【摘 要】
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多年冻土是青藏高原生态系统重要的组成部分,由于其独特的地貌地质特征,使它在全球及区域气候的形成演化中扮演着重要的角色。位于青藏高原腹地的长江源区是我国中低纬度冰冻圈的核心区域,多年冻土十分发育。由于全球变暖和人类活动的影响,长江源区冻土发生了显著的退化,使得寒区土壤水的迁移路径发生变化,从而影响了径流的形成过程。在此背景下认识和揭示土壤水分迁移路径对寒区径流形成的影响机理具有重要的科学意义。本研究
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多年冻土是青藏高原生态系统重要的组成部分,由于其独特的地貌地质特征,使它在全球及区域气候的形成演化中扮演着重要的角色。位于青藏高原腹地的长江源区是我国中低纬度冰冻圈的核心区域,多年冻土十分发育。由于全球变暖和人类活动的影响,长江源区冻土发生了显著的退化,使得寒区土壤水的迁移路径发生变化,从而影响了径流的形成过程。在此背景下认识和揭示土壤水分迁移路径对寒区径流形成的影响机理具有重要的科学意义。本研究选取长江源风火山流域为研究区,以典型高寒草甸、过渡草甸（高寒草甸、高寒沼泽草甸过渡带）和高寒沼泽草甸坡面为研究对象。于2019年和2021年7月至9月,采集不同坡面的土壤水、植物水、地下水和河水,使用激光液态水同位素分析仪测定不同水体氢氧稳定同位素,构建含有醇类污染物质的植物水和土壤水同位素修正曲线,并与同位素质谱仪测定结果进行交叉验证。此次研究探索了不同坡面水体的氢氧同位素特征,分析了消融期土壤水迁移路径,厘清了坡面植物用水策略,判定了河水的补给来源。得出以下主要结论:（1）建立了激光液态水同位素分析仪甲醇和乙醇污染的同位素修正曲线。甲醇和乙醇污染后的植物水和土壤水样品通过光谱污染修正软件的诊断和量化后,与同位素质谱仪的测定值进行交叉验证,受污染的植物水同位素值可以被准确校正。其中,植物水δ18O和δD的修正范围分别为0.27～9.42‰和0.50～18.89‰。土壤水中醇类物质较少,校正前后同位素不存在显著性差异,可以直接用于实验数据的分析。（2）研究期高寒草甸、过渡草甸和高寒沼泽草甸坡面土壤水δ18O具有相似的分布特征,变化范围分别为-14.58～-1.58‰,-11.64～-1.85‰和-11.74～-4.01‰。各坡面土壤水同位素点基本位于局地大气降水线下,土壤水线斜率分别为7.06、6.82和6.96,均小于LMWL（9.04）和GMWL（6.82）,表明降水为土壤水的主要补给源。（3）根系层（5～30cm）土壤水的δD值变化范围最大（-23.18～-94.55‰）,且存在重同位素富集现象。其较低的氘盈余（d-excess）表明根系层土壤水经历了较强的蒸发分馏过程。地下水也呈重同位素富集现象,表明地下水受蒸发和混合效应的影响,并且在迁移和转换过程中经历了一定程度的蒸发。除河水外,其他水体稳定同位素值时间变化较大。（4）小规模降水对于土壤水同位素的影响有限。二端元径流分割的结果表明地下水和20～50cm土壤水对河水的贡献占主导地位。（5）研究期高寒草甸叶片水与根系水δ18O分别为-10.38～13.40‰和-11.88～-5.11‰;高寒沼泽草甸叶片水与植物水δ18O分别为-6.78～13.20‰和-11.55～-6.32‰。受到蒸腾作用的影响,叶片水较根系水富集δ18O重同位素。高寒沼泽草甸植物蒸腾作用要强于高寒草甸。不同坡位的植物水同位素不存在显著性差异。高寒草甸坡面根系摄水层的土壤蒸发存在差异。（6）高寒草甸和高寒沼泽草甸坡面用水策略接近,主要吸收5cm处浅层土壤水,其对于根系水分的最大贡献率可达98%。此外,Iso Source模型的计算结果表明植物根系也可以调整水分利用深度,来适应外部环境的变化。长时间未发生降水事件时,坡下植物根系主要利用80cm深度土壤水,最大贡献率可达98%。
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