研究背景
地下水是高寒地区水循环的重要组成部分，其补给过程受到冻融循环的显著调控。随着气候变暖，青藏高原冻土退化、活动层加深，土壤水分的储存与迁移条件发生变化，进而影响降水、融雪水、土壤水与地下水之间的水文联系。然而，不同冻融阶段地下水补给来源的变化及其迁移路径仍缺乏系统认识。
针对这一问题，北京师范大学李小雁老师团队以青海湖流域为研究区，结合氢氧稳定同位素示踪与MixSIAR贝叶斯混合模型，定量解析不同冻融阶段地下水的补给来源，揭示冻融过程对土壤水文连通性及地下水补给路径的影响。
图1. (a) QLB在青藏高原（QTP）上的位置。(b) QLB内多年冻土的时空分布；其中灰色代表季节性冻土，橙色代表多年冻土。(c) QLB的位置及采样点分布。(d) 地下水采样。(e) 降水采样。(f) 在相邻地点每月采集土壤样品。
研究方法
研究设计：研究区位于青藏高原东北部青海湖流域。2025年5—10月，研究团队在流域内布设15个地下水采样点、17个土壤采样点和11个降水采样点，共采集481份样品，包括地下水90份、土壤306份和降水85份。土壤样品分别采集自0–30 cm、30–60 cm和60–90 cm土层；
根据空气温度和土壤温度，将研究期划分为三个阶段：5—6月为融化期，7—9月为完全融化期，10月为冻结期；
样品采集：团队在青海湖流域开展月度野外采样，共采集降水、地下水及不同深度土壤样品481份，并测定各类水样的δ²H和δ¹⁸O。其中，土壤水采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联合科技有限公司）进行提取。该系统基于低压真空蒸馏与冷冻原理，实现土壤水分提取，并通过控制提取过程降低蒸发及同位素分馏对分析结果的影响，为后续氢氧稳定同位素分析提供样品。此外，采用105 ℃烘干法测定土壤含水量（SWC），分析不同深度土层的水分变化特征；
统计分析：采用单因素方差分析比较不同土壤层土壤水指标（δ¹⁸O、δ²H、lc-excess、SWC）之间的差异；多重比较采用最小显著差数法（LSD）。
图2.冻融（FT）期间，降水、地下水及不同深度土壤水中 δ²H (a)、δ¹⁸O (b) 和 lc-excess (c) 的变化情况。
图3.在冻融（FT）时期，青藏高原腹地（QLB）内来自降雨、融雪及不同深度土壤水的组分对地下水的贡献（a、b：融冻期；c、d、e：已融化期；f：冻结期）。
图4.冻融（FT）期间，降雨、融雪以及不同深度的土壤水对地下水的补给贡献。(a) 中上游。(b) 下游。
图5.冻融（FT）期间，降雨、融雪以及不同深度土壤水对地下水补给贡献的图解汇总。
研究结果
不同深度土壤水具有不同的同位素特征，深层土壤水与地下水表现出较强的同位素相似性；
地下水补给并非主要依赖当期降水，而是与不同深度土壤水的储存和迁移密切相关；
冻融过程通过调节活动层厚度、土壤含水量及土壤剖面连通性，影响水分的储存、迁移与地下水补给；
地下水补给路径不仅受到冻融过程影响，还与冻土类型、地形条件及地下水埋深密切相关；
结语
本研究揭示了冻融过程对青海湖流域浅层地下水补给来源及迁移路径的调控作用。随着气候变暖背景下多年冻土持续退化，地下水补给来源之间的差异可能逐渐缩小，而补给路径之间的差异或将进一步扩大。未来可结合长期原位监测与多示踪剂技术，更精确地刻画土壤水补给地下水的路径过程，为高寒区地下水资源的可持续管理提供更坚实的科学支撑。
发表期刊：Hydrology and Earth System Sciences【影响因子：7.0】
研究单位：北京师范大学等
研究地点：青海湖流域
使用设备：LI-2100全自动真空冷凝抽提系统
DOI：https://doi.org/10.5194/hess-30-6039-2026