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荒漠草原优势植物水分利用策略的特征

【摘要】:不同采样期降水的δ18O 值在-11.99‰~-5.01‰变化,δ2H 值在-96.71‰~-40.51‰变化,且随着降水量的增多其氢氧稳定同位素值变小趋于贫乏。图3-2不同水源的氢氧稳定同位素组成特征 Fig.3-2δ2H and δ18O values of soil water, rain water and groundwater at study site.注:SWEL 表示土壤水分蒸发线,S.SWEL 和 A.SWEL 分别表示短花针茅样地和蒙古冰草样地的土壤水分蒸发线。

不同采样期降水的δ18O 值在-11.99‰~-5.01‰变化,δ2H 值在-96.71‰~-40.51‰变化,且随着降水量的增多其氢氧稳定同位素值变小趋于贫乏。基于研究区降水和地下水同位素特征的分析(图3-2-a),拟合成区域大气降水线方程:δ2H=8.11δ18O+7.18 (R2=0.93),相比于全球大气降水线(δ2H=8δ18O+10)(Craig,1961)和全国大气降水线方程(δ2H=7.92δ18O+8.2)(陈中笑等,2010),研究区大气降水线方程的截距偏小,斜率相似,比较接近全球气象水系(GMWL)的预期值。土壤水分同位素特征较降水富集,主要分布在研究区大气降水线的左下侧(图3-2-b),氢、氧同位素特征的变化范围分别为-81.56‰ ~-46.16‰和-11.93‰ ~ -3.41‰,土壤水分蒸发线的斜率和截距分别为3.59 和-37.35,小于研究区的大气降水线。植物茎秆水分氢、氧同位素分布于研究区大气降水线的右下侧(图3-2-b),其变化范围分别为-65.56‰~-38.62‰ 和-7.74‰~1.19‰,茎秆水分同位素特征拟合线的斜率和截距分别为2.57 和-44.11,R2=0.67,分别小于土壤水分蒸发线的斜率、截距和R2,在土壤水分蒸发线的右上角,部分值脱离出土壤水氢、氧同位素值的范围。

0 ~60 cm 垂直剖面的土壤水分氢、氧同位素值拟合曲线(δ2H=2.95δ18O-42.33,R2=0.60)的斜率、截距和R2 显著大于60 cm以下的(δ2H=3.98 δ18O-34.20,R2=0.82)( 图3-2-c),60 cm 以下土层水氢、氧同位素值在土壤水分蒸发线附近的波动较小,而在0 ~60 cm 的波动较大。2 个样地的土壤水分蒸发线也显著不同(图3-2-d),蒙古冰草样地的土壤水分蒸发线的斜率、截距和R2 显著大于短花针茅样地,在土壤水分蒸发线附近的波动较小,而短花针茅样地的波动较大。

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图3-2 不同水源的氢氧稳定同位素组成特征
Fig.3-2 δ2H and δ18O values of soil water, rain water and groundwater at study site.

注:SWEL 表示土壤水分蒸发线,S.SWEL 和 A.SWEL 分别表示短花针茅样地和蒙古冰草样地的土壤水分蒸发线。
Note: Soil water evaporation line expressed as SWEL, S.SWEL and A.SWEL represents respectively soil water evaporation line of S.breviflora and A.mongolicum plots.