近日，強冷空氣在山西、寧夏和陜西等地兇猛登陸，帶來了降溫降雪的天氣。沒有冤情的四月飛雪，大自然再一次向人類展現(xiàn)了它的深邃。
除了突如其來的降雪，大自然賦予的特殊天氣，還有極端而持續(xù)的干旱。在干旱區(qū)，由于水資源缺乏，植物的生存和生長受到嚴重脅迫，促使生態(tài)環(huán)境進一步惡化。
為了應對干旱氣候，治理生態(tài)環(huán)境，相關(guān)的研究數(shù)不勝數(shù)。基于干旱區(qū)河岸濕地這一特殊的生態(tài)系統(tǒng)，今天我們來了解一篇研究植物水分利用模式的論文。
干旱區(qū)河岸濕地優(yōu)勢種植物的水分利用模式
植物水分循環(huán)是研究陸地生態(tài)水文學的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在干旱區(qū)，由于有限降水和強烈蒸發(fā)，水資源是影響植物生存、生長和植被恢復可持續(xù)性的重要限制因素。近年來，由于高溫和干旱等極端天氣事件更加頻繁，土地退化加劇，使河岸濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨降水減少、不同程度水位下降等干旱問題。極端干旱會降低水資源的可利用性和植被生產(chǎn)力，并給植物帶來不可逆轉(zhuǎn)的死亡風險。因此，了解植物水分利用模式可以揭示植物的生存策略和對不斷變化的水文氣候條件的反應，這是良好的生態(tài)管理和植被恢復的先決條件。濕地是連接水域生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的功能過渡區(qū)，其生態(tài)功能非常突出。因此，定量研究河岸濕地水分來源、補給途徑及其植物水分利用模式，是了解濕地生態(tài)水文循環(huán)的前提條件，將為干旱區(qū)濕地環(huán)境治理和生態(tài)安全提供理論依據(jù)與決策支持。
干旱區(qū)是全球生態(tài)系統(tǒng)的的重要組成部分，河岸濕地具有水源供給、水文調(diào)節(jié)和土壤保持等生態(tài)功能。研究人員選取干旱區(qū)典型河岸濕地的優(yōu)勢種植物為研究對象，測定了降水、土壤水、木質(zhì)部水和地下水的氫氧穩(wěn)定同位素組成（利用LI-2100全自動真空冷凝抽提系統(tǒng)（北京理加聯(lián)合科技有限公司）提取土壤和木質(zhì)部中的水分），利用這些數(shù)據(jù)擬解決以下問題：（1）闡明優(yōu)勢種植物水分利用模式的季節(jié)變化；（2）明確兩種優(yōu)勢種植物水分利用模式的差異。本研究將有助于了解河岸濕地生態(tài)系統(tǒng)中植物-土壤-水關(guān)系的機制，旨在為干旱區(qū)河岸濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建提供理論依據(jù)與決策支撐。
圖1 (a)和(b)代表研究區(qū)域及采樣點空間分布。(c)為東灘濕地，(d)為旱柳，(e)為紫翅豬毛菜。
【結(jié)果】
圖2 紫翅豬毛菜（a）和旱柳（b）0-100 cm土壤水中δD和δ18O值的季節(jié)變化。垂直虛線表示木質(zhì)部水的同位素組成。誤差條表示標準誤差。
圖3 潛在水源對豬毛菜（a）和旱柳（b）貢獻百分比的月變化。
圖4 水體氫氧穩(wěn)定同位素組成的關(guān)系。圖中還顯示了全球大氣水線(GMWL，紅色虛線)、局地大氣水線(LMWL，黑色虛線)和土壤水線(SWL，黑色虛線)。(a)、(b)為紫翅豬毛菜，(c)、(d)為旱柳。
圖5 潛在水源對紫翅豬毛菜和旱柳水分來源貢獻。
【結(jié)論】
水分來源及其植物水分利用模式是決定濕地植物區(qū)系組成、種群分布格局的關(guān)鍵因子，已成為干旱區(qū)受損濕地植被保護與恢復急需解決的關(guān)鍵問題。因此，本文基于穩(wěn)定同位素技術(shù)研究降水、土壤水、植物水和地下水的同位素組成，探究不同水分來源對河岸濕地植物水分利用的貢獻率。土壤水、植物水和地下水都位于大氣降水線附近，說明降水對各水源均有補給作用，但并不顯著。在該研究區(qū)，草地土壤蒸發(fā)強度大于林地。地表蒸發(fā)影響0-60cm土壤水，大于80cm的土壤水與地下水存在水力聯(lián)系。Iso-Source結(jié)果表明，紫翅豬毛菜主要利用0-60 cm土壤水，對地下水利用率較低，平均值僅為7.14%。降水對紫翅豬毛菜的貢獻比例存在顯著差異（10.3%-46.5%）。9月份降水對紫翅豬毛菜吸水貢獻率最大，這與9月份的降水高峰有關(guān)。持續(xù)從淺層土壤獲取水分的紫翅豬毛菜可能難以在極端干旱條件下生存。旱柳表現(xiàn)出明顯的吸水模式，主要利用20-100cm土壤水和地下水。隨著季節(jié)的推移，其水源逐漸從淺層轉(zhuǎn)變?yōu)樯顚?，表明旱柳對于水分利用具有較強的可塑性和適應性。然而，由于旱柳能夠持續(xù)從深層土壤和地下水中獲取水分，因此可能減弱濕地水土保持能力，造成生態(tài)負面影響。建議減少種植密度，進行適量灌溉，有利于旱柳在干旱環(huán)境中的最佳生長。今后在干旱地區(qū)進行人工濕地植被恢復和重建中，應選擇根系分布不一致的樹種進行混交栽植，以合理利用水資源、維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。研究結(jié)果將有助于更好地了解植被恢復計劃（人工林地和天然草地）對干旱區(qū)河岸濕地水文過程的影響，并為植物物種選擇和水資源管理提供參考依據(jù)。
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