基于氢氧碳稳定同位素的西鄂尔多斯珍稀濒危植物水分利用机理研究

针对我国干旱地区内蒙古西鄂尔多斯荒漠特有的几种古地中海孑遗植物水分利用机制尚不清楚，本项目以我国西鄂尔多斯阿拉善荒漠珍稀濒危植物四合木、沙冬青和绵刺等为研究对象，运用氢、氧、碳稳定同位素示踪先进技术，结合多元统计分析、多元线性混合模型等手段，系统和定量地研究四合木、沙冬青和绵刺等珍稀濒危植物水分利用模式。定量阐明其植物水分来源、水分利用格局、水分利用效率和不同脉冲降水后植物的吸水模式，建立降水与土壤水、地下水、植物水和蒸发水的氢氧同位素值的比对关系模型，阐明其"五水"转化关系。并结合环境因子、生理生态特征和前期调查的植物群落、区系和土壤结构数据进行综合分析。本项目的理论和实践意义在于：从本质上揭示这 3 种孑遗植物水分利用机理，创新和发展干旱地区水循环模式研究，为干旱地区植被恢复、珍稀濒危植物保护对策的制定以及阿拉善荒漠植被对气候变化产生的生态水分平衡变化的适应机制等提供科学依据。

针对我国内蒙古西鄂尔多斯荒漠特有的几种古地中海孑遗植物水分利用机制尚不清楚。本项目以西鄂尔多斯荒漠珍稀濒危植物四合木、沙冬青、绵刺等为研究对象，利用氢氧碳稳定同位素技术，系统研究了西鄂尔多斯大气降水、土壤水、地下水、蒸发水、植物水的来源及其“五水”转化关系，定量阐明了珍稀濒危植物四合木、沙冬青、绵刺、半日花和非濒危植物霸王的水分来源、水分利用格局和水分利用效率和3个不同强度降水对不同深度土壤水的贡献率及土壤剖面中水分运移规律。小雨（＜10mm）后9天内，深根植物四合木、沙冬青、霸王主要利用100～150cm深层土壤水，利用率分别为62%～95%、70%～97%、65%～95%，对雨水依赖较小；随着降水强度的增强，这3种植物转向利用大气降水；浅根植物绵刺和半日花主要利用降水，雨后9天内利用率分别在25～68%和41～82%。四合木与同科伴生植物霸王采取相似的水分利用策略，这对物种共存及维持该群落的稳定性构成威胁。本研究初步揭示了四合木、沙冬青、绵刺等植物的水分利用机制，创新和发展了干旱地区水文过程定量研究模式，为揭示其对气候变化产生的生态水分平衡变化的响应模式，为干旱地区植被恢复树种的选择及珍稀濒危植物保护政策的制定等提供科学的依据。