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LI-2100 | 内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

日期: 2023-10-18
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一般说来,丘陵起伏的地形,造成河水不能外泄,常在河口低洼处停蓄起来成湖,也就是河口湖。河口湖又称为“终点湖”、“尾闾湖”。指处于内流河河口、尾闾、终点的湖泊。

由于气候变化、人口增多、工农业发展,加之水资源总量不足、时空分布不均等因素,导致不少地区的尾闾湖出现地下水位下降、绿洲面积减少、沙尘暴天气增加等问题。

湖泊周边的生态系统发生变化,植被的多样性和数量减少,生态环境面临严重破坏。为了改善尾闾湖的现状,加强水资源管理,人工输水成为首要选择。基于此,生态输水对湖区植被的影响成为不少科研团队的研究方向。

内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

LI-2100 | 内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

在干旱地区,内陆河流域的尾闾湖通常是绿洲边缘阻止风沙侵袭的天然屏障,其生态水文效应普遍表现为以地表水、地下水和天然降水为特征的植被水分关系。水分是尾闾湖周边沙地植被稳定的关键制约因子,植物-土壤水分关系是沙地生态水文过程的重要组成部分。沙生植物通过根系吸收有限的水分之后通过根—茎—叶逐层向上传输,以满足植物叶片光合和蒸腾等生理活动的需求,维持植物的正常生长。为适应持续干旱的生境条件,植物通过调节其生理特性等形成特定的抗旱机制。

基于此,在本研究中,来自西北师范大学的研究团队于2019年植物生长季在中国西北石羊河流域尾闾湖青土湖区收集了0–10,10–20,20–30,30–40,40–50和50–60 cm层的土壤、植物茎部、降水、地下水和湖水。利用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统(北京理加联合科技有限公司)提取土壤和植物茎中的水分。并测定了不同水体同位素数据(δ2H和δ18O)和相关水文气象数据,以揭示尾闾湖区典型植被对生态输水的响应机制。研究结果有助于我们了解干旱内陆河流域下游人工输水背景下植物的适应机制,为水资源的合理利用和生态建设提供参考。

LI-2100 | 内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

研究区概况

【结果】

不同水体稳定同位素组成的时空动态

LI-2100 | 内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

2019年青土湖(a)降水、温度、相对湿度和(b)不同水体δ2H和δ18O的时间变化。

LI-2100 | 内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

土壤剖面中SWC、δ2H、δ18O和Lc-excess的时空动态。

不同水体中δ2H与δ18O的关系

LI-2100 | 内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

青土湖周边地区不同水体中δ2H与δ18O的关系(a、c分别为不同月份土壤水的δ2H和δ18O 箱体图)。

人工输水期植被水分来源

LI-2100 | 内陆河下游生态输水区白刺灌丛的水分利用策略:基于稳定同位素数据

不同距离的白刺灌丛潜在水源的贡献率

【结论】

本研究利用稳定同位素对石羊河尾闾青土湖白刺灌丛的水分利用策略进行了研究,为进一步了解尾闾湖区植被对生态输水的响应机制提供了参考。本研究虽然是石羊河流域尾闾区典型植被对生态输水适应性的案例研究,但考虑到生态输水是干旱区下游常用的生态修复方式,本研究在干旱区生态建设中具有普遍意义。此外,还应考虑到终端湖区植被水源非常单一,高度依赖生态输水量和时间,本身具有一定的脆弱性。因此,加强生态输水政策的稳定性,培育抗旱能力更强的植物,是内陆河末端湖泊生态建设的关键环节。

作者得到了如下结论:

1. 尾闾湖区白刺灌丛用水的12.33%直接来自生态输水,77.88%来自输水形成的土壤水,只有9.79%来自降水;

2. 随着样地距离湖泊集水区的距离增加,白刺灌丛逐渐由主要利用表层土壤水和湖泊水转向以利用中深层土壤水为主;

3. 生态输水周期影响白刺灌丛的水分利用策略,非输水期植物利用深层土壤水、吸收降水的比例增加。

请点击下方链接,阅读原文:

https://mp.weixin.qq.com/s/DynEVvWstFo-hrHl1US4Jw


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