“黃土高原這片廣袤的土地已經(jīng)被水流剝蝕得溝壑縱橫、支離破碎、四分五裂，像老年人的一張粗糙的臉。”

這是已故作家路遙在《平凡的世界》里對(duì)黃土高原的描述，也是三、四十年前黃土高原生態(tài)環(huán)境的真實(shí)寫照，水土流失嚴(yán)重，荒涼貧瘠。

如今經(jīng)過(guò)前輩們的不懈努力，這片土地上發(fā)生了翻天覆地的變化，植被恢復(fù)與人工造林成果顯著，生態(tài)環(huán)境大幅改善。

“植被”與“水”已經(jīng)成為這片土地上綁定的話題。生態(tài)改善的同時(shí)，人們對(duì)于此的研究也在不斷深入。現(xiàn)在的黃土高原關(guān)于植被在這片土地的恢復(fù)過(guò)程中，如何影響到生態(tài)水文的變化？

今天來(lái)了解一篇中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所研究團(tuán)隊(duì)的相關(guān)論文。

中國(guó)黃土高原天然草地和人工林地小流域生態(tài)水文分離——一年周期穩(wěn)定同位素觀測(cè)的證據(jù)

陸地生態(tài)水文是地球水文循環(huán)的重要組成部分，對(duì)于其功能和相關(guān)服務(wù)的理解至關(guān)重要。土壤可調(diào)節(jié)局部到全球范圍的生態(tài)水文過(guò)程。植物作為生態(tài)水文重要組成部分，在生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)了50%-90%的蒸散量。因此，研究植物和周圍土壤之間水的相互作用對(duì)于深入理解生態(tài)水文過(guò)程至關(guān)重要。生態(tài)水文分離假說(shuō)是同位素生態(tài)水文關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，它涉及到兩個(gè)水世界。已有許多研究在不同氣候帶進(jìn)行了生態(tài)水文分離調(diào)查。黃土高原一直進(jìn)行人工林和自然恢復(fù)，顯著改變了土壤性質(zhì)、植被群落、微生物群落和生態(tài)水文過(guò)程，然而植被恢復(fù)如何影響生態(tài)水文過(guò)程仍不清楚。

基于此，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)甘肅省慶陽(yáng)市南小河溝(107°370′E, 35°420′N)進(jìn)行了為期一年的調(diào)查，對(duì)比了其中兩個(gè)相鄰小流域中不同類型水的δ18O和δ2H（利用全自動(dòng)真空冷凝抽提系統(tǒng)（LI-2100 Pro，北京理加聯(lián)合科技有限公司）提取植物（根/莖，葉）和土壤水，利用Picarro L2130-I水同位素分析儀測(cè)量降水和土壤水穩(wěn)定同位素組成）以測(cè)試是否存在“生態(tài)水文分離”，闡明植被恢復(fù)如何改變黃土高原林地和草地之間的同位素生態(tài)水文，并探索兩個(gè)小流域根系/莖水和土壤水之間是否存在同位素分餾。

黃土高原兩個(gè)相鄰小流域中采樣點(diǎn)

【結(jié)果】

兩個(gè)相鄰小流域（森林vs.草地）土壤m(xù)obile和less-mobile水的氫和氧同位素變化

相鄰小流域不同類型水的氫和氧同位素示意圖

【結(jié)論】

黃土高原相鄰小流域生態(tài)水文同位素分析調(diào)查支持生態(tài)水文分離假說(shuō)，即土壤m(xù)obile和less-mobile水氫和氧同位素比值之間存在顯著差異，但是兩者之間存在動(dòng)態(tài)交換。另外，研究也發(fā)現(xiàn)植物根系/木質(zhì)部水和土壤（mobile和less-mobile)之間存在同位素差異，暗示植物根系吸水可能發(fā)生了同位素分餾，該結(jié)論尚需進(jìn)一步研究。