中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心王仕琴研究組在華北補(bǔ)給源區(qū)土壤水分運(yùn)動(dòng)和地下水補(bǔ)給機(jī)制方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果近日發(fā)表在《水文學(xué)》雜志。

太行山低山丘陵區(qū)是華北平原地表水和地下水的重要補(bǔ)給區(qū)。近年來(lái)受人類活動(dòng)的影響，植被恢復(fù)、耕地面積增加，水分蒸散發(fā)損失增加，使得降水對(duì)地下水補(bǔ)給量減少，山區(qū)產(chǎn)流和來(lái)水量減少。包氣帶是連接大氣層和地下水的中間圈層，理解氣候和土地利用變化條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)機(jī)制和地下水補(bǔ)給過(guò)程對(duì)上游水源涵養(yǎng)、平原區(qū)水資源管理和水環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

王仕琴課題組鄭文波博士利用穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)揭示了極端降水和土地利用對(duì)太行山低山丘陵區(qū)典型流域土壤水分運(yùn)動(dòng)方式和地下水補(bǔ)給機(jī)制的影響。在對(duì)比分析平水年份和豐水年(極端降水)降水補(bǔ)給地下水過(guò)程中同位素分布研究發(fā)現(xiàn)，平水年連續(xù)降水后，降水僅影響自然植被和農(nóng)田包氣帶表層土壤，深層土壤水和地下水對(duì)降水響應(yīng)不顯著，平水年無(wú)大暴雨時(shí)降水主要以“活塞流”的方式補(bǔ)給地下水;水文條件的改變是土壤水分運(yùn)動(dòng)方式改變的主要因素，豐水年極端降水后，降水補(bǔ)給地下水過(guò)程從“活塞流”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;活塞流”和“優(yōu)先流”方式，農(nóng)田耕作、土石“二元結(jié)構(gòu)”等條件促進(jìn)了“優(yōu)先流”的發(fā)生，研究表明豐水年極端降水后降水以“優(yōu)先流”形式補(bǔ)給地下水比例達(dá)到42%。

由水文條件的變化引起的“優(yōu)先流”，對(duì)半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)的地下水補(bǔ)給具有重要意義，也增加了土壤表層累積污染物通過(guò)優(yōu)先流進(jìn)入地下水的風(fēng)險(xiǎn)。