额济纳三角洲典型植物水分来源组构及其水文响应研究

The water use strategies of plants in arid regions are varied with water supply conditions. The investigation of the response of plant’s water composition to changes in the water supply conditions is the key issue of the ecohydrology in arid areas, and this is particular important for the management in ecological conservation that relies on the water resources regulation. This project is to select the Ejina Delta, which is located in a typical arid inland basin, as the study area. The study sites include the plots that represent typical plant species (Populus, Tamarix, Haloxylon and Fouquieria splendens) and monitoring points of investigation on plant, soil, groundwater, surface water and rainfall. The rainfall, stream flow rate, depth of groundwater table, and soil moisture will be observed continuously. It is also planning to continuous sample the root water, direct water source (soil water), indirect source of water (precipitation, surface water, groundwater) with the interval of ten days and conduct the analysis of their isotopic compositions. The proportion of the plant water use will be estimated using the IsoSource model. The ratio of different water sources that used by different plants as well as their responses to the dynamic of each water source will be investigated. The dependence of the plant water use on the different water sources as well the sensitivity of plant water use on the changes in water supply will be quantified. Lastly, the adaptation strategies of plant growth on the changes in hydrological conditions will be discussed. The research results will provide important insight of water regulations that aim to protect the ecological environment in arid regions.

干旱区植物随供水条件变化而调整水分利用策略。研究植物水分来源组构及对水源变化的响应规律是干旱区生态水文学的重点内容，对依赖于水资源调控进行生态保育的管理极为重要。本项目以干旱区内陆河下游额济纳三角洲为研究区域，布设能涵盖重点乔灌草植物（胡杨、柽柳、梭梭、芨芨草）和供水水源条件的植物、土壤、地下水、地表水和降水同步观测点；连续观测降水量、地表水量、地下水埋深和土壤水含量；以旬为时间步长，同步连续采集生长季样本植物根/茎水直接供水源（土壤水）、间接供水源（降水、地表河水、地下水）样品，测定氘氧同位素组成；利用同位素线性混合模型计算植物对各水源的利用比例；分析各植物对不同水源利用比例的时变特征和对水源动态变化的响应特征；定量分析植物水分利用对不同水源的依赖性、对水源变化的敏感性；探讨植物对水文条件变化的自适应策略。本研究成果可推进干旱区生态水文过程机理研究，为区域生态保护提供重要的水量调控支撑。

研究植物水分来源组构及对水源变化的响应规律是干旱区生态水文学的重点内容，对依赖于水资源调控进行生态保育的管理极为重要。本项目以干旱区内陆河黑河下游额济纳三角洲为研究区域，连续观测降水量、地表水量、地下水埋深和土壤水含量；同步连续采集生长季样本植物根/茎水直接供水源（土壤水）、间接供水源（降水、地表河水、地下水）样品，测定氘氧同位素组成；利用同位素线性混合模型计算植物对各水源的利用比例；分析各植物对不同水源利用比例的时变特征和对水源动态变化的响应特征；定量分析植物水分利用对不同水源的水源变化的相应特征及水分条件自适应特性。项目取得重要进展如下：.获得了额济纳绿洲典型植物水分利用来源的第一手氢氧同位素组成的基础数，据包括实地采集了2015-2017年三年生长季月尺度同步降水、地表水、土壤水、地下水、主要植物茎干共1212个样本，分析获得氢氧同位素δD 和δ18O数据680个。基于数据及理论分析研究得出，利用稳定氢氧同位素组成来定量额济纳（极端干旱区）植物水分来与源具有极大的不确定性，尤其不适于位于极端干旱区河岸带的浅根草本植物水分来源定量，并给出额济纳蒸发渗透深度为40cm。同时，具体给出了识别额济纳绿洲河岸带主要植物胡杨、柽柳水分来源和利用同位素线性混合模型（IsoSource）定量水分来源组构的方法，提高了分析结果的可靠性。进一步，揭示了额济纳绿洲河岸带主要植物胡杨和柽柳的主要吸水层位及对水源变动的响应规律和自适应特征。研究成果不仅为干旱区生态水文研究提供了重要数据基础，也为黑河生态配水优化管理提供了依据。.项目执行期间，发表标注论文5篇（SCI论文2篇，国内核心论文3篇）,其中第一标注论文4篇。基于本项目内容完成了硕士学位论文2篇，即将完成的博士学位论文1篇。项目研究成果为黄河水利委员会黑河流域管理局所采纳，起到了对黑河生态调水管理和水资源优化配置服务的作用。