研究区黑岱沟露天煤矿位于准格尔煤田中部（图1），矿区属温带半干旱大陆性气候，海拔1256m，年平均气温7.2 ℃，年平均降雨量408mm。研究期间，6月至8月的总降雨量占全年的70%以上。无霜期在125至150天之间，平均日照时数为3119.3 h。矿区排土场为多级台地式排土场，由捣蒜沟排土场、东排土场、北排土场、西排土场、内排土场、东排土场6座排土场组成。土壤类型以黄绵土为主，养分含量较低。该区植被属暖温带草原区，以低矮稀疏的天然植被为主，盖度不足30%，优势种有长山针茅、蒙古百里香、赖草等。排土场内人工植被有柠条、臭柏、山杏等（表1）。
选择3种典型的可恢复样地的植物作为研究对象，即蒙古杨样地、柠条样地和苜蓿样地（图2）。试验于2023年6月至8月的雨季进行。每月样品采集2天，天气晴朗、无云，前3天无降雨事件。每分钟记录一次数据，连续观测研究期间该地区的降雨量（mm）、大气温度（℃）和空气相对湿度（%）。每个样地选取3株生长状况较好的代表性植物，这些植物可以典型地反映整个试验地的生长水平。采集每株植物的木质部枝条，同时进行降水和土壤采样。
图2. 三种植物的图像
在每个样地选取3株长势良好、形态相似的植物作为样本，每株重复采集3次枝条以减少误差。木本植物剪取4~6个未绿抽薹枝条，剥皮露出韧皮部，每条长3~5 cm；草本植物剪取根茎最粗部分。样品立即放入30mL棕色螺旋盖玻璃瓶中，封口后低温保存。每株植物冠层上方采集10~15片健康向阳叶片，包裹锡箔纸后冷藏带回实验室，测定木质部和叶片中的氢、氧稳定同位素值。
在每株植物附近1m范围内，使用土壤钻从0~100cm深度分10层采集土壤样品。部分样品用于测量土壤含水量，另一部分放入30mL棕色螺旋盖玻璃瓶中，封口后冷藏保存，备用于测定土壤水中的氢、氧稳定同位素值。
矿区试验场放置雨水收集器，使用塑料漏斗和铁皮桶收集雨水。每次降雨后，将雨水移至30mL棕色瓶中，封口并记录降雨日期，样品低温保存，备用于氢、氧稳定同位素（δ²H、δ¹⁸O）的测定。
研究期间共采集了36个雨水样品、288个植物样品和1080个土壤样品。样品采集一周后，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）从树枝、树叶和土壤样品中提取水分，水提取率为99％。过滤后的水样采用液态水同位素分析仪测定稳定的氢、氧同位素组成。将所得数据与标准平均海水（SMOW）进行比较计算样品中的δ2H和δ18O值。
图3. 研究区域降水量、气温、相对湿度在(a)月尺度和(b)季尺度的变化特征
研究区降水、气温、相对湿度的季节变化特征如图3b所示。从季节尺度上可以看出，降水主要集中在夏季，夏季总降水量为539.68 mm，占年降水总量的70.27%。降水量大小顺序为：夏季（539.68 mm）>春季（107.42 mm）>秋季（106.28 mm）>冬季（14.6 mm）。春季天气相对干燥，相对湿度较低，秋季降水充沛，相对湿度较高，降水与气温表现出较好的协同性。相对湿度大小顺序为：秋季（55.21%）>夏季（53.28%）>冬季（42.98%）>春季（30.33%）。
图4. 不同土层土壤含水量特征及土壤水δ2H和δ18O值。（（A–C）：代表樟子松地点；（D–F）：代表柠条地点；（G–I）：代表紫花苜蓿地点）
图5. 土壤水LC过量值的垂直分布特征。（（a–c）：代表从6月到8月的月份）
图6. 研究区域 6-8 月降水、土壤水、茎水和叶水中 δ2H 与 δ18O 关系：（a）樟子松地点，（b）柠条地点，（c）紫花苜蓿地点；GMWL：全球大气降水线；LMWL：局部大气降水线；SWL：土壤水线；PWL：植物水线；LWL：叶水线
图7. 樟子松、柠条、紫花苜蓿茎水和土壤水δ18O变化。（A–C）：代表樟子松；（D–F）：代表柠条；（G–I）：代表紫花苜蓿）
图8. 樟子松、柠条、紫花苜蓿对潜在水源的利用率。（PS：樟子松；CK：柠条；MS：紫花苜蓿）（（a–c）：代表从6月到8月的月份）
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