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近年来黄土高原地区大规模的“退耕还林还草”，“封山禁牧”等工程，大面积提升了植被的覆盖率，对土壤水资源的利用和分配提出了新的问题。为了进一步了解当前背景下黄土高原干旱-半干旱地区不同土地利用过程中土壤水分动态变化和循环机制。本文选择了黄土高原彬县老河渠小流域开展了研究，将长期定位监测和野外调查测定相结合，通过稳定同位素示踪技术手段重点开展了3方面研究:(1)黄土高原干旱-半干旱地区大气降水及其稳定同位素（δD和δ18O）的变化特征和对土壤水循环的示踪意义;(2)黄土高原干旱-半干旱地区不同土地利用过程土壤水(SWC，Soil water Content)及其稳定同位素（δD和δ18O）的组成和动态过程;(3)黄土高原干旱-半干旱地区不同退耕模式土壤水及其稳定同位素(δD和δ18O)的组成和动态过程;同时通过云雾山典型恢复草原开展了黄土高原干旱-半干旱地区植被演替对土壤水及土壤碳库影响研究。通过以上系统的研究，得出以下主要认识: 1，2014～2016年降水稳定同位素组成(δD)和对应的日均温、日降水量之间的关系。从整个研究区间来看，日均温和降水稳定同位素组成(δD)之间不相关(r=0.113，P＜0.01)。根据温度梯度(T＜0℃，0＜T＜10℃，10＜T＜20℃，T＞20℃)对降雨进行分组，得出不同温度梯度下降水稳定同位素组成(δD)和日均温的相关性:在T＜0℃组，日均温和降水δD值显著相关(r=0.826，P＜0.01)，在0＜T＜10℃，10＜T＜20℃，T＞20℃组，日均温和降水稳定同位素组成(δD)值之间不相关(r=0.01，P＞0.05;r=0.241，P＞0.05;r=0.215，P＞0.05)。在T＞20℃组，40次降水事件全部发生在夏季风控制6～9月份，并没有表现出显著的正相关特征。从整个研究区间来看，日降水量和降水稳定同位素组成(δD)之间不相关（r=-0.223，P＜0.05）。根据雨量梯度(P＜10mm，10＜P＜20mm，P＞20mm)对降雨进行了分组，得出降水δD值和日降水量之间不相关(r=0.113，P＜0.05)，进一步分析发现在10＜P＜20mm组，日降水量和降水稳定同位素组成(δD)之间存在显著负相关(r=-0.548，P＜0.05)，表明降雨量在10＜P＜20mm区间时“雨量效应”最为显著,在10＜P＜20mm组的20次降水事件有17次发生在夏季风控制的6～9月份。初步认为研究区域雨热同期的气候特征对降水稳定同位素组成(δD)的影响掩盖了“温度效应”信号。 2，稳定同位素（δD和δ18O）示踪土壤水蒸发入渗机制:土壤水“δD-δ18O”蒸发线落在当地大气降水线方程右下侧，表明降水在土壤水分补给过程中经历了强烈的非平衡蒸发过程，分馏作用明显。表层(0～20cm)土壤水δ18O值随深度呈现出指数递减的变化趋势;浅层(0～120cm)土壤水δ18O值受到降雨入渗、蒸发、植被利用等混合因素影响变化最为复杂和活跃;深层(120～200cm)土壤水δ18O全年比较稳定，在120～200cm深度，草地δ18O值稳定在-9‰，林地δ18O值稳定在-10‰。降水入渗补给过程中，浅层土壤水混合补给特征明显，雨量级别在中雨(10＜P＜25mm)及以上的降雨事件，可以及时通过某些快速通道以优先流的入渗特征快速到达深层土壤。其中，退耕草地、退耕林地优先流特征入渗发生较为普遍，可能是由于退耕地被撂荒以后，鼠洞发育较多，退耕时间较长，新陈代谢作用下植被根系死亡，形成土壤孔隙，退耕林地根劈作用时有发生;而农业用地的苹果园地、玉米地、苜蓿地快速入渗通道较少，这可能是由于农业用地人为耕作频繁，土壤质地均匀不具备发生优先流的条件，而以混合入渗特征为主。稳定同位素(δD和δ18O)可以有效示踪土壤水入渗蒸发机制。 3，土壤水“δD-δ18O”拟合线的建立:降水“δD-δ18O”拟合线的斜率在温度区间T＜0℃，0＜T＜10℃，10＜T＜20℃，T＞20℃分别是8.3、7.7、7.4和6.3，截距分别是27.9、16.8、4.9和-5.3，随着温度增加分别呈现出递减的趋势，主要是由于降水过程中随着温度升高，降水落地过程中雨滴更容易受到二次蒸发的影响从而发生同位素动力学分馏效应。“δD-δ18O”拟合线对反映局地气候状况有一定指示作用，在环境变化研究领域有一定潜在价值。土壤水“δD-δ18O”拟合线对苹果园、苜蓿样地土壤水分蒸发和补充响应敏感，而对玉米地、草地、林地蒸发响应不敏感，对退耕类型用地土壤水补充响应有一定滞后性。退耕序列和土壤水含量有密切关系，而和土壤水“δD-δ18O”拟合线并无明显对应关系。退耕草地土壤水“δD-δ18O”拟合线斜率、截距在3个采样季表现出不同的排列组合;退耕林地土壤水“δD-δ18O”拟合线显示退耕15年林地在全年表现出最弱的蒸发环境，退耕30年林地和退耕20年林地则在不同季节表现出和当地大气降水线方程(LMWL)不同的偏离程度。 4，云雾山典型恢复草原地区“草地灌木地”植被演替过程:在0～10cm深度的土壤表层，SWC灌木＞SWC草地，在20～40cm深度，SWC草地是22.18％，SWC灌木是20.64％，差异不明显，在50～100cm深度，SWC草地和SWC灌木呈现出同步降低的趋势;“草地-灌木地”演替过程中，在0～10cm深度，SOC灌木和SOC草地分别比土壤表层降低了43％和24％，在0～20cm深度SOC灌木和SOC草地分别占0～100cm深度SOC含量的58.1％和34.1％，表明短期的植被演替对浅层SOC增加影响显著;通过对灌木地优势植被准格尔枸子和土庄绣线菊（Cotoneaster acutifolius，Spiraea pubescens）δ13Cplant-root和土壤δ13C组成测定发现短期植被(约10a)演替对土壤剖面0～20cm层δ13C值有显著影响，其中0～10cm层影响最大。表明δ13C值作为土壤碳库更替和碳循环的研究具有很好的辨识力。