元阳梯田水源区土壤水分氢氧同位素特征

发布时间：2017-10-03 10:40

  本文关键词：元阳梯田水源区土壤水分氢氧同位素特征

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【摘要】：在地表水、大气降水、地下水和植被水的循环转化中,土壤水是其不可或缺的重要枢纽。研究土壤水分的迁移规律和循环转化在地下水资源和土壤水的合理利用以及对地下水的补给变化等方面都具有非常重要的理论和现实意义。在土壤水的运移研究领域,最近几年兴起的氢氧稳定同位素技术是一种全新的研究手段。与传统的研究方法相比,它的准确性和灵敏度更高。本论文基于氢氧同位素技术,通过对比研究元阳梯田水源区大气降水、穿透雨、树干茎流以及4种不同林分类型(乔木林、灌木林、荒草地、无林对照样地)下的土壤水和地表地下水的氢氧稳定同位素值的分布情况,结合多元统计分析、线性回归和描述统计等的分析处理方法,主要得出以下结论:(1)2014年元阳梯田水源区的年际降水量为1469mm,雨季的降水总量为1308mm,占全年降水量的89.04%,其大气降水线方程为δD=6.8384δ18O-5.6921(R2=0.8787,n=20)。相比于全球大气降水线方程,其斜率和截距均较小。说明在元阳梯田水源区的大气降水过程中,存在一定程度的再蒸发过程,而且受局部地区气候环境和水汽蒸发影响较大。(2)元阳梯田水源区的土壤水分的补给并不仅仅来源于大气降水,还可能有其它比较稳定的补给来源。4种不同林分类型(乔木林、灌木林、荒草地、无林地)下的土壤水δD和δ18O值的关系为:δD=7.6578δ18O+5.2551(R2=0.9075,n=143);δD平均值为-104‰,δ18O平均值为-14.3‰,与大气降水中的δD和δ18O平均值相比,明显偏小。说明土壤水并不单纯来自降水,更多的是原有土壤水与当季降水的混合,且土壤水与降水氢氧同位素相比明显偏负,说明土壤水更多是来自前期降水。(3)各个林分类型下的浅层土壤水分氢氧稳定同位素值的变化趋势与深层土壤水分差异较大,且深层土壤水分受外界的干扰极其微弱,而表层土壤水分反之。4种不同林分类型下,表层土壤剖面上的δ18O值波动变化幅度较大,一定程度上体现了土壤蒸发等同位素分馏效应。随着土层深度的增加,δ18O值的波动变化越来越小,尤其以80~100cm土层表现最为明显,其δ18O值基本趋于稳定。说明表层的土壤水分容易受到降水混合与蒸发的影响,氢氧同位素的组成变化较大;但是土壤深层次上接受降雨补给有限,而且降水已经与土壤原有水分混合完全,故其氢氧同位素的组成变化较小。(4)乔木林和荒草地的深层土壤水中δ18O值要偏高于表层土壤,而对于灌木林和无林地,其变化趋势则恰恰相反,表明研究区的降水入渗过程具有两种不同的下渗特征和机理。明确研究区土壤水的下渗机制,对于揭示元阳梯田水源区水分循环机理及其可持续发展具有重要的意义。
【关键词】：氢氧同位素 土壤水 元阳梯田 大气降水 蒸发
【学位授予单位】：西南林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S152.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1. 前言11-20
• 1.1. 研究目的与意义11-12
• 1.2. 国内外研究现状12-17
• 1.2.1. 稳定同位素技术简介12-14
• 1.2.2. 土壤水的研究综述14
• 1.2.3. 稳定同位素技术在土壤水研究中的应用进展14-17
• 1.2.4. 元阳梯田研究进展17
• 1.3. 存在的问题及发展趋势17-19
• 1.4. 重点解决的问题19
• 1.5. 本论文创新点19-20
• 2. 研究区概况20-24
• 2.1. 自然资源20-22
• 2.1.1. 地理位置20-21
• 2.1.2. 气候特征21-22
• 2.1.3. 水文地质22
• 2.1.4. 土壤类型22
• 2.1.5. 森林植被22
• 2.2. 社会经济22-24
• 2.2.1. 行政区划22-23
• 2.2.2. 经济状况23-24
• 3. 研究内容与方法24-27
• 3.1. 研究内容24
• 3.2. 研究方法24-26
• 3.2.1. 研究区域选择及标准样地布设24-25
• 3.2.2. 氢氧同位素测定水样的收集和室内分析25
• 3.2.3. 数据处理25-26
• 3.3. 技术路线26-27
• 4. 结果与分析27-46
• 4.1. 大气降水氢氧稳定同位素特征27-32
• 4.1.1. 研究区2014年月降雨量分布情况27
• 4.1.2. 大气降水氢氧稳定同位素特征及降水线方程27-29
• 4.1.3. 降水过程中δD和δ18O的变化特征29
• 4.1.4. 穿透雨的氢氧稳定同位素特征29
• 4.1.5. 树干茎流的氢氧稳定同位素特征29-30
• 4.1.6. 地表水的氢氧稳定同位素特征30-31
• 4.1.7. 地下水的氢氧稳定同位素特征31-32
• 4.1.8. 以上四类水体对大气降水的响应32
• 4.2. 土壤水分及其氢氧稳定同位素分布特征32-46
• 4.2.1. 土壤含水率季节变化特征32-33
• 4.2.2. 土壤水氢氧稳定同位素特征33-38
• 4.2.3. 不同林分类型下土壤水氢氧稳定同位素值垂向分布特征38-42
• 4.2.4. 不同林分类型的土壤水δD和δ18O剖面分布特征42-43
• 4.2.5. 土层深度和采样时间对土壤水氢氧稳定同位素的影响43-44
• 4.2.6. 土壤水的来源及其与大气降水之间的联系44-46
• 5. 结论与讨论46-49
• 5.1. 结论46-47
• 5.2. 讨论47-49
• 参考文献49-52
• 个人简介52-53
• 导师简介53-54
• 获得成果目录54-55
• 致谢55

【参考文献】

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本文编号：964747