干旱區(qū)植物的水分選擇性利用研究.pdf

1、為研究典型荒漠植物對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)策略，探討極端環(huán)境條件下植物與環(huán)境的互動(dòng)關(guān)系，本文選擇具有代表性的荒漠生態(tài)系統(tǒng)：干旱區(qū)甘肅民勤綠洲一荒漠生態(tài)系統(tǒng)和極干旱區(qū)內(nèi)蒙古額濟(jì)納綠洲一荒漠生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，利用穩(wěn)定同位素D、<'18>O、<'13>C，結(jié)合不同生境內(nèi)植物的生理生態(tài)學(xué)特征的測定，對(duì)干旱區(qū)典型綠洲荒漠植物的水分利用來源和水分利用效率進(jìn)行研究。主要結(jié)論如下： 1、不同典型荒漠植物的水分來源及水分利用效率存在差異 利用穩(wěn)

2、定同位素D和<'18>O，對(duì)不同季節(jié)內(nèi)民勤半固定沙丘梭梭(Haloxylonammodendron)、白刺(Nitraria tangutorum)、沙拐棗(Calligonum mongolicum)，丘間低地沙蒿(Artemisia arenaria)、披針葉黃華(Thermopsis schischkinii)，灌溉井附近沙棗(Elaeagnus angustifolia)的水分利用來源研究表明，不同植物的穩(wěn)定同位素值存在顯著差異

3、(P<0.05)；土壤水的D和<'18>O在70 cm以上土層有顯著分餾；在夏季的干旱月，白刺主要利用淺層土壤水(<1.5 m)，梭梭主要利用較深層土壤水(>1.5 m)，沙拐棗主要利用地下水(深層土壤水)，沙棗主要利用附近灌溉井水滲透補(bǔ)給的較深層土壤水(>2 m)，沙蒿、披針葉黃華利用丘間低地較深層(粘土層)貯存的水分補(bǔ)給的較深層土壤水(>2 m)；在秋季，梭梭、白刺和沙拐棗能夠利用較大脈沖降雨補(bǔ)給的土壤水；在春季植物萌動(dòng)發(fā)芽期，梭梭

4、、白刺和沙拐棗都主要利用淺層土壤水維持正常的生命活動(dòng)。對(duì)土壤水的利用深度由深到淺順序?yàn)椋荷彻諚棥⑺笏?、白刺。同位素信?hào)表明沙拐棗事實(shí)上也是深根性植物，甚至能夠達(dá)到地下水位的深度；由于在2.0 m處遇到的干沙層給土壤的取樣帶來困難，因此，本研究沒有進(jìn)行深層土壤的取樣和研究，如果能夠?qū)Ω顚拥耐寥肋M(jìn)行分析，應(yīng)該有助于對(duì)沙拐棗水分利用的理解。 2、典型荒漠植物對(duì)降雨的吸收利用 利用穩(wěn)定同位素D和<'18>O，研究了干旱區(qū)水分的

5、主要來源-降雨對(duì)典型綠洲荒漠植物水分利用的影響，結(jié)果表明，對(duì)強(qiáng)度大的降雨(47.6 mm)，不同植物都可以在相對(duì)較長的時(shí)間內(nèi)持續(xù)吸收利用。但不同植物對(duì)降雨的響應(yīng)不同，沙蒿、沙米(Agriophyllumsquarrosum)對(duì)降雨的反應(yīng)較為敏感，降雨當(dāng)天就可以利用雨水；而梭梭、沙拐棗和白刺則第二天才開始吸收利用。對(duì)較小強(qiáng)度的秋季降雨(3-6 mm)，典型荒漠植物也可以吸收利用，但是持續(xù)時(shí)間短。 3、不同生境胡楊(Populus

6、euphratica)的生理生態(tài)特性及水分利用研究 利用穩(wěn)定同位素D、<'18>O和<'13>C，結(jié)合光合特征、葉水勢(shì)等生理生態(tài)學(xué)指標(biāo)的測定，對(duì)胡楊在干旱環(huán)境下的適應(yīng)策略進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)：不同生境內(nèi)胡楊的主要水分來源都是地下水，而地下水主要來自黑河河流的間斷補(bǔ)給；胡楊成熟木主要利用地下水，幼苗主要利用來自地下水補(bǔ)充的較深層土壤水；距河岸越遠(yuǎn)，胡楊的水分利用效率越高。 生態(tài)輸水一周后，距河岸較近的胡楊成熟木對(duì)河水的利用程度顯

7、著增加，距河岸較遠(yuǎn)的林帶中間(距河岸110 m)和近戈壁處(距河岸250 m)胡楊的水分利用來源沒有明顯改變。生態(tài)輸水可以促進(jìn)河岸胡楊林的生長，持續(xù)時(shí)間較長的生態(tài)輸水可以促進(jìn)距河岸較遠(yuǎn)處(18 km)的戈壁上的胡楊林的生長；持續(xù)時(shí)間較短、水量較少的生態(tài)輸水僅在短時(shí)間內(nèi)、對(duì)距離河岸較近的胡楊生長有用，對(duì)距離河岸較遠(yuǎn)的胡楊林沒有顯著作用。這可以為黑河生態(tài)輸水的方式提供借鑒。 4、荒漠植物的水分利用效率及水勢(shì)、光合速率的研究

8、利用穩(wěn)定同位素<'13>C研究了典型荒漠植物的長期水分利用效率，并測定了植物的水勢(shì)指標(biāo)。研究結(jié)果顯示，植物葉片的碳同位素組成具有相同的變化趨勢(shì)，在干旱的7月較高(WUE高)，降雨量多的8月、9月降低(WUE)。民勤荒漠植物水勢(shì)由高到低的時(shí)間依次為：8月、9月、7月，與水分利用效率的季節(jié)變化反應(yīng)的適應(yīng)特征有相同趨勢(shì)。 由于沙拐棗主要利用地下水(或深層土壤水)，且蒸騰速率高，水分利用效率低于梭梭，因此在荒漠生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)過程中，大