土壤水（SW）是調節地表過(guò)程和地表能量分配的重要狀態(tài)變量。由于與周?chē)h(huán)境復雜的相互作用，SW存在顯著(zhù)的時(shí)空變化。近年來(lái)，隨著(zhù)測量技術(shù)的發(fā)展，SW穩定同位素組成（SWSIC；δD和δ18O）已越來(lái)越多地用于追蹤土壤-植物-大氣連續體中的SW運移，以更好地理解諸如量化SW停留時(shí)間、識別植物吸收水源和區分蒸騰和蒸發(fā)等相關(guān)過(guò)程。然而，由于受多種環(huán)境因素和過(guò)程的影響，如具有不同同位素組成的降水輸入、土壤蒸發(fā)、土壤基質(zhì)勢梯度或礦物質(zhì)-水相互作用造成的同位素分餾，SWSIC可能會(huì )隨著(zhù)時(shí)間和空間而顯著(zhù)變化，從而導致了在解釋不同研究中SWSIC數據時(shí)存在很大的不確定性。因此，通過(guò)解釋其時(shí)空變化格局及與其他因素（如土壤質(zhì)地、土壤深度和植被）的相關(guān)性來(lái)改善SWSIC示蹤技術(shù)至關(guān)重要。
基于此，為更好地理解SWSIC的時(shí)空格局，在本研究中，來(lái)自天津大學(xué)的研究團隊在中國科學(xué)院欒城農業(yè)生態(tài)系統試驗站（LAEES）進(jìn)行了為期約2年的田間試驗。主要研究目標為：（1）比較不同深度SWSIC和SWC的時(shí)空格局，以及（2）研究SWSIC空間結構的時(shí)間特征并評估其影響因素。
研究區和采樣點(diǎn)（用于土壤含水量和δD分析）地圖。
作者于2018年12月1日、2019年4月1日、2019年6月4日、2019年7月18日、2020年4月26日、2020年6月28日和2020年8月23日收集了0、30和60 cm深度的土壤樣本。利用全自動(dòng)真空冷凝抽提系統（LI-2100，北京理加聯(lián)合科技有限公司）提取土壤中的水分，并利用Picarro L2140-i 水同位素分析儀分析水穩定同位素組成。為了估計土壤質(zhì)地對SWSIC的影響，將2020年4月26日和8月23日在同一地點(diǎn)和深度采集的土壤樣品充分混合以確定其粒度分布。
【結果】
研究期日降水量、潛在蒸散量（ETp）、土壤含水量和10、30和60 cm深度土壤水δD值的時(shí)間序列。
10、30和60 cm深度土壤水樣的雙同位素圖比較。實(shí)線(xiàn)表示地區大氣降水線(xiàn)（LMWL），虛線(xiàn)表示土壤水蒸發(fā)線(xiàn)（EL）
降水及10、30和60 cm深度土壤水樣的δD和δ18O雙同位素圖。
【結論】
基于華北平原7次田間試驗所收集的數據，作者發(fā)現，即使在田間尺度上（例如~100 m），土壤含水量（SWC）和土壤水穩定同位素組成（SWSIC；例如δD和δ18O）均表現出相當大的時(shí)空變異性。具體而言，不同土壤深度的平均SWC隨降水季節性表現出明顯的時(shí)間變化；由于深層土壤蒸發(fā)強度較弱，SWC隨著(zhù)土壤深度的增加而增加。然而，空間平均SWSIC隨時(shí)間無(wú)明顯變化趨勢，但在垂直方向上表現出顯著(zhù)的變化，淺層土壤D更富集。同時(shí)，淺層SWSIC比深層（受降水和蒸發(fā)影響較小，保持相對穩定）變化幅度大。不同樣地同一深度雨季（6-8月）δD值的變化幅度大于旱季（12-4月）。此外，雨季δD值更小，但這種差異隨深度增加逐漸減小。時(shí)間穩定性分析（TSA）結果表明，SWSIC的空間結構存在時(shí)間穩定性，隨土壤深度的增加，相應的時(shí)間穩定性增加。此外，粘土含量某種程度上會(huì )影響同位素組成，植被對SWC和SWSIC時(shí)空變化具有很大影響。而且，可以確定不同土壤深度SWC和SWSIC的代表性監測點(diǎn)，表明TSA在未來(lái)研究中估計SWSIC空間平均值的可行性。本研究為SWSIC的時(shí)空變異性提供了一些見(jiàn)解，有助于改進(jìn)同位素示蹤技術(shù)。
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