青藏高原南部植物叶片水稳定同位素时空变化特征研究

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中文摘要：稳定同位素技术已广泛应用于大气科学、水文学、环境科学、植物生理学和生态学等研究领域。在青藏高原上，前人逐步开展了多圈层不同相态水体中δ18O、δD和过量氘d的研究，但是对植物圈叶片水稳定同位素研究很少涉及。植物叶片水作为参与水循环的一个重要环节，势必会改变已有的稳定同位素水文循环模式。因此，通过对植物叶片水δ18O、δD和过量氘d的分析与相关气象因素的观测，有助于更好地揭示其在青藏高原水体稳定同位素循环中的转换、储存以及利用机制，并进一步明确青藏高原同位素水文循环模式。另外，叶片水δD富集直接影响叶蜡氢同位素的组成。因此，青藏高原叶片水δD对气候与环境信号的捕捉，将为青藏高原湖泊陆源沉积物叶蜡δDwax重建古气候与古环境研究提供重要的指示意义。为此，本研究在青藏高原南部的鲁朗、拉萨和色季拉山分别开展植物叶片水稳定同位素研究。本研究取得了以下主要成果: (1)鲁朗和拉萨植物叶片水稳定同位素日动态变化明显。δ18O和δD表现为明显的白天高值夜间低值的特征，过量氘d的变化特征与之相反。在日内动态变化的短时间尺度上，其影响因素主要为气温和相对湿度。相对湿度与δ18O呈反相关，与过量氘d呈正相关;而气温与δ18O呈正相关，与过量氘d呈反相关。这说明过量氘d很可能是指示植物蒸腾的一个重要指标。而风速和气压等因素对不同地区不同时期的叶片水稳定同位素的影响不尽相同。此外，降水事件对叶片水稳定同位素日动态变化影响显著，特别是鲁朗2011年8月15日～16日采样期间的植物叶片水稳定同位素变化受降水事件影响尤为明显。 (2)鲁朗地区植物叶片水稳定同位素的季节变化显著。与该地区降水δ18O相比，采样期间叶片水δ18O发生明显的富集作用。整个采样期间可以划分为西风期、过渡期和季风期。在整个采样期间内，相对湿度是影响叶片水稳定同位素季节变化的主导因素，而气温对其的影响较为复杂，具体表现为:在西风期，其受气温影响明显，而在过渡期和季风期，其与气温的关系较弱，这可能与其在过渡期和季风期直接受到源水(降水)的影响有关。由于植物叶蜡δDwax的组成直接受到叶片水δD富集作用的影响，因此该结果暗示鲁朗植物叶蜡δDwax能够捕捉到相对湿度变化的信号。 (3)在垂直梯度上，色季拉山叶片水δ18O和δD分别与海拔高度存在显著的负相关，δ18O和δD的垂直递减率分别为0.29‰/100 m和1.65‰/100 m。剔除降水自身δ18O的垂直递减率，叶片水富集Δ18O垂直递减率约为0.14‰/100 m。本研究拓展了青藏高原水体稳定同位素的研究领域，但部分工作仍然存在一定的不足，需要在未来的工作中进一步予以完善。

作者：

罗伦

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关键词：

植物叶片水稳定同位素时空变化特征青藏高原南部

授予学位：

硕士

学科专业：

自然地理学

导师：

余武生

学位年度：

2013

学位授予单位：

中国科学院大学

语种：

中文

中图分类号：

Q94