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干旱区植物的水分选择性利用研究
中文名称: 干旱区植物的水分选择性利用研究
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论文编号: 3100957收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Studies on Selective Utilization of Water by Plants in Aridland Region
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 水土保持与荒漠化防治
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 干旱区 水分来源 水分利用效率(WUE) 稳定同位素 ~(13)C ~(18)O 水分利用
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论文简介:为研究典型荒漠植物对干旱环境的适应策略,探讨极端环境条件下植物与环境的互动关系,本文选择具有代表性的荒漠生态系统:干旱区甘肃民勤绿洲一荒漠生态系统和极干旱区内蒙古额济纳绿洲一荒漠生态系统为研究对象,利用稳定同位素D、<'18>O、<'13>C,结合不同生境内植物的生理生态学特征的测定,对干旱区典型绿洲荒漠植物的水分利用来源和水分利用效率进行研究。主要结论如下: 1、不同典型荒漠植物的水分来源及水分利用效率存在差异 利用稳定同位素D和<'18>O,对不同季节内民勤半固定沙丘梭梭(Haloxylonammodendron)、白刺(Nitraria tangutorum)、沙拐枣(Calligonum mongolicum),丘间低地沙蒿(Artemisia arenaria)、披针叶黄华(Thermopsis schischkinii),灌溉井附近沙枣(Elaeagnus angustifolia)的水分利用来源研究表明,不同植物的稳定同位素值存在显著差异(P<0.05);土壤水的D和<'18>O在70 cm以上土层有显著分馏;在夏季的干旱月,白刺主要利用浅层土壤水(<1.5 m),梭梭主要利用较深层土壤水(>1.5 m),沙拐枣主要利用地下水(深层土壤水),沙枣主要利用附近灌溉井水渗透补给的较深层土壤水(>2 m),沙蒿、披针叶黄华利用丘间低地较深层(粘土层)贮存的水分补给的较深层土壤水(>2 m);在秋季,梭梭、白刺和沙拐枣能够利用较大脉冲降雨补给的土壤水;在春季植物萌动发芽期,梭梭、白刺和沙拐枣都主要利用浅层土壤水维持正常的生命活动。对土壤水的利用深度由深到浅顺序为:沙拐枣、梭梭、白刺。同位素信号表明沙拐枣事实上也是深根性植物,甚至能够达到地下水位的深度;由于在2.0 m处遇到的干沙层给土壤的取样带来困难,因此,本研究没有进行深层土壤的取样和研究,如果能够对更深层的土壤进行分析,应该有助于对沙拐枣水分利用的理解。 2、典型荒漠植物对降雨的吸收利用 利用稳定同位素D和<'18>O,研究了干旱区水分的主要来源-降雨对典型绿洲荒漠植物水分利用的影响,结果表明,对强度大的降雨(47.6 mm),不同植物都可以在相对较长的时间内持续吸收利用。但不同植物对降雨的响应不同,沙蒿、沙米(Agriophyllumsquarrosum)对降雨的反应较为敏感,降雨当天就可以利用雨水;而梭梭、沙拐枣和白刺则第二天才开始吸收利用。对较小强度的秋季降雨(3-6 mm),典型荒漠植物也可以吸收利用,但是持续时间短。 3、不同生境胡杨(Populus euphratica)的生理生态特性及水分利用研究 利用稳定同位素D、<'18>O和<'13>C,结合光合特征、叶水势等生理生态学指标的测定,对胡杨在干旱环境下的适应策略进行研究,发现:不同生境内胡杨的主要水分来源都是地下水,而地下水主要来自黑河河流的间断补给;胡杨成熟木主要利用地下水,幼苗主要利用来自地下水补充的较深层土壤水;距河岸越远,胡杨的水分利用效率越高。 生态输水一周后,距河岸较近的胡杨成熟木对河水的利用程度显著增加,距河岸较远的林带中间(距河岸110 m)和近戈壁处(距河岸250 m)胡杨的水分利用来源没有明显改变。生态输水可以促进河岸胡杨林的生长,持续时间较长的生态输水可以促进距河岸较远处(18 km)的戈壁上的胡杨林的生长;持续时间较短、水量较少的生态输水仅在短时间内、对距离河岸较近的胡杨生长有用,对距离河岸较远的胡杨林没有显著作用。这可以为黑河生态输水的方式提供借鉴。 4、荒漠植物的水分利用效率及水势、光合速率的研究 利用稳定同位素<'13>C研究了典型荒漠植物的长期水分利用效率,并测定了植物的水势指标。研究结果显示,植物叶片的碳同位素组成具有相同的变化趋势,在干旱的7月较高(WUE高),降雨量多的8月、9月降低(WUE)。民勤荒漠植物水势由高到低的时间依次为:8月、9月、7月,与水分利用效率的季节变化反应的适应特征有相同趋势。 由于沙拐枣主要利用地下水(或深层土壤水),且蒸腾速率高,水分利用效率低于梭梭,因此在荒漠生态系统植被恢复过程中,大量栽植这类利用深层水源的植物,会与梭梭人工林竞争水分,影响退化梭梭人工林植被恢复;甚至可能会消耗更多地下水,不利于区域地下水位的保持。尤其对于额济纳绿洲来说,地下水是胡杨赖以生存的基础,因此在选择造林树种时,对利用深层水源的植物种选择需要慎重考虑。
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