本书以哈尼梯田为研究对象，基于梯田水文生态系统的基本理论和氢氧同位素方法，研究了哈尼梯田生态系统大气降水同位素特征及水汽来源、不同类型地表水同位素特征、土壤水同位素特征、浅层地下水同位素特征及水分来源、植物水分利用及策略、各水体转化同位素联系等内容，初步阐述了梯田同位素生态水文基本理论，促进了生态水文学和同位素水文学的发展。
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序
前言
第1章 梯田与水文生态系统 1
1.1 梯田的形成与发展 1
1.2 梯田的分布与类型 2
1.2.1 梯田的分布 2
1.2.2 中国梯田的分布 2
1.2.3 中国梯田的类型 3
1.3 梯田的景观结构与特征 4
1.3.1 梯田的景观结构 4
1.3.2 梯田断面要素 6
1.4 梯田的生态服务功能 9
1.4.1 水文调节 9
1.4.2 保#土壤 10
1.4.3 改良土质 11
1.4.4 提高作物产量 12
1.4.5 保护生物多样性 12
1.4.6 减缓自然灾害 12
1.5 梯田水文生态系统的理论分析 13
1.5.1 水文生态系统的概念 13
1.5.2 梯田水文系统 13
1.5.3 梯田水文生态系统 16
第2章 哈尼梯田生态系统 20
2.1 哈尼梯田概况 20
2.2 哈尼梯田分布及空间结构特征 21
2.2.1 分布#征 21
2.2.2 空间结构 27
2.3 哈尼梯田分布区自然地理特征 29
2.3.1 地理位置 29
2.3.2 地形地貌 29
2.3.3 地质 29
2.3.4 水系 30
2.3.5 气候 30
2.3.6 土壤 30
2.3.7 植被 31
2.4 哈尼梯田分布区社会经济特征 31
2.4.1 行政区划 31
2.4.2 工农业状况 32
第3章 同位素原理 33
3.1 引言 33
3.2 稳定同位素技术的有关术语 33
3.2.1 同位素的定义 33
3.2.2 同位素比率及表示方法 34
3.2.3 稳定同位素测试标准物 35
3.2.4 同位素分馏 35
3.2.5 同位素混合模型 36
3.3 氢同位素 36
3.3.1 氢稳定同位素的分馏 36
3.3.2 氢稳定同位素丰度的自然变异 37
3.4 氧同位素 37
3.4.1 氧稳定同位素的分馏 37
3.4.2 氧稳定同位素丰度的自然变异 38
3.5 蒸发-降水过程的同位素分馏 38
3.6 大气降水线 39
3.7 大气降水的同位素分馏效应 40
第4章 稳定同位素取样与分析 42
4.1 实验样地概况及实验布设 42
4.2 样品的采集 45
4.2.1 氢氧稳定同位素样品采集 45
4.2.2 采样频率 46
4.3 样品的处理 46
4.4 同位素样品的测定 48
4.5 同位素数据的处理 48
第5章 稳定同位素技术在森林水文学研究中的应用 50
5.1 森林生态系统水体中的同位素特征 51
5.1.1 森林生态系统水汽来源及大气降水 51
5.1.2 林冠穿透水 52
5.1.3 土壤水和壤中流 52
5.1.4 地表水和地下水 54
5.1.5 植物水 55
5.2 森林生态系统中水体转化的同位素联系 56
5.3 森林水分利用来源和策略 57
5.3.1 同位素研究森林水分来源的方法 57
5.3.2 森林水分利用策略 59
5.4 利用稳定同位素技术区分森林蒸腾和土壤蒸发 61
5.4.1 植物水分代谢过程中同位素变化 61
5.4.2 同位素方法计算蒸散发组分 62
5.5 利用稳定同位素技术计算土壤水分平均滞留时间 65
第6章 哈尼梯田生态系统大气降水同位素特征及水汽来源 68
6.1 引言 68
6.2 降水量、气温及降水中δD和δ18O的季节变化 68
6.2.1 降水量及气温的变化特征 68
6.2.2 大气降水中δD和δ18O间的变化 70
6.3 大气降水线及过量氘W-excess) 71
6.3.1 大气降水线 71
6.3.2 d-excess 72
6.4 降水中δD和δ18O与气象因子的关系 73
6.4.1 降水中δD和δ18O与温度的关系 73
6.4.2 降水中δD和δ18O与降水量的关系 74
6.5 降水水汽来源分析 75
6.6 小结 76
第7章 哈尼梯田生态系统不同类型地表水同位素特征 78
7.1 引言 78
7.2 地表水氢氧同位素特征 78
7.2.1 地表水δD和δ18O的变化特征 78
7.2.2 地表水δD和δ18O的高度变化特征 80
7.3 森林地表水δD和δ18O变化特征 81
7.4 溪水δD和δ18O变化特征 82
7.5 梯田渠水δD和δ18O变化特征 83
7.6 梯田水δD和δ18O变化特征 84
7.7 不同类型地表水δD和δ18O的差异及其补给来源 85
7.7.1 不同类型地表水δD和δ18O的差异 85
7.7.2 不同类型地表水的补给来源 86
7.8 与类似区域地表水同位素的比较 88
7.9 小结 90
第8章 哈尼梯田生态系统土壤水同位素特征 91
8.1 土壤水动态变化 91
8.1.1 土壤物理性质 91
8.1.2 土壤水分垂直变化规律 92
8.2 土壤水滞留时间 93
8.2.1 土壤水与降水同位素的时间变化 93
8.2.2不同森林植被类型土壤水平均滞留时间 95
8.3 蒸发对土壤水稳定同位素的影响 99
8.4 下渗过程对土壤水稳定同位素的影响 102
第9章 哈尼梯田生态系统浅层地下水同位素特征与水分来源 104
9.1 浅层地下水δD和δ18O的组成特征 104
9.2 浅层地下水δD和δ18O的时间变化 105
9.3 浅层地下水的补给来源 106
9.4 小结 107
第10章 哈尼梯田生态系统植物水分利用来源及策略 108
10.1 土壤水和植物水氢氧稳定同位素特征 108
10.1.1 植物根系垂直分布特征 108
10.1.2 氢氧同位素特征 110
10.2 哈尼梯田不同植被类型下植物水分来源分析 113
10.2.1 林地土壤含水量特征 113
10.2.2 乔木林地植物水与各潜在水源δD的季节变化 114
10.2.3 灌木林地植物水与各潜在水源δD的季节变化 118
10.3 哈尼梯田不同植被类型对潜在水源的水分利用比例 122
10.3.1 乔木林地植物对各潜在水源的利用比例 122
10.3.2 灌木林地植物对各潜在水源的利用比例 125
10.4 哈尼梯田水源林不同植物水分利用差异 127
10.4.1 不同季节植物与各潜在水源利用比例对比分析 127
10.4.2 不同植物对各潜在水源利用比例对比分析 130
10.5 哈尼梯田水源林植物水分利用策略 131
第11章 哈尼梯田生态系统各水体转化同位素联系 132
11.1 引言 132
11.2 各水体的δD和δ18O特征 133
11.3 区域各水体转化的同位素联系 134
11.3.1 大气降水-地表水-浅层地下水转化关系 134
11.3.2 大气降水-土壤水-浅层地下水转化关系 134
11.3.3 大气降水-土壤水-植物水转化关系 135
11.3.4 不同尺度下各水体之间的转化关系 137
11.4 区域各水体之间的转化比例 138
11.5 与其他区域的对比 140
11.6 小结 141
参考文献 142
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