荒漠河岸林（胡杨、柽柳）水分利用动力学机制

The project will use the method of field testment and observation combining the stable isotope technology to determinate the varations of the groundwater and soil water, surface water in extreme arid areas of natural desert riparian plants. Study the water use sources, water use efficiency seasonal change, space and time variation of natural desert riparian plant(P.euphratica and Tamarix); Based on double isotope theory and model, using the mathematical statistics method, the study will analysze the dynamic mechanism of water use efficiency changes; determine the law of water use of arid desert plants, reveals the coupling relationships between water use efficiency and soil moisture conditions, groundwater depth of natural riparian plants. Through this project implementation, revealing the variations of natural riparian plant water use efficiency and dynamics mechanisms of water vaitions. the conslusion will dtermine the water need to maintain the normal growth of desert riparian forests, and provide scientific support for scientific water irrigation of the desert riparian forest vegetation and sustainable water use. This will also enrich the basic theory of the physiological studies of plant water in the arid forest ecosystems in China.

项目以极端干旱区荒漠河岸天然植物为研究对象，以地下水、土壤水、地表水的野外测定和试验方法与稳定同位素技术相结合的手段，研究分析天然植被(胡杨、柽柳)利用水分来源，以及水分利用效率季节变化、时空变异性；基于双重同位素理论和模型，运用数理统计方法，研究河岸林水分利用效率变化的动力机制；确定荒漠河岸林水分利用规律，揭示极端干旱区荒漠河岸林的水分利用效率与土壤水分条件、地下水埋深的耦合关系。通过本项目的实施，揭示天然植被水分利用效率变化规律和动力学机制，回答维持荒漠河岸林正常生长所需要水分的条件，为荒漠河岸林植被的科学水分灌溉和解决水资源的可持续利用提供科学支持和理论参考。这也将丰富我国在干旱区森林生态系统植物水分生理研究领域的基础理论。

项目以极端干旱区荒漠河岸天然植物为研究对象，以地下水、土壤水、地表水的野外测定和试验方法与稳定同位素技术相结合的手段，分析了天然植被(胡杨、柽柳)利用水分来源，以及水分利用效率。取得以下结论：基于稳定同位素方法，确定了荒漠河岸林水分利用的来源——地下水和土壤水，而并非河水，地下水得到河水的有效补给。随地下水位埋深的增加，荒漠河岸林从吸收单一层次的土壤水转为以吸收2.00m以下多层土壤水和地下水。该结论为荒漠河岸植被水分利用策略及其对干旱胁迫的适应机制研究提供科学依据。从植物耗水过程、地下水位埋深变化过程、胡杨繁殖及乔、灌、草物候节律等方面，论证了黑河下游额济纳绿洲生态需水的关键期为4月份和8月份。确定了黑河下游额济纳绿洲生态需水的关键期。基于遥感分类和恢复地下水的生态需水计算，确定了黑河现状年的自然植被生态总需水量为4.28亿立方米，目标年自然植被生态需水量为5.7亿立方米。地下水位埋深在1.5~4m范围时，胡杨克隆分株数量较高，平均约0.19株/m2，地下水位<1.5m或>4.0m，克隆分株数量较少。要使胡杨无性繁殖顺利进行，必须要求8月份地下水位保持在1.5~4m。以干旱区内陆盆地两个地下水埋深观测井为研究对象，运用小波变换与神经网络耦合模型（WA-ANN），对观测井未来1-3个月的地下水埋深进行了短期预测。表明WA-ANN模型在干旱区地下水埋深预测中有更好的适用性，可以为干旱地区地下水埋深动态预测提供新的方法和思路，是资料有限的条件下地下水埋深预测的有效方法，对区域地下水资源的合理开发利用与生态环境保护具有十分重要的意义。为检验WA-ANN的有效性，模拟结果与未经小波变换的ANN模型进行了对比。结果表明，在对干旱区地下水埋深进行短期预测时，相较于ANN模型，WA-ANN模型的预测精度显著提高。项目共发表文章22篇，其中SCI论文13篇，CSCD论文9篇，获甘肃省自然科学一等奖1项、项目负责人冯起获何梁何利科学与技术创新奖（区域创新奖）。