摘要：氫氧穩定同位素作為水分子的組成部分，可以用來描述區域水循環，因為他們可以揭示相關水文過程的信息，包括降水，滲透，蒸發和蒸騰作用。盡管自然豐度低，但其重同位素對氣候和水文變化敏感。不同水體的穩定同位素可用于研究水汽輸送，植物水源和水分利用模式，土壤水輸送和補給機制，徑流的形成和匯合，補給源和地下水機制等。因此，穩定同位素在水文和氣候研究中很受關注。水文過程會對內陸多山地區的水資源產生影響。為全面調查水循環的重要部分，作者以祁連山為研究對象，于2016年植物生長季（5-9月）采集降水，植物，土壤，河水和地下水。每次降雨事件后采集降水，其他樣品每月采集一次。利用全自動真空冷凝抽提系統（LI-2100）將植物和土壤樣品中的水分提取出來，利用LGR液態水同位素分析儀DLT-100測量δ18O和δ2H以追蹤干旱山區水循環的一系列關鍵參數，提取基線信息，以及研究降水和其他水同位素特征的變化。結果表明：“溫度效應”很明顯，說明氣候干燥；表層土壤水δ18O變化很大，深層土壤水趨于相似，隨著土壤深度的增加同位素值逐漸減小。土壤水同位素對降水脈沖的響應具有不同邊界。在無降水發生的月份，檸條主要水源為0-30 cm的土壤水，發生降水事件時吸收水源則不同。總之，穩定同位素的研究結果為認識水文過程提供了新的見解，并為了解干旱地區山區的水循環提供了新的手段。

1.本研究的目標

（1）與最常用的方法（普通最小二乘法回歸，OLSR)相比，分析不同的大氣降水線回歸的適用性；

（2）不同樣地土壤水同位素剖面變化以及影響因素；

（3）干旱山區植物如何利用不同深度的土壤水，以及不同樣地同種植物對土壤水的利用是否相同；

（4）降水，河水和地下水的補給以及（5）從同位素視角研究上述水體的關系。我們從中可以了解不同水體穩定同位素特征以及內部相互作用，為中國以外類似山區水循環過程的研究提供了一個參考。

2.結果

2.1降水的同位素組成

圖2顯示了利用6種回歸方法（OLSR，MA，RMA，PWLSR，PWMA，PWRMA）擬合的3個樣地的LMWL。斜率差異表現為烏鞘嶺最小，天祝次之，古浪最大。祁連山“降水量效應”不顯著，而“溫度效應”很明顯（表4）。古浪δ18O和溫度的相對系數最小，各種回歸之間的斜率差異卻最大。

2.2土壤水的同位素組成

圖3顯示了生長季0-100 cm土壤水的同位素組成以及含水量變化。由于受到蒸發作用的影響，表層土壤水δ18O富集，變化顯著，而深層土壤趨于穩定。隨土壤深度的增加，同位素值逐漸減小。

古浪和天祝同位素值的季節性變化比烏鞘嶺更顯著，反映了降水同位素信息的變化。古浪和天祝夏季（6-8月）土壤水的δ18O高于其它月份，需要注意的是烏鞘嶺0-70 cm土壤水的δ18O變化顯著，表明了降水滲透到該土壤層。

從圖4可以看出，三個樣地土壤水δ18O和δ2H隨月份變化小，而土壤溫度變化較大，這表明溫度不是影響土壤水同位素的唯一因素，其它因子（例如植物覆蓋率）也發揮著作用。

2.3地下水和河水的同位素組成

就每個樣地而言，河水和地下水δ18O和δ2H的變化趨勢基本一致，表明兩種水體具有相似的水源（圖6）。在大多數月份，河水的同位素值高于地下水，這表明河水由于暴露于空氣中而蒸發更多。河水和地下水樣品中有交叉點，這表明了水交換和相互供應的關系（古浪和天祝的交點發生在6月，烏鞘嶺在8月）。

2.4植物水分吸收模式

不同月份，同一植物的水分吸收模式是有差異的。根據平均值和50%四分位，古浪（圖10）檸條吸收的主要水源為30–70 cm（5月）， 0–30 cm（6月），70–100 cm（7月），0–30 cm（8月），和0–30 cm（9月）土層。

烏鞘嶺（圖11）8月無降水發生，主要水源為0-30 cm土層，與古浪相似。其它月份，雖然有幾次降水發生，每個月水源也是不同的：5月為0-30 cm土層，6月每個土層比例相似，7月采樣前1天發生降水事件，9月70-100 cm土層。

在無降水發生的月份，天祝（圖12）與上述其它兩個樣地結果一致。其它月份，水分吸收模式發生了變化。5月發生了1次降水事件，每個水源對植物的貢獻率相似，6月對0-30 cm土層的吸收比例增加了。7月發生了6次降水事件，每個水源對植物的貢獻率相似，但是在9月，發生5次降水事件，植物吸收水源主要為0-30 cm土層。

結論：在三個樣地，“溫度效應”是明顯的，表明了蒸發富集。6種回歸方法（OLSR，MA，RMA，PWLSR，PWMA，PWRMA）的斜率差異表現為烏鞘嶺最小，天祝次之，古浪最大。表層土壤水δ18O的變化很大，深層土壤水δ18O趨于相似。隨著土壤深度的增加，同位素值逐漸變小。δ18O和δ2H隨月份變化很小，而土壤溫度變化明顯，這表明溫度并不是影響土壤水同位素的唯一因素。不同樣地土壤水同位素對降水的響應不同，且他們的土壤層邊界是不同的，烏鞘嶺的土壤層邊界為表層以下20 cm和60 cm，而天祝為40 cm。河水和地下水的δ18O和δ2H變化的一致性表明其水源相似。這兩個水體之間的相似性表明了水的交換過程。3個樣地降水，河水和地下水之間的關系是有差異的。烏鞘嶺和天祝的河水與地下水的水力聯系強于古浪。利用3個樣地相同植物種（檸條）木質部的同位素數據結合IsoSource模型的結果發現隨著月份和樣地的變化植物水分利用模式會發生變化，但是在無降水月份中，不同樣地之間水分利用模式是相同的，即植物依賴于0-30 cm的土壤水。

Water Stable Isotopes in an Alpine Setting of the Northeastern Tibetan Plateau.pdf