兰州市南北两山土壤水氢氧稳定同位素动态变化特征及对降水的响应研究

作     者：马转转 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张明军

授予年度：2020年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

主      题：土壤水 氢氧稳定同位素 动态变化特征 入渗 降水贡献率 

摘      要：土壤水作为重要的水资源,在生态系统中有着关键性的作用。降水作为土壤水的重要外界补给来源,不仅影响着土壤水的运移过程,而且决定着土壤水分氢氧稳定同位素的动态变化特征。在降水过程中降水入渗是影响土壤水同位素组成变化的主要控制因素。本文基于2018年4月-10月兰州市南北两山六个采样点土壤水氢氧稳定同位素和降水氢氧稳定同位素实测数据,研究了兰州市南北两山土壤水氢氧稳定同位素动态变化特征、一次降水入渗过程中土壤水氢氧稳定同位素变化特征及降水贡献率、4-10月份降水贡献率变化特征及对土壤水氢氧稳定同位素动态变化特征的影响,主要得出以下结论:(1)兰州市局地大气水线为δH=7.04δO+3.47(R=0.93,PS3S2S1N1N2,而d-excess值则是样点N2S1S2N1S3N3。南北两山不同季节土壤水富集程度不同。(3)一次降水过程中不同时间由于降水入渗土壤水氢氧稳定同位素值明显不同,降水后第一天入渗速度为16.67 mm/h,之后逐渐减小,土壤含水量在不同时间不同深度有明显的改变,可能存在优先流,通过降水入渗模型发现优先流和活塞流补给土壤水的方式不同。一次降水发生后不同天数内降水贡献率变化明显,对于10-20 cm处土壤水降水后第一天以及第三天降水对其贡献率最高,30-40 cm处降水后第三天降水对其贡献率最高,50-90 cm处是单次降水过程中不同时间段贡献率都较高的土壤层,而110-120 cm处降水贡献率较高的时间是降水发生后第三天。降水贡献率存在有效贡献时间,不同深度降水有效贡献时间不同。(4)不同期次的降水对土壤水氢氧稳定同位素变化的贡献不同,距离采样时间越远,对深层土壤水的贡献率较高,反之对浅层尤其10-30 cm的贡献率较高。距离采样时间间隔越长,此次降水的有效影响保留时间越短,相反则有效贡献保留时间越长。不同期次降水贡献率的变化还影响着土壤水氢氧稳定同位素动态变化特征。直接影响降水贡献率的因子是降水量和蒸发量,降水入渗的不同和蒸发程度的大小决定着降水贡献率的大小,而植被覆盖度、土壤质地、根系分布、土壤孔隙率、地温、气温、相对湿度、风速等则影响着决定因子的变化。