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

水土平衡:半干旱环境中原位不饱和地区水稳定同位素(2H 和 18O)的测量

日期: 2016-03-25
浏览次数: 250

水土平衡:半干旱环境中原位不饱和地区水稳定同位素(2H 和 18O)的测量

摘要:
      在纳米比亚Cuvelai–Etosha半干盆地采用液体水同位素分析仪(LGR可调节离轴积分腔输出光谱技术)及商用土壤气体探头测量土壤水分的稳定同位素(氘,2H, oxygen-18, 18O)。结果证实了原位测量土气水分稳定同位素的可行性。在研究区域获得了合理而准确的高时空分辨率数据。测量结果与低温真空萃取及后腔衰荡激光光谱学同位素分析的实验室数据一致。
      在2014年6月-10月连续两次野外活动经过140次测量,原位同位素数据的漂移和跨度修正后的精度分别为:δ2H:1.8,δ18O:0.48 ‰ 。使用质量检查标准得到平均测量准确结果分别为δ2H :5 ,δ18O :0.3 ‰。定量同位素剖面深度来计算土壤水分平衡。水蒸发量占总地表水蒸发量72-92%。降雨后蒸发量立即降低至35-50%范围。激光光谱仪的原位系统存在与环境条件相关的潜在局限性,可通过使用温度调节室最小化。而且使用烘箱预先干燥的土壤原料,土壤的理化性质(即粘土矿物)可能会使系统适用性受到限制。通过改良校准程序以及进一步研究影响土壤水分同位素比值的数据,可减少原位系统的不确定性,尤其在低含水量条件下。此外,无法从数据推断出土壤呼吸二氧化碳对根区同位素值的影响。

引用文献:

Gaj, M., Beyer, M., Koeniger, P., Wanke, H., Hamutoko, J., and Himmelsbach, T.: In situ unsaturated zone water stable isotope (2H and 18O) measurements in semi-arid environments: a soil water balance, Hydrol. Earth Syst. Sci., 20, 715-731, doi:10.5194/hess-20-715-2016, 2016.

 
【英文】
In situ unsaturated zone water stable isotope (2H and 18O) measurements in semi-arid environments: a soil water balance
Marcel Gaj1,2, Matthias Beyer1, Paul Koeniger1, Heike Wanke3, Josefina Hamutoko3, and Thomas Himmelsbach1 1Federal Institue for Geosciences and Natural Resources (BGR), Stilleweg 2, Hanover, Germany
2Chair of Hydrology, Faculty of Environment and Natural Resources, University of Freiburg, Fahnenbergplatz, 79098 Freiburg, Germany
3Department of Geology, University of Namibia (UNAM), Windhoek, Namibia
 
Received: 01 Apr 2015 – Published in Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss.: 23 Jun 2015
Revised: 22 Dec 2015 – Accepted: 25 Jan 2016 – Published: 17 Feb 2016
 
Abstract.
Stable isotopes (deuterium, 2H, and oxygen-18, 18O) of soil water were measured in the field using a liquid water isotope analyzer (tunable off-axis integrated cavity output spectroscope, OA-ICOS, LGR) and commercially available soil gas probes (BGL-30, UMS, Munich) in the semi-arid Cuvelai–Etosha Basin (CEB), Namibia. Results support the applicability of an in situ measurement system for the determination of stable isotopes in soil pore water. High spatial and temporal resolution was achieved in the study area with reasonable accuracy and measurements were in agreement with laboratory-based cryogenic vacuum extraction and subsequent cavity ring-down laser spectroscopic isotope analysis (CRDS, L2120-i, Picarro Inc.). After drift and span correction of the in situ isotope data, precision for over 140 measurements taken during two consecutive field campaigns (June and November 2014) was 1.8 and 0.48 ‰ for δ2H and δ18O, respectively. Mean measurement trueness is determined using quality check standards and was 5 and 0.3 ‰ for δ2H and δ18O, respectively. The isotope depth profiles are used quantitatively to calculate a soil water balance. The contribution of transpiration to total evapotranspiration ranged between 72 and 92 %. Shortly after a rain event, the contribution of transpiration was much lower, at 35 to 50 %. Potential limitations of such an in situ system are related to environmental conditions which could be minimized by using a temperature-controlled chamber for the laser spectrometer. Further, the applicability of the system using previously oven-dried soil material might be limited by physicochemical soil properties (i.e., clay minerals). Uncertainty in the in situ system is suggested to be reduced by improving the calibration procedure and further studying fractionation effects influencing the isotope ratios in the soil water, especially at low water contents. Furthermore, the influence of soil-respired CO2 on isotope values within the root zone could not be deduced from the data.

Citation: Gaj, M., Beyer, M., Koeniger, P., Wanke, H., Hamutoko, J., and Himmelsbach, T.: In situ unsaturated zone water stable isotope (2H and 18O) measurements in semi-arid environments: a soil water balance, Hydrol. Earth Syst. Sci., 20, 715-731, doi:10.5194/hess-20-715-2016, 2016.


News / 相关新闻 More
2026 - 06 - 29
研究背景森林固碳是缓解全球气候变化的重要途径。中国东北温带森林面积广、蓄积量大,在国家碳收支和区域气候调节中具有重要作用,准确评估其碳汇能力意义重大。然而,森林碳汇估算并不只是得到一个数值。观测方法、采样时序、空间异质性和组分测量误差都会影响结果可靠性。现有研究对不确定性来源及其贡献缺乏系统分析,限制了不同结果之间的比较,也制约了森林碳汇估算精度的提升。基于此,中国科学院沈阳应用生态研究所朱教君老师团队以东北典型次生林生态系统为对象,结合样地清查、土壤呼吸观测和长期土壤碳库监测,系统评估不同林分的碳汇强度及其不确定性来源,进一步提出低不确定性碳汇估算框架,为提高森林碳汇核算精度提供了重要参考。研究发表在《Journal of Forestry Research》。核心发现(1)三类林分的年均NPP分别为6.90±1.48、7.36±1.75和6.54±1.40...
2026 - 06 - 22
研究背景全球变暖正在加速高寒地区冻土退化,也在改变河流的来水方式。青藏高原是世界上最大、海拔最高的多年冻土区,也是众多河流的重要源区。随着冻土活动层加深、季节性冻融过程增强,地表水、土壤水和地下水之间的联系被重新塑造,河流径流来源也随之发生变化。已有研究表明,降水、融雪水、土壤水和地下水是高寒河流的主要补给来源。但在冻融交替过程中,这些水源如何进入河道?不同阶段由谁主导补给?哪一层土壤水贡献更大?这些问题仍缺乏清晰的定量认识。近日,北京师范大学李小雁老师团队以青海湖流域最大的入湖河流——布哈河流域为对象,结合氢氧稳定同位素、水文气象观测和MixSIAR混合模型,系统解析了冻融过程中高寒河流径流来源组成及其输送路径变化,为理解气候变暖背景下高寒流域水循环响应提供了新的证据。 图1.图(a)、(b)和(c)分别展示了QTP和QLB的位置,以及BRB内采样点的空间分布和多年冻土的分布情况。研究方...
2026 - 06 - 22
氮肥增产背后的地下水风险氮肥是保障粮食安全的关键。然而,全球氮肥的平均利用率仅为30%-50%,大量未被作物吸收的氮素通过径流和淋溶进入土壤和地下水,引发一系列生态环境问题。铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃⁻-N)是土壤和地下水中最主要的无机氮形态。其中,NO₃⁻-N由于溶解度高、迁移性强,成为地下水氮污染的主要形式。不同施氮量如何改变土壤和地下水中NH₄⁺-N、NO₃⁻-N的分布?氮素主要滞留在哪些土层?作物不同生育期是否存在地下水氮素升高风险?环境因子又如何调控氮素转化与迁移?围绕这些问题,宁夏大学钟艳霞老师团队在中国西北旱区玉米种植区开展了连续两年的田间定位试验,系统分析不同施氮量下土壤—地下水系统中NH₄⁺-N和NO₃⁻-N的动态变化,为旱区农田氮肥管理与地下水污染防控提供了科学依据。相关成果发表在《Applied Water Science》。两年田间定位试验追踪氮素迁移(...
2026 - 06 - 15
研究背景天然湿地是重要碳库。长期淹水环境减缓了有机质分解,使大量碳储存在土壤中,因此湿地在全球碳循环与温室气体调控中具有关键作用。但随着土地开发与粮食生产扩张,越来越多天然湿地被开垦为水田。这不仅改变土地类型,也会重塑土壤水分、氧化还原状态和微生物群落,进而影响甲烷(CH₄)与二氧化碳(CO₂)的排放。那么,湿地变水田后,生态系统碳收支会如何变化?这种变化由环境直接驱动,还是受微生物调控?近日,延边大学朱卫红老师的研究团队以图们江流域的天然湿地及其转变的水田为研究对象,系统评估了湿地转水田对CH₄和CO₂通量及土壤微生物群落的影响,旨在揭示农业开垦导致的湿地碳排放风险。研究成果发表于《Ecological Processes》期刊。为什么关注“湿地改水田”?湿地是“水文—土壤—微生物—碳循环”高度耦合的生态系统。长期淹水形成的厌氧环境既有利于有机碳保存,也促进产甲烷过程,使湿地成为重要的C...
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