半干旱地区湿地水分平衡及植物群落变化的响应

针对全球气候变化、降水格局改变、湿地大面积消失的生态环境问题，以位于吉林西部的莫莫格自然保护区湿地为研究对象，采用野外长期监测及稳定同位素示踪的技术方法，研究湿地生态系统水分平衡及对植物群落变化的影响。本研究着重分析半干旱地区降水主要来源及露水对植物群落水分的补给作用；土壤水分含量对植物群落结构及生物多样性的影响；不同植物的水分利用策略及植物群落物种间的水分竞争机制；不同强度降水在土壤中的滞留时间及对地下水的补给；不同植物群落抗旱及耐涝的极限阈值，得出降水频率及降水量对维持植物群落结构的重要性，揭示湿地生态系统植物群落-水文过程的响应机制。为遏制湿地生态系统退化，制定有效的生态系统管理策略提供理论基础和技术支持。

本项目（半干旱地区湿地水分平衡及植物群落变化的响应）主要工作包括四各方面：1、湿地物种多样性在湿地恢复过程中的变化；2、湿地植物群落对水分梯度变化的响应；3、半干旱区降水主要来源及湿地蒸散过程研究；4、半干旱地区沼泽湿地恢复方法。.经过三年的研究发现：吉林西部半干旱区降水主要集中在5-9月份，以2013年为例，总降雨量为543.4mm，主要集中在七月份，占总降雨量的59.7%。同时，露水是吉林西部半干旱区的主要水分来源之一，露水量日均量可达0.28mm，年露水量（6月20日-9月30日）达19.44mm，约占总降雨量的5%。根据露水量、玉米LAI可以得出单位面积露水对农田的水分贡献总量，最大贡献量为15.20mm/m2（8月1日-8月15日期间），最小贡献量为0.53 mm/m2（6月15日-6月30日期间），特别是在8月上中旬，仅降水一次，降水量为0.3mm，这期间农田的主要水分来源为露水，露水贡献量是雨水贡献量的50.7倍，可见露水是半干旱区农田作物非常重要的水分来源。.吉林西部地区沼泽湿地具有较强烈的蒸发过程。根据植物蒸腾过程中同位素的稳态假设，得出秋季植物蒸腾在蒸散中所占的比例(T/ET)在40%-50%之间。夏季吉林西部沼泽湿地水面蒸发占ET的比例为50%-60%，植物蒸腾所占比例为大约40%-50%；NSS-Tr方法可有效解决单纯的同位素方法无法区分两种δT接近的植物蒸腾的难题；根据E、T相对贡献及叶片蒸腾速率(Tr)测量值，估算的ET通量为9-12 mm d-1，其余的湿地水分耗散(6 mm d-1)很可能是地表径流或地下渗漏所导致。.在吉林西部半干旱区湿地，芦苇是主要优势群落，湿地水位梯度的变化，对芦苇种群生物量、生态系统健康程度具有明显的影响，水位波动10cm 对芦苇种群生长具有显著的影响。同时，研究发现在盐碱的共同作用下，根据湿地周边的水文特征及湿地植物的特性，可对退化湿地进行修复，综合治理吉林西部盐碱地。