LI-2100 | 內(nèi)陸河下游生態(tài)輸水區(qū)白刺灌叢的水分利用策略:基于穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)
一般說來,丘陵起伏的地形,造成河水不能外泄,常在河口低洼處停蓄起來成湖,也就是河口湖。河口湖又稱為“終點湖”、“尾閭湖”。指處于內(nèi)流河河口、尾閭、終點的湖泊。
由于氣候變化、人口增多、工農(nóng)業(yè)發(fā)展,加之水資源總量不足、時空分布不均等因素,導致不少地區(qū)的尾閭湖出現(xiàn)地下水位下降、綠洲面積減少、沙塵暴天氣增加等問題。
湖泊周邊的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化,植被的多樣性和數(shù)量減少,生態(tài)環(huán)境面臨嚴重破壞。為了改善尾閭湖的現(xiàn)狀,加強水資源管理,人工輸水成為首要選擇?;诖?,生態(tài)輸水對湖區(qū)植被的影響成為不少科研團隊的研究方向。
內(nèi)陸河下游生態(tài)輸水區(qū)白刺灌叢的水分利用策略:基于穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)
在干旱地區(qū),內(nèi)陸河流域的尾閭湖通常是綠洲邊緣阻止風沙侵襲的天然屏障,其生態(tài)水文效應普遍表現(xiàn)為以地表水、地下水和天然降水為特征的植被水分關系。水分是尾閭湖周邊沙地植被穩(wěn)定的關鍵制約因子,植物-土壤水分關系是沙地生態(tài)水文過程的重要組成部分。沙生植物通過根系吸收有限的水分之后通過根—莖—葉逐層向上傳輸,以滿足植物葉片光合和蒸騰等生理活動的需求,維持植物的正常生長。為適應持續(xù)干旱的生境條件,植物通過調(diào)節(jié)其生理特性等形成特定的抗旱機制。
基于此,在本研究中,來自西北師范大學的研究團隊于2019年植物生長季在中國西北石羊河流域尾閭湖青土湖區(qū)收集了0–10,10–20,20–30,30–40,40–50和50–60 cm層的土壤、植物莖部、降水、地下水和湖水。利用LI-2100全自動真空冷凝抽提系統(tǒng)(北京理加聯(lián)合科技有限公司)提取土壤和植物莖中的水分。并測定了不同水體同位素數(shù)據(jù)(δ2H和δ18O)和相關水文氣象數(shù)據(jù),以揭示尾閭湖區(qū)典型植被對生態(tài)輸水的響應機制。研究結果有助于我們了解干旱內(nèi)陸河流域下游人工輸水背景下植物的適應機制,為水資源的合理利用和生態(tài)建設提供參考。
研究區(qū)概況
【結果】
不同水體穩(wěn)定同位素組成的時空動態(tài)
2019年青土湖(a)降水、溫度、相對濕度和(b)不同水體δ2H和δ18O的時間變化。
土壤剖面中SWC、δ2H、δ18O和Lc-excess的時空動態(tài)。
不同水體中δ2H與δ18O的關系
青土湖周邊地區(qū)不同水體中δ2H與δ18O的關系(a、c分別為不同月份土壤水的δ2H和δ18O 箱體圖)。
人工輸水期植被水分來源
不同距離的白刺灌叢潛在水源的貢獻率
【結論】
本研究利用穩(wěn)定同位素對石羊河尾閭青土湖白刺灌叢的水分利用策略進行了研究,為進一步了解尾閭湖區(qū)植被對生態(tài)輸水的響應機制提供了參考。本研究雖然是石羊河流域尾閭區(qū)典型植被對生態(tài)輸水適應性的案例研究,但考慮到生態(tài)輸水是干旱區(qū)下游常用的生態(tài)修復方式,本研究在干旱區(qū)生態(tài)建設中具有普遍意義。此外,還應考慮到終端湖區(qū)植被水源非常單一,高度依賴生態(tài)輸水量和時間,本身具有一定的脆弱性。因此,加強生態(tài)輸水政策的穩(wěn)定性,培育抗旱能力更強的植物,是內(nèi)陸河末端湖泊生態(tài)建設的關鍵環(huán)節(jié)。
作者得到了如下結論:
1. 尾閭湖區(qū)白刺灌叢用水的12.33%直接來自生態(tài)輸水,77.88%來自輸水形成的土壤水,只有9.79%來自降水;
2. 隨著樣地距離湖泊集水區(qū)的距離增加,白刺灌叢逐漸由主要利用表層土壤水和湖泊水轉(zhuǎn)向以利用中深層土壤水為主;
3. 生態(tài)輸水周期影響白刺灌叢的水分利用策略,非輸水期植物利用深層土壤水、吸收降水的比例增加。
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