基于稳定同位素技术的森林水文过程研究——以黄河小浪底库区大沟河与砚瓦河流域为例

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1、分类号S715密级公开UDC学位论文基于稳定同位素技术的森林水文过程研究——以黄河小浪底库区大沟河与砚瓦河流域为例Astudyonforesthydrologicalprocessesbasedonstableisotopestechnology—CasestudyoftheDagouheandYanwahewatershedsinXiaolangdiReservoirofYellowRiver,Jiyuan,Henan田超指导教师姓名孟平研究员申请学位级别博士专业名称生态学研究方向森林生态系统结构与功能论文提交日期2015年5月论文答辩日期2015年6月学位授予日期2015年7月答辩委员会

2、主席评阅人北京·中国林业科学研究院学位论文基于稳定同位素技术的森林水文过程研究——以黄河小浪底库区大沟河与砚瓦河流域为例学位论文作者田超指导教师姓名孟平研究员指导小组成员张劲松研究员孙守家副研究员申请学位级别博士专业名称生态学研究方向森林生态系统结构与功能论文答辩日期2015年6月中国·北京DissertationfortheDegreeAstudyonforesthydrologicalprocessesbasedonstableisotopestechnology—CasestudyoftheDagouheandYanwahewatershedsinXiaolangdiReservoir

3、ofYellowRiver,Jiyuan,HenanCandidate:TianChaoSupervisor:Prof.MengPingAssociateSupervisor:Prof.ZhangJinsongDr.SunShoujiaAcademicDegreeAppliedfor:Ph.DSpeciality:EcologyDateofDefence:June-2015Degree-conferring-institution:ChineseAcademyofForestry*A~~M~~~~~~~~~~A~~~m~T*ff~~ni~&~~~~~~5f!o!Gftfo!T~o,!*7:t

4、9=r~JjtlhoL2At~ttfo3&i~Hf.J±t!r7J71-,it~9=r::f-§*;!tfffiAc~~t:Z*~~~tt~~~~~.ill~~*~~~**~~~*~N~~TI~~m~~~&~~~W~fflrlOOM·o~ft-~I~~~~~$~~M~~ffffl~~~Ba~~~~7~E8iJ?JIJHt;{brdM:l•*~~~~~~~~7M9=rOO#~M*M~~~~ffim,~m~~~~~m~.~rnJt-t~l~t4"1:Wf7'1~1f;&1*00J-trtJ00~1f=*$llilxrJl;f{;J:lE~it:XI¥J~E~1tf*[]1if1:tJ!,ftWi

5、t~-~~~~OO.*A~~~OO#~M~~n~~~~~~~~~~$~$%~~~A~*~~W*ff~~.~L2A*m~~,~~~am~~~¥~~~.~~~~~~.c*~~~~~~~M~§~ffl*~~~)~¥:fil:it)t11=~;£~:.i].i$.loll~{f7JjZ-El摘要为揭示黄河小浪底库区森林植被对降雨径流的调控机制，定量评价小流域水资源转化关系及径流补给来源，本文以河南省济源市黄河小浪底库区的大沟河、砚瓦河流域为例，运用稳定同位素技术，研究降水同位素的季节变化特征，基于林分尺度，研究典型优势树种侧柏（PlatycladusorientalisL.）、栓皮栎（Quercus

6、variabilisBl.）的降雨再分配及降雨影响下土壤水分运移特征，运用水量平衡原理，探讨不同林分坡面产流的降雨量临界值。基于小流域尺度，探讨降水-地表水-地下水转化关系，并对地表径流补给来源进行定量评估。主要结论如下：（1）降水δD（氘同位素）和δ18O（氧同位素）值变化范围较大，春、夏、秋三季随季节变化逐渐减小。4-10月降水δD与温度成负相关关系，而季节性降水相关性不显著。4-10月及秋季降水δD和δ18O与降水量存在负相关关系。当地大气降水线方程为δD=7.19δ18O-1.29，夏季大气降水线斜率及d值较小，而秋季最大。利用HYSPLIT气团轨迹模型，可知夏季水汽主要来自东南及西

7、南海洋性季风输送，春、秋季降水受大陆和海洋性季风共同影响，即降水表现出一定的季节效应。因此，确定区域降水季节变化特征是研究同位素水文过程的重要先决条件。（2）侧柏林及低、中、高密度栓皮栎林之间的树干茎流δDS值及不同林分间的穿透雨δDT值差异均不显著，林外降雨δD与δDS、δDT均呈显著相关关系，且δDT与δD相关性更高，当降雨量≥14.2mm时，δD与δDS、δD与δDT差值ᇞδD>0。当降雨量<14.2m