关键词:
稳定同位素
土壤水运动
优先流
地下水补给
鄱阳湖湿地
洪泛环境
摘要:
土壤水分运动是大气降水和地下水之间水源转化的关键环节,对生物地球化学循环和水分再分配起着重要作用。鄱阳湖水位波动显著,降水、土壤水、地下水转化过程复杂,受限于复杂的湿地野外条件和传统的监测手段,湿地土壤水分运动及其与地下水转化关系的定量研究较为困难。本研究选择鄱阳湖湿地不同高程处典型植被群落,基于生长季水文监测和降水、湖水、地下水、0-80 cm根区土壤水氢氧同位素测试,分析了不同植被群落根区土壤水同位素变化特征,阐释了不同水文时期湿地土壤水分运动过程,量化了地下水与土壤水的转化关系。结果显示,高位滩地茵陈蒿群落(Artemisia capillaris)的土壤水蒸发线斜率(5.91)明显低于当地大气降水线(LMWL, 7.60),0-60 cm土壤水lc-excess指数为负,说明土壤蒸发作用较强,最大影响深度为60 cm。而中、低高程滩地处芦苇(Phragmites australis)和灰化薹草(Carex cinerascens)群落的土壤水蒸发线斜率(6.70和6.75)略低于LMWL,土壤水lc-excess值均接近于0,显示蒸发作用较小。在土壤水分运动方面,茵陈蒿群落土壤水剖面δ18O在春季(5月)、夏季(6~8月)随深度增加而富集,表明土壤水受降水补给,以活塞流模式均匀下渗;秋季(9~10月)土壤水δ18O明显富集,且随深度增加而贫化,指示主要受蒸发作用的影响。此外,茵陈蒿群落根区土壤水δ18O较地下水同位素显著富集,在地下水埋深最浅时(1.92 m),土壤水中未发现地下水的贫化同位素信号及明显的水分补充,说明根区土壤水与地下水间的垂向水文连通受阻。芦苇和薹草群落土壤水运动受地下水波动影响明显。在地下水位上升期(4~5月),芦苇和薹草群落浅层(0~40 cm)土壤水主要来源大气降水,深层土壤水(40~80 cm)受毛细地下水上升补给,地下水对根区土壤水的补给贡献超50%;在地下水位浅埋期(6、8月),芦苇群落土壤水和地下水转化频繁;在地下水位下降期(9~10月),芦苇和薹草群落表现出非均匀土壤水流过程,存在明显优先流,芦苇群落降水和土壤水下渗补给地下水。本文研究结果有助于理解地下水位波动对鄱阳湖湿地土壤水分运动及其补给过程的影响,对揭示变化洪泛环境下湿地水循环响应和营养物质迁移有重要意义,同时可为构建考虑土壤优先流的双孔渗透模型提供理论依据。