荒漠草原植物水源与氢氧稳定同位素特征

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：研究区LWML的斜率和截距与全球大气降水线接近，略高于王艳莉等研究宁夏沙坡头地区大气降水线方程的斜率与截距，说明该区域大气降水过程中氢氧稳定同位素没有受到明显的二次蒸发影响。降水入渗后与土壤中原有水分混合构成新的土壤水，再加上蒸发分馏作用，土壤水分的氢氧稳定同位素值会处于不断变化的状态。

研究认为土壤水中氢氧稳定同位素成分可以作为天然的示踪剂，通过土壤剖面不同深度同位素分布和浓度变化特征来研究降水入渗过程和在土壤中的迁移、分配信息（邓文平等，2016）。研究区LWML（δ2H = 8.1δ18O+7.2）的斜率和截距与全球大气降水线（Craig，1961）接近，略高于王艳莉等（2016）研究宁夏沙坡头地区（37°27′ N，104°57′ E，与研究区相距260 km）大气降水线方程（δ2H = 7.83δ18O+5.65）的斜率与截距，说明该区域大气降水过程中氢氧稳定同位素没有受到明显的二次蒸发影响。降水入渗后与土壤中原有水分混合构成新的土壤水，再加上蒸发分馏作用，土壤水分的氢氧稳定同位素值会处于不断变化的状态。研究区土壤水分蒸发线（δ2H = 3.59δ18O-37.35）与宁夏沙坡头地区的土壤水分蒸发线（δ2H = 3.46δ18O -30.94）相近（王艳莉等， 2016），位于研究区的大气降水线下方。以60 cm 为界土壤剖面上层和下层的水分蒸发线显著不同，60 cm 以下土壤水分蒸发线的波动显著小于60 cm 以上的，可进一步说明研究区的土壤浅层水分蒸发强烈。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，说明短花针茅样地土壤保水差，蒸发强烈，致使入渗的土壤水分大量流失，第二章的样地调查结果认为，短花针茅草地物种多样性小于蒙古冰草样地，这可能是短花针茅样地土壤水分蒸发更为强烈的主要原因。

表3-2　在不同降水期4 种植物利用水源及其贡献比例
Table 3-2　Proportions of feasible water sources for 4 plants species in different precipitation times

pagenumber_ebook=72,pagenumber_book=60 (https://www.chuimin.cn)

注：不同小写字母表示同一时期内不同植物的显著性差异。利用水源比例以平均值表示，括号里为最小与最大值。
Note： Different lowercase letters represent significant difference of different plants of the same sampling time（P ＜0.05）.Values are expressed as mean percent and the minimum-maximum.

2 个样地的土壤水分δ18O 和δ2H 值随着土壤深度增加变幅减小且呈现贫化的趋势，土层深度达到100 cm 以下，δ18O 和δ2H 值才略有增加且趋于稳定。这一现象说明，浅层土壤水分受到强烈蒸发影响至土壤深层，水分运移将此信号带到了更深的层位。60 cm 以下深层土壤水δ18O 和δ2H 值波动较小，表明受当季降水入渗的影响较小，其深层土壤水分可能由生长季节后的降水和初春的融雪补给（Yang et al.， 2012）。而地下水的δ18O 和δ2H 值比较稳定，在土壤水分蒸发线的范围内，表明其主要由降水补给，但在降水入渗到达地下水位前也受到了蒸发作用的影响（Zhu et al.，2016）。在15.1 mm 降水期不同样地在同一土壤剖层水的δ18O 和δ2H 值有显著差异，同一样地不同土壤剖层水的δ18O 和δ2H值亦有显著差异，到了85.8 mm降水期其差异变得不显著了，说明，由于降水增多，蒸发影响力相对于15.1 mm 降水期减弱，水分在深层土壤的入渗迁移深度持续增加，可见，降雨与蒸发同时对水分的入渗、迁移产生影响（张敬晓等，2017）。

荒漠草原植物水源与氢氧稳定同位素特征

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