同位素--青藏高原高寒沙地沙蒿根系在沙丘不同地貌部位的吸水策略

      位于青藏高原東北部的青海湖，擁有著豐富的自然景觀，既優(yōu)美壯麗又獨(dú)具特色。然而，在氣候變化和人類過度開墾畜牧等因素的影響下，青海湖的環(huán)境逐漸惡化，生態(tài)遭到破壞，沙漠化面積也日益擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，青海湖周邊地區(qū)現(xiàn)有沙化土地170.7萬畝、占區(qū)域土地總面積的11.7%。

      在植被恢復(fù)的過程中，青海湖地區(qū)的典型固沙植物沙蒿、沙棘和烏柳等對(duì)土壤養(yǎng)分及土壤有機(jī)質(zhì)的提高發(fā)揮了較大的作用，其中自然植被沙蒿對(duì)土壤養(yǎng)分的改良效果最明顯。

     沙蒿 (學(xué)名:Artemisia desertorum)是菊科蒿屬多年生半灌木狀植物，天然生長在沙漠地區(qū)，分布甚廣。在我國主要分布在黑龍江、內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆、四川、西藏等地，多生長于草原、草甸、森林草原、高山草原、荒坡、礫質(zhì)坡地、干河谷、河岸邊、林緣及路旁等。沙蒿枝條匍匐生長，有利于防風(fēng)阻沙，具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐干早、抗風(fēng)蝕、喜沙埋、生長快、固沙作用強(qiáng)等特點(diǎn)，為固沙先鋒植物。

      接下來我們來了解一篇關(guān)于青藏高原東北部高寒沙地沙蒿根系在沙丘不同地貌部位的吸水策略的論文。
 

      沙漠化是青藏高原東北部的主要土地退化問題之一。青海湖位于青藏高原東北部，屬于高寒半干旱氣候影響下的生態(tài)脆弱區(qū)和全球氣候變化敏感區(qū)，青海湖周邊土地沙漠化嚴(yán)重。以前針對(duì)本區(qū)固沙植物的研究主要集中在植物的防風(fēng)固沙機(jī)理與生態(tài)功能上，對(duì)植物與水分關(guān)系的關(guān)注較少，尤其是本土物種在不同微地貌導(dǎo)致的不同供水條件下。

      本研究中作者收集了0-120 cm土層樣品，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）提取土壤中的水分，并利用ABB LGR液態(tài)水同位素分析儀（Model DLT-100）測(cè)定水樣中的氫氧穩(wěn)定同位素組成（δ2H和δ18O）。同時(shí)，于生長季節(jié)在采樣點(diǎn)測(cè)定植物的群落結(jié)構(gòu)特征、根系分布及土壤機(jī)械組成。

      基于此，青海大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)以青海湖的自然固沙植物沙蒿作為研究對(duì)象，評(píng)估高寒半干旱沙地鄉(xiāng)土樹種的水土利用來源。
本研究聚焦于三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題：
1）本土植物的季節(jié)性水源是什么？
2) 控制不同沙漠地貌部位用水差異的關(guān)鍵是什么？
3）根系分布及立地條件對(duì)植物的用水模式有什么影響？
基于以上科學(xué)問題，本研究的假設(shè)如下：
1）不同沙丘地貌部位的植物在不同季節(jié)使用不同的水源，
2）植物會(huì)傾向于在水有限的情況下使用深層土壤水或地下水。本研究結(jié)果將有助于指導(dǎo)高寒沙地植物種的篩選，以確保生態(tài)適應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

【結(jié)果】

沙丘不同地貌部位沙蒿下方的土壤含水量（SWC, %）的季節(jié)變化。同一字母表示不同地貌部位無顯著差異（p > 0.05），不同字母表示不同地貌部位差異顯著（p < 0.05）。

不同沙丘地貌部位沙蒿的（A）生長高度、（B）冠幅、（C）蓋度和（D）密度。同一字母表示不同地貌部位無顯著差異（p > 0.05），不同字母表示不同地貌部位差異顯著（p < 0.05）。

沙蒿根系在不同沙丘地貌部位的分布特征。（A）迎風(fēng)坡，（B）丘頂，（C）背風(fēng)坡。

不同地貌部位沙蒿的吸水層次貢獻(xiàn)率。（A）迎風(fēng)坡，（B）丘頂，（C）背風(fēng)坡。

【結(jié)論】

      本研究以高寒沙地天然分布的沙蒿作為研究對(duì)象，利用穩(wěn)定同位素技術(shù)分析其在生長季節(jié)的水分利用來源變化情況。結(jié)果表明，盡管該物種具有較高的耐寒性和耐旱性，以及能吸收利用不同深度水源的能力。本區(qū)沙蒿在生長季初期主要依賴于表層土壤水分，迎風(fēng)坡利用地下水。進(jìn)入生長旺盛季，降雨量和土壤含水量都最高，沙蒿利用中層土壤水分。在生長期末期，淺層土壤水再次成為植物可利用的最多水源�？偟膩碚f，高寒沙地沙蒿使用的淺層土壤水最多，其吸水模式與分布在不同沙丘地貌的根系分布一致。沙丘微地貌不僅通過風(fēng)力作用和土壤特性影響植被生長，也影響了植物的用水深度。