植物葉片水同位素比值為現(xiàn)代生態(tài)水文研究和植物衍生的有機生物指標古環(huán)境研究建立聯(lián)系，成為現(xiàn)代生態(tài)學和古環(huán)境研究的橋梁。因此，探究葉片水氫和氧同位素比值的控制因素和差異性響應(yīng)，不僅可以促進生態(tài)水文的發(fā)展，而且有助于推動有機生物指標的古環(huán)境和古氣候指示意義的研究。

中國科學院地球環(huán)境研究所通過沿海拔梯度分季節(jié)對秦嶺主峰太白山進行取樣調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)植物葉片水氫和氧同位素比值對源水同位素和氣候因子之間存在差異性響應(yīng)。從生態(tài)水文角度，葉片水氫同位素比值主要記錄不同海拔梯度的源水(如莖稈水、土壤水和降雨)同位素信號，而葉片水氫和氧同位素比值和不同海拔梯度的氣候因子(如溫度、降雨和RH)之間存在相似的相關(guān)性(圖1)。另外，研究結(jié)合Craig-Gordon模型對葉片水氫和氧同位素比值進行預(yù)測評估，通過HYSPLIT模型對不同季節(jié)降雨同位素進行模擬，模型和觀測數(shù)據(jù)的結(jié)合，有助于探討葉片水氫和氧同位素機制(圖2、3)。從古環(huán)境生物指標角度，植物衍生的有機生物指標(如葉蠟、脂肪酸、纖維素等)的氫同位素指示源水同位素信息更加可靠，而指標的氫和氧同位素耦合指示氣候信息是可信的。

近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在Hydrology and Earth System Sciences上。研究工作得到國家自然科學基金和中科院的支持。中科院南京地理與湖泊研究所、四川大學、西安交通大學等單位的科研人員參與研究。

圖1.葉片水氫和氧同位素對源水同位素比值和氣候因子的響應(yīng)

圖2.葉片水氫和氧同位素比值測定值和C-G模型預(yù)測值對比

圖3.年平均降雨氫和氧同位素比值變化和不同月份HYSPLIT降雨路徑模擬