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荒漠草原优势植物的水分利用策略及干旱适应机制

【摘要】:但在干旱、半干旱的荒漠草原地区,年降水量只有300 mm 左右,在植物生长季,蒸发量大,土壤水分匮乏,极大限制了植物生长及维持生态系统的功能。在第三章,我们初步获悉了2 个样地的土壤水分氢氧同位素特征和4 种优势植物的水分利用来源的时空变化。

宁夏东部风沙区荒漠草原是半干旱区向干旱区、干草原向荒漠草原、农业种植区向牧区过渡的重叠区,在草地生态建设及牧草业发展中起着重要作用。但在干旱、半干旱的荒漠草原地区,年降水量只有300 mm 左右,在植物生长季,蒸发量大,土壤水分匮乏,极大限制了植物生长及维持生态系统的功能。但是,群落植物作为优势物种和主要初级生产者,仍具有一定的物种多样性和极丰富的适应途径(秦建蓉等,2015),尤其是植物的水分利用策略对植物生存、群落形成、防止草原荒漠化等方面都具有决定性的作用。

水分利用效率(WUE)不仅反映植物有效利用水分能力,而且是研究植物适应环境变化的重要手段(曹生奎等,2009;胡化广等,2013)。研究认为在干旱生境里,植物具有较高的WUE,使用较保守的水分利用策略以允许植物生存、生长和维持;而在湿润环境里,植物以较低的WUE 和挥霍的水分利用模式使其获得较高的生产力(樊金娟等,2012;刘贤赵等,2011;Bchir et al.,2016)。碳稳定同位素技术是目前判定植物长期WUE 的最佳方法,其主要基于植物δ13C 值与WUE 之间存在显著的线性正相关(Chen et al.,2011;Adiredjo et al.,2014),对于二者的理论问题已经有了比较广泛和深入的研究。严昌荣等(2001)建立了实际水分利用效率与C3 植物δ13C 值的线性方程,通过测定研究样地6 种C3 优势树种的δ13C 值,计算出了6 种植物WUE 在生长期的变化范围,认为植物叶片的δ13C 值越高,其WUE 越高,水分利用模式越节制。因此,δ13C 值可以用来探究植物水分利用策略和植物对环境变化的适应机制。(www.chuimin.cn)

在第三章,我们初步获悉了2 个样地的土壤水分氢氧同位素特征和4 种优势植物的水分利用来源的时空变化。本章利用稳定碳同位素技术研究这4 种优势植物的水分利用效率,探究不同植物对环境水分变化的水分利用策略与生理适应特征,为荒漠草原地区植被恢复及优良牧草草种筛选提供理论与技术依据。