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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?cái)?shù)據(jù)

日期: 2023-10-18
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一般說(shuō)來(lái),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(lái)成湖,也就是河口湖。河口湖又稱為“終點(diǎn)湖”、“尾閭湖”。指處于內(nèi)流河河口、尾閭、終點(diǎn)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(shí)空分布不均等因素,導(dǎo)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(wèn)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(yán)重破壞。為了改善尾閭湖的現(xiàn)狀,加強(qiáng)水資源管理,人工輸水成為首要選擇?;诖?,生態(tài)輸水對(duì)湖區(qū)植被的影響成為不少科研團(tuán)隊(duì)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?cái)?shù)據(jù)

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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(fēng)沙侵襲的天然屏障,其生態(tài)水文效應(yīng)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(guān)系。水分是尾閭湖周邊沙地植被穩(wěn)定的關(guān)鍵制約因子,植物-土壤水分關(guān)系是沙地生態(tài)水文過(guò)程的重要組成部分。沙生植物通過(guò)根系吸收有限的水分之后通過(guò)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(dòng)的需求,維持植物的正常生長(zhǎng)。為適應(yīng)持續(xù)干旱的生境條件,植物通過(guò)調(diào)節(jié)其生理特性等形成特定的抗旱機(jī)制。

基于此,在本研究中,來(lái)自西北師范大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)于2019年植物生長(zhǎng)季在中國(guó)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(dòng)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(cè)定了不同水體同位素?cái)?shù)據(jù)(δ2H和δ18O)和相關(guān)水文氣象數(shù)據(jù),以揭示尾閭湖區(qū)典型植被對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)機(jī)制。研究結(jié)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(yīng)機(jī)制,為水資源的合理利用和生態(tài)建設(shè)提供參考。

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研究區(qū)概況

【結(jié)果】

不同水體穩(wěn)定同位素組成的時(shí)空動(dòng)態(tài)

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2019年青土湖(a)降水、溫度、相對(duì)濕度和(b)不同水體δ2H和δ18O的時(shí)間變化。

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土壤剖面中SWC、δ2H、δ18O和Lc-excess的時(shí)空動(dòng)態(tài)。

不同水體中δ2H與δ18O的關(guān)系

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青土湖周邊地區(qū)不同水體中δ2H與δ18O的關(guān)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(lái)源

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不同距離的白刺灌叢潛在水源的貢獻(xiàn)率

【結(jié)論】

本研究利用穩(wěn)定同位素對(duì)石羊河尾閭青土湖白刺灌叢的水分利用策略進(jìn)行了研究,為進(jìn)一步了解尾閭湖區(qū)植被對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)機(jī)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(duì)生態(tài)輸水適應(yīng)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(fù)方式,本研究在干旱區(qū)生態(tài)建設(shè)中具有普遍意義。此外,還應(yīng)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(shí)間,本身具有一定的脆弱性。因此,加強(qiáng)生態(tài)輸水政策的穩(wěn)定性,培育抗旱能力更強(qiáng)的植物,是內(nèi)陸河末端湖泊生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

作者得到了如下結(jié)論:

1. 尾閭湖區(qū)白刺灌叢用水的12.33%直接來(lái)自生態(tài)輸水,77.88%來(lái)自輸水形成的土壤水,只有9.79%來(lái)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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沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)是一種位于海洋與陸地交界處的生物多樣性豐富的獨(dú)特生態(tài)環(huán)境。它不僅具有重要的生態(tài)功能,在碳儲(chǔ)存、環(huán)境凈化和防風(fēng)護(hù)堤方面發(fā)揮著重要作用,還對(duì)人類社會(huì)活動(dòng)有著極大的支持和調(diào)節(jié)作用。氨氣是大氣環(huán)境中含量豐富的堿性氣體,其在沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)中的作用不可忽視。但是,過(guò)量的氨氣輸入也給其帶來(lái)了一系列問(wèn)題。沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究背景介紹氨(NH3)是大氣中含量最多的堿性氣體。在氣溶膠形成中發(fā)揮重要作用,而氣溶膠會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生不利影響,同時(shí)會(huì)降低能見(jiàn)度,改變地球輻射平衡,并通過(guò)大氣沉積促進(jìn)活性氮(Nr)的全球再分配。農(nóng)業(yè)集約化是NH3的主要人為來(lái)源,導(dǎo)致進(jìn)入生物圈的Nr增加一倍。NH3的其他來(lái)源包括工業(yè)過(guò)程、車輛排放及土壤和海洋的揮發(fā)。農(nóng)業(yè)和城市源通過(guò)大氣沉積過(guò)程直接或間接排放NH3,其會(huì)改變鹽沼的結(jié)構(gòu)和功能。此外,大氣沉積過(guò)程是NH3進(jìn)入沿海水域的主要途徑, NH3沉積到敏感的...
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