亚高山灌丛地带SPAC系统中不同水体稳定同位素差异及其受降水的影响研究.pdf
摘要
摘要
水分循环是水资源更新的重要途径，其维持着局地和全球水的动态平衡，正
确认识水分循环过程对合理且有效地利用水资源具有重要意义。氢氧稳定同位素
是追踪水分循环过程的重要指示剂。不同水体的氢氧稳定同位素组成和土壤-植物-
大气连续体（SPAC）之间的水力关系对揭示区域水分循环过程至关重要。高山地
区是水资源供应的关键区域，对其水分循环过程研究具有重要意义。祁连山亚高
山灌丛地带是重要的水源涵养区，厘清其水文循环过程对河西绿洲地区至关重要。
因此，基于2019年5-10月在祁连山东段亚高山灌丛地区采集的降水、土壤水、植
物水的氢氧稳定同位素值，从SPAC系统的角度出发，研究了各类水体的氢氧稳定
同位素的差异及其受降水的影响。研究结果表明：
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（1）从时间变化上来看，降水的δH和δO值在高温低湿环境下富集，d-excess
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与δH、δO呈现出相反的变化趋势。其中，降水δH和δO的最大值和最小值
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分别在6月4日和5月8日。10月份降水的δH值和δO值较其它月份显著偏小
（p0.05）。
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（2）在时间变化上，半阳坡土壤水的δH和δO值在8月份和6月份存在显
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著差异（p0.05），而半阴坡土壤水的δH和δO值在9月份与10月份差异性最
显著（p0.05）。在垂直变化上，表层土壤水与深层土壤水之间存在显著差异
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（p0.05），且土壤水的δH和δO值在不同坡向均随土壤深度的增加而减小。
对比不同坡向，半阴坡土壤水稳定同位素较为稳定。
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（3）植物水的δH和δO值在10月份与其它各个月份存在显著差异（p0.05）。
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在整个生长季内，不同坡向的δH和δO值的变化趋势一致，同一坡向的不同植
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物种和同一植物种在不同坡向上的δH和δO值不存在显著差异（p0.05）。半
阳坡植物水线（PWL）的斜率和截距小于研究区和半阴坡的PWL。除金露梅外，
高山柳、千里香杜鹃和山生柳的PWL的斜率和截距均表现为半阳坡半阴坡。
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（4）研究区土壤水和植物水的δH值与降水的δH值的变化趋势一致，且降
水对土壤水和植物水的补给作用存在一定的滞后性。在SPAC系统中，降水是所有
水体的最终来源，且δ18O值按照降水-土壤水-植物水的顺序逐渐富集。降水、土
壤水和植物水之间存在水力关系。
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（5）研究区降水量与降水的δH和δO值呈显著负相关（p0.05），表明研
究区存在显著的降水量效应。但在降水量等级为0.1~9.9mm（小雨）和10~24.9mm
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