我国西北巴丹吉林沙漠年降水量不足50毫米，而年蒸发量近5000毫米，即使存在如此巨大的水亏损，沙漠表面仍然分布面积不一的湖泊，显然这些水都来自地下水，而有关巴丹吉林沙漠地下水来源的问题一直存在争议。其中，对于沙漠绿洲生态系统最为重要的浅层地下水则直接决定着绿洲的兴衰。全球变化研究院同位素实验室研究人员与美国亚利桑那大学、日本名古屋大学学者合作，发现沙漠绿洲-额济纳郊外沙地上的胡杨稳定氧同位素与采样点相对湿度和周边沙漠大范围区域的降水量相关最为显著，而与采样点的观测降水量相关关系却较差。植物生理学认为相对湿度调制叶片的稳定氧同位素分馏过程，修改了根系吸收的水分的稳定氧同位素值，因此根系水分和相对湿度对于植物稳定氧同位素起到控制性的作用。本研究采样点胡杨稳定氧同位素/相对湿度与区域降水量的关系远远强于和当地降水量的相关程度，证实了之前的一个猜测，即胡杨根系吸收的浅层地下水来源于区域降水的汇集，而采样点额济纳盆地海拔较低，这样的地势条件有利于周边沙漠的水分通过重力作用渗流。基于显著的相关关系，研究人员定量重建了过去一个多世纪来的区域夏季降水量变化。此外，通过胡杨稳定氧同位素与附近生长于高山草甸的云杉（采样点无人为干扰）稳定氧同位素对比发现，额济纳胡杨稳定氧同位素序列在2000年之后反映出了明显的气候变干趋势。理论上树轮稳定氧同位素具有同一气候区域内不同树种变化相似的特性（Li et al., 2000. Agricultural and Forest Meteorology），因此胡杨和云杉的稳定氧同位素变化应该一致。恰好从2000年开始流经额济纳的黑河开始实施人工调水工程，实施调水工程后，当地农田面积、工业生产、景观营造以及引水河道修筑方式都发生了显著的变化，因此造成了“来水越丰，欠水越多”的现象，建议今后在大规模调水的同时，应该加强统一协调管理，避免再次出现生态危机。

匿名审稿人认为本研究的创新点之一是“通过比较位于同一地区的两个树木年轮稳定氧同位素时间序列来发现人为活动的印记，之前判别人为活动对气候影响的主要方式是通过气候模型”；另一个创新点是“首次在沙漠地区定量化重建降水变化，这为本就降水极端稀少的沙漠地区今后进行降水量趋势预测提供一种可能”；此外，首次利用树轮稳定氧同位素提供证据，支持额济纳盆地浅层地下水来源于周边降水汇集这一推论。本研究成果最近发表在地球科学一区TOP刊物Water Resources Research上。西安交通大学为本论文的第一作者和第一通讯单位，论文第一（通讯）作者为李强教授，研究受到国家自然科学基金和西安交通大学青年拔尖人才计划支持。

论文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2022WR031953

编 辑：汪毅香

供 稿：李 强