青藏高原荒漠化土地人工植被水分利用过程研究

Desertification is land degradation in arid, semiarid and dry sub-humid areas resulting from various factors, including climatic variations and human activities. At present, China is one of the countries in which desertification is severe and rapidly expanding. Tibet Plateau is one of the main distribution area of desert, gobi and sandy desertified land in China. The total area of desertified land is 33.42 × 104 hm2 on Tibet Plateau, which accounts for 19.79% of China's one. In the control of land desertification, shrub is one of the dominant vegetation type that is used on Tibet Planteu. After the establishment of artificial vegetation, water is one of the major factors that affect their growth in alpine semiarid environment. In this study, four shrubs (Caragana intermedia, Caragana korshinskii, Salix cheilophila and Salix psammophyla) in two main habitat (sand dune and interdune) are selected to study water use process of shrub plantations in alpine sandland. The main water source of shrubs and their utilization of rianfall are studied by stable hydrogen and oxygen isotope. The long term water use efficiency of shrubs is studied by stable carbon isotope. Meanwhile, the dynamics of water potential of branch, root distribution of four shrubs and soil water dynamics in shrub plantations are monitored in the growing season. The objective of this study is to analyse the adaptation of water use process in shrub plantations to plateau environment. The results of this study are benefit to evaluate the stability of artificial vegetation in alpine semi-arid zone. It could give theoretical surports to the sustainable management of artificial vegetation and to the control of land desertification on Tibet Planteau.

荒漠化是由气候变异和人类活动等因素造成的干旱、半干旱和干燥的亚湿润区的土地退化。我国是世界上荒漠化比较严重而且发展较快的国家之一。其中，青藏高原是我国沙漠、戈壁和沙化土地的一个集中分布区，总面积达33.42万hm2，占全国的19.79%。在青藏高原荒漠化土地治理过程中，灌木是人们利用的主要植被类型之一。人工植被建立之后，水分是影响它们在高寒半干旱环境中生长的一个主要因素。本研究在高寒沙地分别选择沙丘和丘间地的固沙灌木（中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿，乌柳和沙柳），利用稳定氢/氧同位素技术确定它们利用的水分来源以及对天然降雨的利用过程；利用稳定碳同位素技术比较它们的长期水分利用效率，结合枝条水势动态、根系分布特征以及土壤水分动态，分析它们的水分利用过程对环境的适应。本研究的结果有助于评估高寒半干旱环境中人工固沙植被的稳定性，为青藏高原荒漠化土地的治理和人工植被的可持续经营等提供理论依据。

项目背景：. 青藏高原是我国荒漠化土地的一个集中分布区，占全国的19.79%。灌木是人们治理荒漠化土地利用的主要植被类型之一。人工固沙植被建立之后，水分是影响它们在高寒半干旱环境中生长的一个主要因素。.主要研究内容：. 本研究在高寒沙地分别选择沙丘和丘间地的固沙灌木（中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿，乌柳和沙柳），利用稳定氢/氧同位素技术确定它们利用的水分来源以及对天然降雨的利用过程；利用稳定碳同位素技术比较它们的长期水分利用效率，结合枝条水势动态、根系分布特征以及土壤水分动态，分析它们的水分利用过程对高寒半干旱环境的适应对策。.重要结果：. （1）在生长季内，4种灌木根据水分的可利用性选择吸收不同水源的水分。春季和夏季它们可以利用降雨补充的浅层土壤水。丘间地的2种柳树在干旱时更依赖地下水。沙丘的2种锦鸡儿在干旱时更依赖地下水补充的深层土壤水。（2）不同林龄乌柳都可以利用夏季降雨补充的浅层土壤水分。但是，它们对地下水的依赖程度不同。其中，2a乌柳几乎没有利用地下水。10a乌柳夏季利用的水分有1/5来自地下水，而20a和30a乌柳夏季利用的水分约有1/3来自地下水。（3）4种灌木的根系分布与其水分利用策略一致。其中，乌柳主根的生物量和根长主要分布在80 cm以内，而细根的生物量和根长分别主要分布在40和90 cm以内，可以吸收更稳定的深层土壤水。沙柳的主根和细根相对较浅，生物量和根长都分别主要分布在50和70 cm以内，主要吸收降雨补充的浅层和中层土壤水。中间锦鸡儿的根系相对较浅，主要分布在60 cm以内，适宜吸收浅层和中层土壤水。柠条锦鸡儿的根系向更深的土壤中生长，主要分布在90 cm以内，能够吸收更深层土壤水。（4）4种灌木都通过提高水分利用效率适应春季干旱。沙柳的长期水分利用效率高于乌柳，可能更适应青藏高原的半干旱气候。两种锦鸡儿的长期水分利用效率类似。因此，4种灌木都采取资源依赖型的水分利用策略来适应高寒半干旱环境。.科学意义：. 本研究的结果有助于我们理解固沙植物对高寒半干旱环境的适应对策，评估青藏高原人工固沙植被的稳定性，为青藏高原荒漠化土地的治理和人工植被的可持续经营等提供理论依据。