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給源區(qū)土壤水分運動和地下水補給機制方面取得新進(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給區(qū)。近年來受人類活動的影響，植被恢復(fù)、耕地面積增加，水分蒸散發(fā)損失增加，使得降水對地下水補給量減少，山區(qū)產(chǎn)流和來水量減少。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動機制和地下水補給過程對上游水源涵養(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太行山低山丘陵區(qū)典型流域土壤水分運動方式和地下水補給機制的影響。在對比分析平水年份和豐水年(極端降水)降水補給地下水過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降水響應(yīng)不顯著，平水年無大暴雨時降水主要以“活塞流”的方式補給地下水;水文條件的改變是土壤水分運動方式改變的主要因素，豐水年極端降水后，降水補給地下水過程從“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”，對半干旱半濕潤地區(qū)的地下水補給具有重要意義，也增加了土壤表層累積污染物通過優(yōu)先流進(jìn)入地下水的風(fēng)險。