新闻公告玛纳斯河流域土壤水稳定同位素特征及运移机制
李雅琴1，李发东1,3,4,5*，张秋英2，乔云峰3,4,5，李俊峰1，田超3,4，KHASANOV Sayidjakhon3,4,5，李艳红6，何新林1
（1.石河子大学水利建筑工程学院；2.中国环境科学研究院；3.中国科学院地理科学与资源研究所；4.山东禹城农田生态系统国家野外科学观测研究站；5.中国科学院大学资源与环境学院；6.新疆师范大学地理科学与旅游学院）
作者简介：李雅琴（1998—），女，新疆哈密人，硕士研究生，从事水同位素研究。
基金项目：国家自然科学基金重点项目-新疆联合基金重点项目；新疆生产建设兵团科技计划项目
摘要：干旱区土壤水分垂直方向运移与分配，特别是膜下滴灌绿洲地区土壤水分垂直方向分布现状与运移机制尚不清楚。为探究干旱区农田生态系统水分层贡献问题，阐明农田土壤中水分运移过程，于2019年沿新疆玛纳斯河流域农田土壤进行分层采样，依次为0~5、5~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm。测定了稳定同位素δD和δ18O值，对同位素δD和δ18O值进行数据分析。结果表明：δD和δ18O最大值位于0~5 cm土层，分别为-25.64‰和-0.19‰；δD和δ18O最小值位于 20~40 cm土层，分别为-108.32‰和-8.19‰。0~5 cm土层δD和δ18O值较高，表明上层比下层更易受水分蒸发作用影响，存在强蒸发效应。随土层深度增加，δD和δ18O值呈减小趋势，其中80~100 cm土层变化趋势缓慢。氘盈余值表现为山地>平原>荒漠>山前。研究表明，受长期膜下滴灌影响，加之蒸发作用强烈，玛纳斯河流域土壤水分迁移过程发生改变。
图3 不同深度土壤中δD-δ18O同位素组成特征
图4 不同深度土壤中δD-δ18O同位素演变特征
针对干旱区农田生态系统水分层贡献问题，本研究探讨了玛纳斯河流域δD和δ18O水平和垂直方向运移过程，得出如下结论：
（1）玛纳斯河流域绿洲区灌溉方式为滴灌，灌溉水以天山积雪融水为主，稳定同位素值较为贫化。长期进行膜下滴灌导致水运移过程发生改变，深层土壤受地下水补给作用影响同位素保持贫化特征，而浅层土壤受强烈蒸发作用影响同位素表现为严重富集特征。表层土壤δD和δ18O值随土层深度增加而明显减小，深层土壤变化趋缓，表明表层土壤蒸发作用强烈，深层土壤受蒸发作用影响较弱。
（2）土壤水同位素值因长期受膜下滴灌影响，土壤水分迁移过程发生改变。灌溉区采用膜下滴灌方式，部分水汽附着在薄膜表面形成水珠，增大膜下土壤含水率。不同土层深度所反映的线性拟合方程有差异，且同位素值线性拟合方程斜率和截距随土层深度增加而逐渐减小。
（3）不同地貌类型氘盈余表现为：山区A线最高，为-20.97‰，主要是因为蒸发作用较弱；山前地区A线最低，为-38.27‰，其原因主要是蒸发作用强烈。
引用本文
李雅琴,李发东,张秋英,等. 玛纳斯河流域土壤水稳定同位素特征及运移机制[J]. 农业资源与环境学报, 2022, 39（4）: 690-697.
原文链接：
http://www.aed.org.cn/nyzyyhjxb/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=20220406&year_id=2022&quarter_id=4&falg=1