章新平-湘江流域不同水体水线的比较2020.pdf
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湘江流域不同水体水线的比较 —以长沙地区水体为例 章新平，吴华武，黄一民，李广，黄煌，姚天次，华明权，王学界，戴军杰，王锐，刘仲藜，常昕、王迪宙 湖南师范大学资源与环境科学学院, 长沙, 中国 δ2H = 8.00δ18O + 10.00 δ2H = (8.17±0.06)δ18O + (10.35±0.65) (Craig, 1961） (Rozanski et al, 1993） 50 +O10.96 δ2yH==8.14x 8.14δ18 + 10.96 0 r = 0.99, n = 502 (Zhang et al, 2016） δ2H/‰ -50 -100 -150 -200 -250 δ2H = (7.96±0.02)δ18O + (8.86±0.17) (a) (Rozanski et al, 1993） -300 -35 -25 -15 δ18O/‰ -5 5 全球大气水线和全球大气降水线 2 长沙岳麓山地区不同水体取样点_观测组1 (S1: 大气降水；S2: 近地面（~10 m）水汽；S3: 浅层土壤水；S4: 井水；S5: 河水) 3 大气降水 浅层土壤水 井水 近地层水汽 河水 长沙岳麓山地区大气降水、浅层土壤水、井水、近地层水汽、河水中δ2H和δ18O的逐日变化 4 根据日数据计算的长沙大气降水线 根据月加权数据计算的长沙大气降水线 5 动力分馏作用 60 60 -60 -120 -180 -60 -120 -180 -20 -15 -10 -5 0 5 -120 平衡模拟 动力模拟 -240 -25 -60 -180 实测 -240 -30 δ2H = 8.25δ18O + 12.931 R²= 0.99, n = 1247 0 δ2H/‰ 0 R²= 0.97, n = 1247 δ2H/‰ δ2H/‰ 0 60 δ2H = 8.31δ18O + 13.387 R²= 0.99, n = 1247 δ2H = 8.36δ18O + 16.69 10 -240 -30 -25 -20 δ18O/‰ -15 -10 -5 0 5 10 -30 -25 -20 δ18O/‰ -15 -10 -5 0 5 10 δ18O/‰ 实测的和利用iAWBM模拟的长沙大气降水线（日数据） 50 δ2H= 8.14δ18O + 10.96 R²= 0.99, n = 502 δ2H= 8.13δ18O + 12.59 R2= 0.99, n = 502 0 -50 -100 -100 δ2H/‰ -50 -150 -200 -50 -150 -300 -35 -25 -15 δ18O/‰ -5 5 -150 -250 -250 实测 -100 -200 -200 -250 δ2H = 7.69δ18O + 8.31 R2= 0.99, n = 502 0 δ2H/‰ 0 δ2H/‰ 50 50 动力模拟 平衡模拟 -300 -300 -35 -25 -15 δ18O/‰ -5 5 -35 -25 -15 -5 5 δ18O/‰ 实测的和利用iAWBM模拟全球大气降水线（多年平均站数据） 6 近地面水汽线 下垫面蒸发的作用 根据日数据计算的长沙近地层 (~10m)水汽中δ2H依δ18O的散布 a: 所有观测日；b: 无降水日；c: 降水日 7 河水水线 降水线: δ2H = 8.36δ18O + 16.69 δ2H = 8.40δ18O + 14.39 降水线 (P≥4.5 mm): δ2H = 8.77δ18O + 19.16 实测的湘江长沙段河水水线RWL δ2H = 8.01δ18O + 17.74 实测的长沙岳麓山下浅层地下水的水线GWL 112°57′18.04″E 28°12′01.12″N 112°55′56.52″E 28°10′35.19″N 气象观测场 长沙岳麓山下桃子湖湖水取样点_观测组2 10 岳麓山下桃子湖浅层湖水和降水中δ18O、过量氘(d)与降水量、蒸发量、湖水水位的时间变化 11 湖水蒸发线 浅层地下水线: δ2H = 7.69δ18O + 13.79 δ2H = 7.83δ18O + 14.71 δ2H = 7.41δ18O + 11.82 降水线: δ2H = 8.40δ18O + 14.39 δ2H = 8.01δ18O + 17.74 δ2H = 8.36δ18O + 16.69 岳麓山下桃子湖浅层湖水中δ18O依δ18O的散布 12 蒸发皿蒸发水体中δ2H依 δ18O的散布（蒸发线） a: 蒸发皿有遮盖；b: 蒸发皿无遮盖 13 Sap flow Throughfall Stem flow Soil water content 土壤水（0-130 cm）、樟树木质部水 长沙望城观测站不同水体取样点_观测组3 长沙望城观测站降水、土壤水、地下水、樟树枝条水中δ18O的时间变化 15 长沙望城观测站降水、地下水、樟树枝条水、不同深度土壤水中δ2H依δ18O 的散布 8.77 19.16 去除小降水事件后LMWLP>k的斜率、截距以及样本数 16 不同深度土壤水同位素低值区和高值区lc-excess、∑E和∑TA的平均值以及SWL 长沙望城 土壤深度 δ18O分布 平均lc-e 平均∑E 平均∑TA (cm) (‰) (‰) (mm) (℃) 0~10 ＜-6.98 -8.80 116.5 747.3 δ2H=7.82δ18O+2.31 ≥-6.98 -6.65 74.8 456.7 δ2H=8.19δ18O+10.07 ＜-7.52 -7.17 223.8 1461.2 δ2H=7.81δ18O+3.49 ≥-7.52 -5.06 145.1 890.9 δ2H=7.91δ18O+9.73 ＜-8.13 -5.68 315.3 2069.3 δ2H=8.52δ18O+11.79 ≥-8.13 -4.18 224.7 1364.4 δ2H=8.97δ18O+16.64 ＜-7.70 -5.21 271.2 1749.9 δ2H=9.24δ18O+18.47 δ值暖季高、 ≥-7.70 -3.90 268.8 1683.9 δ2H=9.85δ18O+22.69 冷季低的地区 10~20 20~40 40~60 60~90 90~130 土壤水线(n=34) ＜-7.52 -4.08 261.8 1620.3 δ2H=8.71δ18O+15.06 ≥-7.52 -3.27 278.2 1813.5 δ2H=9.73δ18O+22.45 ＜-7.39 -3.75 273.1 1742.1 δ2H=8.11δ18O+10.59 ≥-7.39 -3.16 266.9 1691.6 δ2H=9.61δ18O+21.90 注：以各深度土壤水中δ18O的中位数为界划分δ分布的低值区和高值区 lc-excess(line-conditioned excess) = δ2Hsample-(a× δ18Osample + b) (水线氘差) 土壤水线斜率>降水线斜率的现象与降水稳定同位素和土壤 蒸发的反向季节性变化有关。 土壤水稳定同位素分布模型 17 望城观测站樟树枝条水、叶片水中δ18O的变化 18 植物水分利用与生态水文分离 望城观测站樟树枝条水线与叶片水线 望城观测站樟树枝条水线与土壤水线的比较 19 谢 谢!