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哈尼梯田区优势景观类型对泉水氢氧同位素效应的影响

发布时间:2019-08-17 16:28
【摘要】:氢氧稳定同位素是示踪流域水循环过程的有效手段,流域景观类型及其格局对泉水同位素效应的影响是景观生态学与同位素水文学的全新交叉领域.本文以哈尼梯田文化景观遗产核心区的全福庄河小流域为研究对象,在2015年3月—2016年3月间,逐月在海拔1500 m的梯田、1700 m的梯田和1900 m的森林景观类型下分别采集78个泉水样和39个大气降水样进行氢氧稳定同位素分析.结果表明:小流域的优势景观类型是森林和梯田,两者面积分别占总面积的66.6%和22.1%,并具有森林在上、梯田在下的垂直格局.相关分析表明,泉水除受降水补给外,还受到景观内其他同位素值偏正的水源补给,景观位置较高的森林区泉水主要由降水补给,位于森林之下的梯田泉水受大气降水、河水、梯田水、地下水等多种水源补给,其同位素混合作用强烈;泉水δ~(18)O和δD值整体海拔效应明显,其海拔梯度分别为-0.125‰·(100 m)~(-1)和-0.688‰·(100 m)~(-1);研究区氘盈余值随海拔升高而增大与景观格局和同位素循环过程有关.总之,优势景观类型对泉水氢氧同位素效应具有显著影响,泉水氢氧同位素可作为景观水文过程对景观格局的响应指标.
【图文】:

景观,采样点,位置,梯田


变质岩裂隙水广泛出露,并有多处泉眼.1.2样品采集与数据来源2015年3月—2016年3月逐月在研究区3个海拔段采集泉水和大气降水,其中泉水样为瞬时样,均为泉眼处的非静止水样,样点共6个,每个海拔高度采两个,包括海拔1500m的梯田1处(样点1和2)、1700m的梯田2处(样点3和4)和1900m的森林2处(样点5和6)(图1b),共采集有效泉水样78个.在采集泉水样的3个对应海拔处各采集1个月混合大气降水样,通常在各月最后一天或次月第一天收集,共采集有效大气降水样39个.采样期间在2016年1月和2月出现过低温降雪天气.氢氧同位图1研究区位置(a)、采样点分布(b)与景观垂直格局(c)Fig.1Location(a),,samplingpointdistribution(b)andver-ticalpattern(c)ofthestudyarea.A:森林Forest(1900m);B:村寨Village(1850m);C:梯田2Riceterrace2(1700m);D:梯田1Riceterrace1(1500m).素测试在云南师范大学高原湖泊生态与全球变化重点实验室进行,采用18O和D测试精度分别为±0.03‰和±0.2‰的PicarroL2130-i同位素分析仪测定样品.1.3数据处理稳定氢氧同位素数据采用Excel2013和SPSS18.0软件进行统计分析,主要分析方法包括回归分析、相关分析和假设检验,分析结果图采用Grap-her12软件制作.景观分类结果由2010年快鸟影像经目视解译数字化和野外实地验证获得,采用Arc-gis10.0软件进行面积计算,叠加地形图获得各景观类型的海拔分布.2结果与分析2.1景观类型及其垂直格局由图1c可见,森林和梯田是研究区的优势景观类型.其中,乔木林地占小流域景观总面积的45.8%,水田占22.1%,灌木林地和茶园冬瓜林分别占10.5%和10.3%,可见小流域是以森林为基质、水稻梯田占较大比重而其他类型面积较小的景观.以3个海拔段采样点的连线做剖?

泉水,大气降水


?δD值分别在-15.46‰~-2.08‰和-99.55‰~9.50‰之间,平均值分别为-9.82‰和-58.93‰;泉水δ18O和δD值分别在-12.01‰~-3.45‰和-78.5‰~-30.4‰之间,平均值为-8.15‰和-56.04‰.全球降水δ18O和δD平均在-50‰~10‰和-350‰~50‰之间[15],说明研究区降水和泉水δ18O和δD均在全球降水氢氧同位素变化范围内,但降水变化幅度大于泉水,说明降水是地下水的主要补给来源.根据降水δ18O和δD值确定本地大气降水线为:δD=8.49δ18O+27.79(R2=0.98)(图2),可见,斜率超过全球大气降水线方程的8[16]和宋献方等[17]提出的中国大气降水线方程的7.82.考虑到研究区在2016年1月和2月曾受到北方强冷空气影响而出现极端低温天气,将这两月的数据去除后得到本地大气降水线方程为δD=7.86δ18O+16.9(R2=0.93),则本区大气降水线方程斜率从去除前的8.49减小为去除后的7.86,充分说明来自北方的寒潮对本地大气降水线有很大影响.泉水δ18O-δD的关系式为:δD=5.48δ18O-11.29(R2=0.99),表现出本地泉水与大气降水关系线在斜率和截距上均有差异,进一步说明本地泉水除受降水补给外,还受其他因素的影响.2.2.2森林和梯田景观类型下的泉水来源将森林图2不同地区大气降水线和本地泉水线Fig.2Localmeteoricwaterline(LMWL)indifferentregionsandthelocalspringwaterlineinthestudyarea.和梯田景观类型下泉水和雨水的同位素δ18O和δD值进行两两相关分析表明,森林泉水与大气降水δ18O和δD值的相关系数分别为0.76和0.82,梯田泉水与大气降水的相关系数分别为-0.24和-0.36,梯田泉水与森林泉水的相关系数为-0.0
【作者单位】: 云南师范大学旅游与地理科学学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(41271203) 高原湖泊生态与全球变化实验室开放基金资助~~
【分类号】:P641.3;S284

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本文编号:2527905

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