水源涵養(yǎng)有助于攔蓄降水、調(diào)節(jié)徑流,影響著生態(tài)系統(tǒng)水文調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化等功能。在城市化及氣候變化的背景下,水資源供需矛盾、水體污染等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題不斷加劇。深入理解流域水源涵養(yǎng)過(guò)程、能力及作用是防治上述生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的基礎(chǔ)。隨著同位素水文學(xué)的發(fā)展,同位素技術(shù)在水文水資源的研究中的優(yōu)越性逐漸得到凸顯。氫氧同位素是天然示蹤劑,在水分溯源、水分滯留時(shí)間估算等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。但相關(guān)研究多關(guān)注水文過(guò)程的某一具體方面,沒(méi)有形成系統(tǒng)、明確的水源涵養(yǎng)研究框架。為更好地促進(jìn)氫氧同位素技術(shù)在水源涵養(yǎng)研究中的應(yīng)用,研究總結(jié)了應(yīng)用氫氧同位素技術(shù)刻畫(huà)水源涵養(yǎng)過(guò)程、能力和作用的相關(guān)研究。從水源涵養(yǎng)的能力估算、過(guò)程刻畫(huà)、水源涵養(yǎng)的"藍(lán)""綠"作用等方面,梳理了基于氫氧同位素技術(shù)的水源涵養(yǎng)研究框架,明確了本領(lǐng)域亟待加強(qiáng)的研究方向。研究對(duì)于理解流域水源涵養(yǎng)的機(jī)理、科學(xué)評(píng)估水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值等方面具有重要的理論和實(shí)踐意義。 

【文章來(lái)源】：生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,40(24)北大核心

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1 水源涵養(yǎng)內(nèi)涵根據(jù)不同的角度,水源涵養(yǎng)量的估算方法有水量平衡法、蓄水能力法、降水儲(chǔ)存量法、年徑流量法、地下徑流增長(zhǎng)法、模型模擬和衛(wèi)星遙感等[25- 29]。不同估算方法定義的水源涵養(yǎng)內(nèi)涵存在一定差異(圖2)。水量平衡法定義的水源涵養(yǎng)是指收入水分與支出水分的差值,即降水減去徑流、蒸散發(fā)(圖2角標(biāo)2所示范圍),即生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的存余水量,既不包含供給植物水分利用的部分,也不包含補(bǔ)給河道徑流的部分。蓄水能力法定義的水源涵養(yǎng)是指冠層、凋落物層和土壤層的持水(圖2角標(biāo)3所示范圍)。以土壤層為例,土壤的最大涵養(yǎng)量包含補(bǔ)給河道徑流、供給植物利用的部分[30]。降水儲(chǔ)存量法定義的水源涵養(yǎng)是指降水減去冠層攔截及蒸散發(fā)作用后的水量(圖2角標(biāo)1所示范圍),包括補(bǔ)給河道徑流或地下水的部分[5, 28]。地下徑流增長(zhǎng)法定義的水源涵養(yǎng)主要指林地與裸地相比,地下徑流增長(zhǎng)的部分(圖2角標(biāo)4所示范圍)。年徑流量法定義的水源涵養(yǎng)主要指林地與裸地相比,地表徑流減少的部分(圖2角標(biāo)5所示范圍)�？梢�(jiàn),不同估算方法其水源涵養(yǎng)的內(nèi)涵不同。但不管角度如何,水源涵養(yǎng)根本上是一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)保持水分的過(guò)程和能力[31]。

式中,X表示D或18O,D即2H;δX即表示樣品的氫或氧的同位素組成(‰);Rsample表示抽提水中氫或氧的重同位素和輕同位素豐度之比,即18O/16O或D/H;RV-SMOW表示維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水(Vienna Standard Mean Ocean Water)的18O/16O和D/H 值�；跉溲跬凰丶夹g(shù)的水源涵養(yǎng)研究框架如圖3所示,通過(guò)應(yīng)用氫氧同位素技術(shù)的水分平均滯留時(shí)間估算、水分來(lái)源識(shí)別,明確流域水源涵養(yǎng)能力、過(guò)程與作用。水分滯留時(shí)間影響著生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程、污染物的留存等[21, 36]。較長(zhǎng)的水分滯留時(shí)間意味著水分與不同水源涵養(yǎng)載體接觸時(shí)間更久、混合程度或化學(xué)反應(yīng)程度更大。因此,基于氫氧同位素技術(shù)的水源涵養(yǎng)研究,從傳統(tǒng)涵養(yǎng)能力估算向涵養(yǎng)過(guò)程和作用刻畫(huà)轉(zhuǎn)變,有助于水源涵養(yǎng)研究的加強(qiáng)和拓展、水源涵養(yǎng)服務(wù)的合理評(píng)估以及生態(tài)系統(tǒng)不同服務(wù)間的聯(lián)系。

【參考文獻(xiàn)】：
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