生态资源自然地理
张霞, 张展菲, 邓元红, 石芳忠, 张阳阳, 刘鑫, 李小雁
本文利用高精度蒸渗仪和高频水样采集方法,研究了高寒草甸生长季土壤水分及溶解碳垂向运移过程对降水的响应特征,结果表明:①土壤水分对降水的响应存在深度依赖阈值与滞后效应。在10 cm、30 cm和75 cm深度,启动响应的降水量阈值分别为3 mm、15 mm和17 mm。其中,10 cm土层响应受雨强影响,强降水(≥20 mm)下响应迅速,弱降水下滞后约2 d;30 cm土层响应受降水量、前期含水量及上层水分状况综合调控,平均滞后时间约为3 d。②溶解碳的迁移在不同深度呈现不同模式。0~20 cm土层溶解有机碳(DOC)与滞后2场次降水呈显著正相关,而20~50 cm土层DOC与上层(0~20 cm)含量呈显著负相关,呈现“浅层耗竭–深层富集”的垂向迁移特征。溶解无机碳(DIC)在0~20 cm主要受降水输入影响,在20~50 cm则与上层DIC含量呈正相关,显示出自上而下的补给过程。综上,高寒草甸土壤水入渗对降水的响应存在阈值效应并影响溶解碳迁移过程。土壤含水量较高时,降水能够沿着土壤孔隙携带DIC进入深层土壤,DOC则富集在浅层土壤中;土壤含水量较低时,降水需要经过一定时间缓慢入渗,将DIC和部分DOC运移至深层土壤。本研究揭示了降水驱动下高寒草甸土壤水–溶解碳垂向迁移过程,可为寒区碳–水耦合模型构建及气候变化情境下碳输移路径预测提供科学依据。