中科院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心王仕琴研究组在华北补给源区土壤水分运动和地下水补给机制方面取得新进展。相关成果近日发表在《水文学》杂志。

太行山低山丘陵区是华北平原地表水和地下水的重要补给区。近年来受人类活动的影响，植被恢复、耕地面积增加，水分蒸散发损失增加，使得降水对地下水补给量减少，山区产流和来水量减少。包气带是连接大气层和地下水的中间圈层，理解气候和土地利用变化条件下土壤水分运动机制和地下水补给过程对上游水源涵养、平原区水资源管理和水环境保护具有重要意义。

王仕琴课题组郑文波博士利用稳定同位素示踪技术揭示了极端降水和土地利用对太行山低山丘陵区典型流域土壤水分运动方式和地下水补给机制的影响。在对比分析平水年份和丰水年（极端降水）降水补给地下水过程中同位素分布研究发现，平水年连续降水后，降水仅影响自然植被和农田包气带表层土壤，深层土壤水和地下水对降水响应不显著，平水年无大暴雨时降水主要以“活塞流”的方式补给地下水；水文条件的改变是土壤水分运动方式改变的主要因素，丰水年极端降水后，降水补给地下水过程从“活塞流”转变为“活塞流”和“优先流”方式，农田耕作、土石“二元结构”等条件促进了“优先流”的发生，研究表明丰水年极端降水后降水以“优先流”形式补给地下水比例达到42%。

由水文条件的变化引起的“优先流”，对半干旱半湿润地区的地下水补给具有重要意义，也增加了土壤表层累积污染物通过优先流进入地下水的风险。