亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体中水体平均滞留时间

平均滞留时间(MTT)在水循环过程中具有重要的指示意义,但目前对亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体(SPAC)中不同水体的MTT仍缺乏了解。本研究以长沙市郊区的樟树林为研究对象,基于稳定同位素技术并利用线性混合模型和正弦波拟合法计算2017年3月—2019年10月不同深度土壤水、枝条水和叶片水的MTT。结果表明:SPAC中不同水体稳定同位素呈现夏季贫化、冬季富集的季节变化模式;土壤水δ^(2)H随深度增加而偏负,枝条水δ^(2)H与土壤水接近,但叶片水δ^(2)H偏正且变化范围较大。线性混合模型显示,土壤水和植物水MTT的较低值出现在6—9月,较高值常出现在1月前后和4—5月;降水补给比例与MTT呈显著的负相关关系,大多数时段土壤水MTT随深度增加而增加,但优先流也可增加深层土壤水的补给比例,从而降低MTT;枝条水和叶片水的MTT平均值接近。正弦波拟合法显示,随土壤深度增加,土壤水新水比例(F_(yw))逐渐降低,而MTT逐渐增加;枝条水的F_(yw)和MTT分别低于和高于叶片水。线性混合模型与正弦波拟合法的土壤水MTT均自表层向深层增加,其中,前者的变化范围较小,后者的变化范围较大;线性混合模型中枝条水MTT比叶片水少2.4 d,而正弦波拟合法中枝条水MTT比叶片水多87.4 d。两种模型模拟结果的差异可能与“新水”的定义、结果不确定性和蒸发分馏效应等有关。本研究结果将有助于理解亚热带季风区SPAC水分运移与消耗过程,并可为农业生产和水资源管理提供理论依据。