塔里木河下游不同林龄胡杨水分利用策略的探究.pdf

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1、StudyonthewaterusestrategyofdifferentforestageofPopuluseuphraticainthelowerreachesofTarimRiverADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofNaturalScienceByZhangJiang(PlantEcology)DissertationSupervisor:Prof.ZhuangLiJune,2018课题来源国家自然科学基金地区项目项目

2、名称：《塔里木河下游胡杨种群繁殖分配与期望权衡研究》项目编号：31560177起止时间：2016年1月2019年12月。摘要水分是制约很多陆地生态系统植物生长和繁殖的重要因素之一，在干旱地区尤为明显。利用稳定同位素技术探究塔里木河下游不同林龄胡杨水分来源和水分利用效率，了解生态输水背景下荒漠河岸林的水分利用循环策略及内在耗水机制，可为国家生态输水工程提供科学的理论依据，同时也可对同类地区的生态恢复提供借鉴。本研究通过测定塔里木河下游胡杨（Populuseuphratica）茎干水和各潜在水源（土壤水、地下水）的稳定氢氧同位素值（δD、δ18O），应用多元线性混合模型（Is

3、oSource）分析了各潜在水源对不同林龄胡杨的贡献比例,并结合3种林龄胡杨土壤含水量的空间变化确定胡杨的主要吸水层位。通过测定平行于河道样带以及垂直于河道样带的三种林龄胡杨的碳稳定同位素比值δ13C，计算碳同位素分辨率Δ13C，分析其碳同位素组成特征及水分利用效率，旨在阐明不同林龄胡杨对干旱胁迫的应对策略。研究结果表明：（1）塔里木河下游气候干旱，表层土壤蒸发作用强烈，含水量极低，三种林龄胡杨根系0–340cm土壤可以分为水分散失层、水分变化层和水分稳定层。这可能与胡杨样地不同深度土壤质地的变化有关。胡杨幼龄林在0–80cm土层的土壤含水量较低，变化范围较小，变异程度较

4、低；80–140cm土层的含水量增加幅度明显，变化范围广，变异程度较高；100–220cm土层的土壤含水量持续上升，但增长幅度比较小，变异程度较小。胡杨成熟林0–40cm土层土壤含水量很低，变化范围较小，变异程度较低；40–140cm土层为水分变化层，土壤含水量有着明显的增长趋势，变化幅度较大，变异系数10％

5、长幅度极大，变异系数较高10％

6、据此来推断胡杨的主要吸水层位；0–60cm土壤水受蒸发影响比较大，其同位素组成经历了强烈的蒸发分馏过程,土壤含水量极少，土壤水δ18O偏大，60–340cm深层土壤水δ18O值较小并随土壤深度减小并趋于接近地下水;不同林龄胡杨所利用的水分来源不同。胡杨幼龄木对于地表80cm以下的土壤水均有一定程度的利用,对80–140cm,140–220cm,220–340cm的土壤水和地下水平均利用比率依次为16.2%，21.4%，24.6%及24.5%；成熟木主要利用220–340cm的土壤水及地下水，平均利用比率分别为36.9%、42.3%；过熟木主要利用140–340cm的土壤水

7、及地下水，平均利用比率依次为32.8%、49.3%。(3)三种林龄胡杨水分利用效率保持在较低水平，δ13C值在-30‰，小于C3植物平均水分利用效率（26%），这说明胡杨不同年龄阶段水源较为充足，能够很好地应对干旱胁迫。其中幼龄林水分利用效率较大，成熟林次之，过熟林最低，但成熟林碳稳定同位素比值δ13C与过熟林很接近，可能跟胡杨植物根系分布有关，幼龄林由于根系分布较浅，通过提高水分利用效率来应对干旱胁迫。而随着距河道的距离越远，无论是幼龄林、成熟林还是过熟林，胡杨的水分利用效率也随之相应地提高。在距离河道300m范围内的位点，