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水在生物地球化学循环和陆地生态系统中起着非常重要的作用，并且这种作用依赖于水在植被冠层、土壤和溪流中的存储时间和数量。虽然在水文过程的研究中还存在着许多不确定性，但是鉴于水的重要性，其研究依然吸引着众多生态学家和水文学家的兴趣。氢氧稳定同位素技术在描述特定的水文过程、鉴别水源和计算不同水源的贡献率上是一种非常有用的方法。
作为地表主要覆盖的植被，其对径流的调节作用是不容忽视的方面。目前，许多研究都在配对流域中进行，其研究结果表明：造林可以减少产水，毁林可以增加产水，而灌丛和草地对产水有促进作用。但是，这些作用都是假定在一定的条件下产生的，即在小尺度下气候变化和地质条件相对不变情况下的影响。在大尺度下，由于影响因子的复杂性，关于植被对径流影响的研究较少，且其结果处于争论之中。
在中国，干季水资源短缺和湿季洪水的破坏性日益明显。长江是我国最长的河流并且拥有全国水量的三分之一，长江流域是我国经济和社会发展的主要区域。因此，加强大尺度下长江源头植被和径流的研究，对长江流域的生态保护、流域管理与经济政策的制定具有重要的意义。
本项研究的实验地点位于四川省黑水河流域。黑水河流域是长江上游岷江支流的一个重要集水区，面积7240 km2。本项研究中，将该集水区划分为七个小流域，目的是研究水同位素的时空变化和植被格局对径流的影响。实验内容主要包括四个方面：在干季时河水同位素的空间变化和水源之间的关系；河水氢氧稳定同位素的时空变化和支流水源的鉴别；不同的植被覆盖率对基流的作用；以及植被覆盖率对洪水的影响。
研究成果如下：
(1)采集了33个降水样品，其中包括2004年3月到4月的2个雨水样品、5月到6月的19个雨水样品、9月到10月的10个雨水样品、12月的一个雪样品和2005年1月的一个雪样品；基于Craig的全球雨水线理论，通过线性回归，得到黑水河流域的大气降雨线，其方程为：δD=9.3δ18O+25.9，结果表明当地降水主要来源于海洋气团，并且当海洋气团到达黑水之前，气团中的重同位素已随降雨移出。
(2)在2004年的枯水季，研究了13个采样点河水样品的氢氧稳定同位素的空间变化。单因素方差分析结果显示：氢氧稳定同位素在13个样点间均存在显著差异(p＜0.05)，多重比较后，13个样点分成五组，即C、D、G、L、M一组，A、B、E一组，H、F一组，I、K一组，J单独一组；其中干流点分为两组，支流点分为三组。七个支流(包括A、B、E、F、H、I、K)间水同位素的空间差异与每个支流所在流域的平 均海拔高度相关。通过支流水同位素与当地大气降水线的比较及水源相关性分析表明，在枯水季冰川融雪水是支流的主要补给来源，如果气候变暖加剧，将进一步造成冰川的消失和降雪的减少，威胁支流的基流补给，导致干流的水生态安全问题。
(3)通过对平水期(5—6月)和枯水期(3-4月)河水氢氧稳定同位素值的配对T检验，发现：在采样点A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、L、和M的氢同位素值有显著的季节差异(p＜0.05)，而在采样点K的氢同位素值没有差异(p＞0.05)；在采样点H、I和D氧同位素值有显著差异(p＜0.05)，而在采样点A、B、C、E、F、G、J、K、L和M的氧同位素值没有显著差异(p＞0.05)。这种差异主要归因于地下水补给各支流的比例不同；根据混合模型，冰川融雪水的补给比例为57％—93％，而地下水的补给比例为7％-34％。结果也表明平水期支流的补给仍主要来源于冰川融雪水。
(4)利用稳定同位素数据计算了七个支流(包括A、B、E、F、H、I、K)的基流对于流河水(M点)的贡献率，发现支流H的基流贡献率最大(40.4％)，支流F的基流贡献率最少(2％)。利用遥感数据(TM)计算了不同植被的覆盖率，森林覆盖率在I、A、F、K、B、H和E流域分别是43.12％，35.56％，32.99％，25.34％，23.23％，20.56％和19.58％。相关分析显示：增加落叶阔叶林和亚高山针叶林能够减少产水，而增加高山灌丛和高山草甸的面积可以增加产水。同时，也发现在大尺度的流域中，植被面积(包括森林、灌丛、草甸)在产水上起着非常重要的削弱作用，而森林植被类型仅在小尺度上发挥影响。但植被与产水的关系十分复杂，需要开展大量细致的研究，阐明其作用机制。
(5)对单个降水过程(降水量＞8 mm)中七个支流的氢氧时间变化分析，发现单个降水过程中氧稳定同位素比氢同位素更适合计算支流对干流的贡献率，这源于不同类型水源水混合的程度不同。根据二元混合模型，计算了雨水在不同降水时段对七个支流的贡献，其贡献率在1％到40％之间。根据降水量空间分布的相似性和流域的相邻性，把流域A和B分成一组，流域E和F分成一组，流域H和I分成一组，进行组内贡献率与不同植被覆盖率的配对分析，发现森林面积增加会造成雨水贡献率的减少，而高山灌丛和草甸面积增加能够促进雨水贡献率的增加，这说明植被配置格局对洪水的形成具有一定的影响。
综上所述，在枯水季冰川融雪水是河水的主要补给来源，如果气候变暖加剧，河水基流补给将受到威胁；在大尺度上，植被对基流和洪水具有一定的作用，即森林面积的增加会造成基流和洪水的减少，灌丛和草甸的面积增加会促进基流和洪水的增加。这些结果是在气候条件相对一致的条件下产生的，因此气候变化的影响不能被忽视。然而，在较短时间内，要想建立一个非常清晰的降雨—植被—径流的相互关系还是很困难的，需要在该实验的基础上做进一步的研究。