近日，我院水保系教师赵鹏在水文学基础理论研究中取得重要进展。相关成果以“Interfacial hydrodynamic isotope fractionation of infiltrating rainfall in soil pore water is independent of evaporation”为题，作为观点性论文发表于Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》（中科院大类一区TOP，IF=8.9）。研究首次明确了土壤水流速度/通量是控制入渗雨水同位素组成变化的关键因子，并提出了原创性的“界面水动力学分馏”假说，为理解水循环过程中的同位素变化提供了全新视角。

核心发现：入渗水流速度存在关键阈值

通过高分辨率监测自然降雨事件尺度下原状土柱的渗漏过程，发现渗漏水流的流速与其稳定水同位素组成之间存在明确的非线性关系。当水流速度低于某一临界阈值时，流速越慢，渗出的水同位素组成越“轻”；一旦流速超过该阈值，这种分馏效应则显著减弱。这一发现为解释水文学中长期存在争议的“生态水文分离”现象提供了关键的物理机制线索。

理论创新：提出“界面水动力学分馏”假说与“渗流线”概念

为解释上述现象，研究创新性地提出了“界面水动力学分馏”（IHF）理论假说。该机制认为，当水流经土壤孔隙时，由于轻、重同位素水分子与土壤颗粒界面的微观相互作用存在差异，会在不同流速下发生“分选”，从而导致同位素分馏。这一发现突破了传统认知中仅以蒸发过程主导水同位素分馏的解释框架。基于此，研究进一步提出了可与经典“蒸发线”并列的“渗流线”概念，为利用稳定水同位素精准示踪和刻画水循环路径提供了更完善的理论工具。

应用价值：有望推动水文模型范式更新

该研究为系统解释从土壤到植物、再到地下水等一系列观测中出现的稳定水同位素分离现象，提供了一个统一的物理机制视角。研究指出，若忽略此分馏过程，现有基于同位素的水文模型可能会系统性地高估陆面蒸发量，并误判地下水补给强度。未来，如果该理论的普适性得到广泛验证并被整合入新一代水文及地球系统模型中，将有望显著提升对区域水循环、生态系统耗水及地下水补给等关键过程的模拟与预测精度。

四川农业大学林学院及四川峨眉山森林生态系统国家定位观测研究站为该论文的第一单位。鲁东大学赵英教授为共同第一作者兼共同通讯作者，四川大学王根绪教授为论文末位通讯作者。水保系郑江坤副教授、何淑勤教授参与了研究并担任共同作者。该工作得到了国家自然科学基金联合基金重点项目（U2240226）和合作创新研究团队项目（W2541025）的共同资助。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s43247-026-03195-7