2100--干旱區(qū)戟葉鵝絨藤生長期水分吸收的穩(wěn)定同位素定量示蹤

 

植被根系水分吸收在水分運(yùn)移過程中發(fā)揮著重要作用，且在土壤-植物-大氣界面具有多重影響，尤其是半干旱和干旱生態(tài)系統(tǒng)中。具有高生態(tài)可塑性的各種荒漠物種的根系水分吸收模式適應(yīng)了有效水資源，從而產(chǎn)生了物種特異性抗旱機(jī)制。因此，測量根系活動(dòng)和量化每個(gè)貢獻(xiàn)者大小的定性和定量方法，特別是在（半）干旱地區(qū)，尚未得到廣泛研究，并且仍然是當(dāng)前研究工作的挑戰(zhàn)。已有許多研究應(yīng)用水穩(wěn)定同位素方法研究了植物的吸水模式，但研究對象多集中在樹木和灌木上，且許多文獻(xiàn)提到干旱地區(qū)不可預(yù)測的降水事件對最常見的植物吸水模式的顯著影響。
 

基于此，在本研究中，來自中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所和自然資源部地下水科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)以戟葉鵝絨藤-一種常見的荒漠共生藤本植物為研究對象，采用基于水穩(wěn)定同位素的多源線性混合模型識(shí)別和量化了其在生長期的水分吸收模式，同時(shí)消除了脈沖降水事件對根系吸水顯著的短期影響。旨在深入了解戟葉鵝絨藤和其他荒漠藤本物種的吸水模式，從而加深對干旱區(qū)生態(tài)水文地質(zhì)循環(huán)中水分運(yùn)移過程的理解，并為可持續(xù)發(fā)展以及荒漠植被的管理和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

作者于2019年8月12日收集了降雨。并于2019年8月20日、2019年8月22日和2019年8月24日收集了3個(gè)不同地點(diǎn)的戟葉鵝絨藤莖部和不同層土壤（0-10 cm、10-30 cm、30-50 cm和50-70 cm）樣品。利用全自動(dòng)真空冷凝抽提系統(tǒng)（LI-2100，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。

【結(jié)果】

當(dāng)降水事件的影響最小化時(shí)，0~10 cm土壤水是戟葉鵝絨藤生長階段的主要水源，該物種對降雨的相對吸收與10~70 cm土壤水的相對吸收成正比，與0~10 cm土壤水的相對吸收成負(fù)比。戟葉鵝絨藤依靠其活性根系橫向延伸，從淺層土壤中汲取水分以在極端干旱條件下生存，與其他深根植物形成的共生關(guān)系密不可分。

【結(jié)論】

西北干旱區(qū)常見降水的最大入滲深度在50 cm左右，其周期性強(qiáng)作用持續(xù)5~10天。與深根系荒漠植被相比，戟葉鵝絨藤的抗旱機(jī)制涉及到利用其廣泛的近地表活性根系提取淺層土壤。本文還研究了中國西北干旱地區(qū)荒漠藤本植物在生長期的吸水策略，同時(shí)消除了脈沖降水事件的顯著短期影響，研究結(jié)果為深入理解土壤-植被循環(huán)中水分運(yùn)移過程提供了依據(jù)。在未來的研究中，該研究結(jié)果可以與植物根系的直接證據(jù)相結(jié)合，將戟葉鵝絨藤的吸水行為與其共生物種結(jié)合起來，以揭示其相互作用機(jī)制以及水分利用模式。此外，人工同位素標(biāo)記技術(shù)在生態(tài)水文過程的應(yīng)用也具有一定的研究潛力。
 

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