中国林科院森环森保所揭示了中国亚热带森林存在“生态水文隔离”现象

近年来有研究发现，降水进入土壤后形成两个独立的水库，即用于补给地下水的移动水库和供给植物生长的结合水库，这种现象称为“生态水文隔离”（Ecohydrological separation）。该现象为水文模型模拟和水资源科学管理提供了一种新的思路。然而，中国亚热带地区不同类型森林中是否存在“生态水文隔离”现象仍不清楚。
鉴于此，森环森保所稳定同位素生态学科组在中国亚热带地区（安徽池州、江苏里下河、浙江绍兴、湖北秭归、湖南会同及广东肇庆）选择湿地森林及山地森林作为研究对象，运用氢氧稳定同位素技术分析了各林中植物茎（木质部）水、土壤水及地下水之间的关系。进一步分析了上述各水体的降水补偿值（Precipitation offset）及土壤/植物水源氢氧同位素值（soil/xylem waterδsource values），以验证我国亚热带湿地森林及山地森林中是否存在生态水文隔离现象。结果发现，在中国亚热带湿地森林及山地森林中，植物水氢氧同位素值接近于土壤水氢氧同位素值，而与地下水的氢氧同位素值存在显著差异。进一步研究发现，土壤/植物水的降水补偿值与地下水的降水补偿值具有显著差异。此外，土壤/植物水源氢氧同位素值显著高于地下水氢氧同位素值。上述结果表明，无论是在山地森林还是湿地森林中，用于地下水交换的降水与供给植物吸收的水体存在显著差异，即中国亚热带森林中存在“生态水文隔离”现象。中国亚热带森林中普遍存在的生态水文隔离现象，可用于提高径流形成、地表水滞留时间及蒸散发分离的估算精度。未来在地表模型构建及优化时，应着重考虑降水、植被用水、土壤水及地下水之间的耦合关系，以提高模型模拟精度。
该研究成果以“Ecohydrological separation between tree xylem water and groundwater: Insights from two types of forests in subtropical China”为题发表在国际学术期刊《Plant and soil》（IF=4.993）上。学科组博士后张蓓蓓为第一作者，徐庆研究员为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（31870716, 31670720）及中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金项目（CAFYBB2017ZB003, CAFYBB2021ZE002）的资助。（文/图：张蓓蓓 高德强）
中国林科院森环森保所 2022-12-20

关键词 降水  补给地下水  移动水库  供给植物生长  结合水库  生态水文隔离  湿地森林  山地森林  图片