干旱区荒漠植物群落凝结水的形成与利用

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中文摘要：在降水量充沛的地区，水汽凝结量与降水量相比微不足道，但在干旱、半干旱荒漠区，凝结水却是非常重要的水资源。荒漠区降水稀少，蒸发强烈，任何补充性的水资源都可能对其生态系统产生积极影响。凝结水作为荒漠区稳定持续的水资源，尽管凝结量相对较小，但它可能是干旱季节生物的主要水源，同时也是荒漠区植物生活所需的重要水资源。凝结水对维持干旱荒漠区植物生长繁殖起着重要作用。本研究以艾比湖流域干旱荒漠区为靶区，通过分析典型群落中不同生活型植物（乔木、灌木和草本）的木质部水分及其潜在水源（地下水、河水、土壤水和凝结水）的稳定同位素值（δ18O），同时测定了各个样地的凝结水量，并利用多源线性混合模型估算各类植物体内水分来源的比例，最后比较各水源之间的δ18O值，进一步确定了各水源补给关系。主要研究结果如下：（1）不同样地间，不同土层凝结水量表现出差异性。相较于四个不同样地中，表层土壤凝结水量存在差异，样地1、2、3与样地4均存在显著性差异（P<0.05）。对中层土壤凝结水而言，样地1与样地2分别与样地4凝结水表现出显著性差异（P<0.05），样地2与样地3中土壤凝结水量未能表现出显著差异。底层土壤凝结水在不同的四个样地中不存在显著差异。（2）冠层凝结水量在不同样地间表现出差异性。不同样地间冠层凝结水量存在差异。样地1中，冠层凝结水量平均值为0.115±0.029（均值±标准差）mm/d，样地2中冠层凝结水量平均值为0.095±0.029mm/d，样地3中冠层凝结水量平均值为0.048±0.001mm/d，样地4中冠层凝结水量平均值为0.040±0.006mm/d。样地1与样地2之间，冠层凝结水量未存在显著差异，两个样地均与样地3与样地4之间存在显著差异（P<0.05）。（3）同一凝结水梯度下，不同生活型植物对植物体内所获得的潜在水资源存在差异。深根系草本植物（花花柴、芦苇和绢蒿）对地下水的利用率较高，对凝结水的利用相对较少。对凝结水利用率较高的为浅根系灌木植物（镰叶碱蓬、盐地碱蓬等）和一年生草本植物（猪毛菜、灰绿藜等），部分深根系灌木植物（小叶碱蓬和骆驼刺）采取多面下注的生存策略以获得生存所需水资源，对于深根系灌木植物（白刺）和乔木植物（胡杨、梭梭和柽柳）而言，主要选择利用稳定地下水资源。（4）同一生活型植物在不同凝结水梯度下对潜在水资源的利用率存在差异。深根系草本植物（芦苇、花花柴和绢蒿）对地下水的利用率很高，在不同凝结水梯度下，深根系草本植物对冠层凝结水的利用率范围为0.9%～3.1%，对大气-土壤凝结水的利用率范围为1.8%～5.8%。随着距离艾比湖湖泊中心越来越远，凝结水量逐渐减少，影响了植物群落中物种的分布，同时浅根系草本植物（猪毛菜、灰绿藜、盐生草、镰叶碱蓬、盐地碱蓬、刺沙蓬、沙蓬和针矛等）对冠层凝结水利用率为8.9%～62.0%，对大气-土壤凝结水利用率为5.8%～20.1%。说明了利用冠层凝结水可能是荒漠植物一种普遍的水分利用策略。灌木植物（盐爪爪、小叶碱蓬、骆驼刺、罗布麻和白刺等）主要采取对土壤水和地下水资源的利用，对凝结水的利用率不高，将凝结水作为其备用水资源。在不同凝结水梯度下，乔木植物（胡杨与梭梭）对凝结水的利用率很低，表明了乔木植物主要利用稳定的地下水资源。（5）研究区内地下水埋深较浅，主要表现为地下水补给河水，河水补给深层土壤水和凝结水；由于各样地环境变量存在差异，也会存在由土壤水分馏产生补给凝结水现象。

作者：

刘志东

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关键词：

艾比湖干旱荒漠区植物群落凝结水量稳定同位素值水源补给

授予学位：

硕士

学科专业：

生态学

导师：

吕光辉

学位年度：

2017

学位授予单位：

新疆大学

语种：

中文

中图分类号：

Q94