前阿尔卑斯流域树木主要利用夏季降水的水分：基于六年的同位素示踪研究

《Journal of Hydrology X》：Trees use predominantly summer water in a pre-Alpine catchment

　　本研究通过六年的稳定同位素（δ2H和δ18O）监测，揭示了意大利前阿尔卑斯山区Ressi小流域中水分的快速周转特征，发现山毛榉和栗树在生长季主要利用夏季降水补给的水源（SOI指数分析），且地形（ riparian zone vs. hillslope）和土壤湿度对植物水分吸收策略影响有限，为干旱加剧条件下的森林水文管理提供了重要依据。

　　

Highlight

流域内水体的快速周转：从土壤到植被的年轻水源主导

在Ressi流域，除浅层地下水外，所有水源的季节性来源指数（SOI）均表现出显著的年内变化（图6和图S2）。这种SOI值的高变异性表明，特定时期的降水能快速补给土壤水分，被植物吸收利用，并维持径流形成。这些结果揭示了Ressi流域内水体的高周转率，与先前在该流域径流中观测到的高"年轻水比例"（young water fraction）结果一致。值得注意的是，即使在干旱年份，生长季的河流和树木也主要利用"年轻"的水源。

季节性水源指数（SOI）揭示的水源季节起源

我们的季节性来源指数（SOI）分析结果强调了除地下水外，所有水源均存在明显的时间变异性。流域内水体的快速周转表明，降水能迅速补充土壤，供植物吸收，并贡献于河流径流。有趣的是，我们发现山毛榉和栗树利用的是源自夏季降水的水分，河岸带和山坡上的树木在水源吸收上差异微乎其微。与土壤湿度相比，水通量和降水中同位素的季节性变化对土壤水和植物水SOI值的影响更为显著。这些结果意味着，在我们研究的流域中，生长季期间，树木和河流主要利用年轻的水源，即使在干旱年份也是如此。

结论

本研究是文献中少数利用多年数据集来比较不同水源同位素特征并估算其季节起源的研究之一。我们的结果表明，在河岸带采集的河水、浅层地下水和易动土壤水具有独特的同位素特征，这与基质土壤水和植物水的同位素特征不同。基质土壤水也发生了同位素分馏，具有蒸发分馏的特征，且这种特征随深度增加而减弱。季节性来源指数（SOI）分析揭示了除地下水外所有水源的明显时间变异性，表明流域内水体周转迅速。植物水SOI值的季节性变化与降水中同位素组成的季节性变化密切相关，表明树木在生长季主要利用夏季降水补给的水源。河岸带和山坡树木在水源利用上缺乏显著差异，这可能与两个地点相似的土壤湿度动态和树木根系结构有关。我们的研究结果强调了在类似我们研究流域的湿润山区环境中，夏季降水对维持生长季水文功能和植物水分需求的关键作用。