岱海湖滨带湿地植物水分来源及利用策略研究

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岱海是我国北方生态屏障构建的关键战略节点,但湖泊水面面积日益萎缩,且湖泊水生态环境问题凸显,亟待开展综合治理。湖泊湖滨带退化湿地生态系统的生态恢复与修复是岱海湖泊水生态综合治理的关键环节之一。然而,湖泊流域水资源的匮乏是湖滨带湿地恢复与修复的主要限制因子,因此,探究湖泊湖滨带湿地植物水分来源与利用策略对于湖泊湖滨带湿地生态系统的保护与恢复具有重要的理论与实践意义。本研究以岱海湖泊湖滨带湿地生态系统为研究对象,利用氢氧同位素(δ18O、δD)示踪技术,通过对比分析岱海湖滨带湿地植物与不同深度土壤水的同位素组成,结合植物生长潜在水源(降水、土壤、湖水、地下水),利用IsoSource模型量化湖泊湖滨带湿地植物水分来源与利用策略。本研究取得如下结论:(1)岱海大气降水的δ18O、δD变化范围为-7.8‰-6.6‰和-53.4‰-43.8‰,地下水δ18O、δD变化范围为-10.11‰-9.23‰和-70.95‰-66.30‰,湖水δ18、δD变化范围为-2.05‰2.25‰和-24.53‰-2.39‰,土壤水δ18O、δD的变化范围是-12.06‰2.13‰和-92.13‰-4.81‰,植物木质部水δ18O、δD的变化范围是-10.14‰-2.26‰和-82.87‰-39.11‰。降水线的斜率与截距均小于全球大气降水线,降水存在不平衡的二次蒸发。地下水的δ18O与δD值较为稳定,远超北方降水多年加权平均范围,比北方降水更加贫化,表明当地降水补给地下水较弱。湖水δ18O与δD值在地下水蒸发线和当地大气降水线之间,蒸发富集明显,受到降水与地下水共同补给。(2)随着与湖水水面距离的增加,各土层平均土壤含水率逐渐减小。退水湖床裸地剖面土壤含水率先增加后减小,在植被覆盖且随着与湖水水面距离的增加,受植被覆盖度与植物吸水的影响,剖面土壤含水率先减小后增加。(3)土壤水δ18O随剖面深度变化较含水量规律性更明显。0-100cm土壤水δ18O值随深度增加呈递减的趋势,0-30cm表层土壤δ18O富集,波动变化大,随深度增加波动变小并趋于稳定并逐渐接近地下水δ18O值。靠近湖边的土壤水主要受到湖水与降水的影响,远离湖边的土壤水主要受到降水与地下水的影响。(4)芦苇和柽柳作为岱海湖滨带湿地植物群落的优势种,根系发达,对于水分利用具有较强的可塑性和适应性,可在浅层与深层土壤水之间转换。在靠近湖边且土壤含水率较高时,主要吸收0-30cm浅层土壤水分,在远离湖边土壤含水率较低,且与其他草本植物对表层土壤水分吸收竞争激烈时,出现水分利用的生态位分离,逐渐转而利用更深层次的土壤水。(5)湖滨带湿地主要草本植物(赖草、藨草、糙隐子草、小糠草、鹅绒委陵菜、针苔草、寸草苔、小药大麦草、全叶风毛菊、苍耳、苦菜、独行菜、黄花蒿、黄蒿、碱蓬、拂子茅、披碱草、艾蒿)均主要利用0-30cm表层土壤水分,该土层贡献了62.1%100%的水分,竞争激烈。但植株较大、根系较长的赖草、藨草、小糠草、黄花蒿等植物在土壤含水率较低、竞争激烈的情况下会向更深层次的土壤吸收水分,呈现出湿地植物群落水分利用的生态位分离。
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