尽管如此,现有模型在实际应用中仍面临两大挑战:(1)早期预测精度不足:作物冠层结构对干物质积累的影响随生长期推进而增强,导致依赖形态变化的模型在早期预测精度受限,难以满足育种早期决策需求;(2)复合胁迫下的泛化误差:田间环境复杂,水氮胁迫往往联合发生。年份间的环境变异及胁迫组合差异,导致模型在面对与训练集分布不同的目标样本时,产生显著的泛化误差;基于此,中国农业科学院陈震老师团队联合河南大学、邢台农科院等团队在《Agricultural Water Management》发表研究。团队以水氮联合胁迫下的冬小麦为研究对象,结合无人机高光谱遥感数据,提出了一种基于多胁迫数据融合的可解释跨周期...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910124070  010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 



 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开