毛乌素典型固沙植物的水分利用特性与吸水机制

了解固沙植物的吸水机制有利于合理设置植被群落结构,可为科学治沙和水资源高效利用提供依据。本研究基于降水-土壤水-植物木质部水-地下水的氢氧同位素组成,结合土壤水热和植被全年耗水特征,利用多源线性混合模型(IsoSource),分析了冬季和生长季典型沙地植物沙柳和沙蒿的水分来源差异,并探究了地下水位埋深(2和10 m)、土壤冻融和干旱对其水分利用的影响。结果表明:1)沙柳在土壤冻融期(1-3月)主要利用冻层下60~120 cm深度土壤水(69.1%);在返青季(4、5月)0~60 cm层土壤水可满足生长需求(30.9%~87.6%);在生长季的干旱期(6月)主要利用120~160 cm层土壤水(27.4%~40.8%);而在雨季(7、9月)0~60 cm层土壤水对其供水达到59.8%~67.9%。根系较浅的沙蒿在根区土壤完全冻结后无法利用土壤水,可通过秋季储存在根茎的水分越冬;而在生长季以利用0~40 cm层土壤水为主(23.4%~86.8%),在旱期主要利用40~80和80~160 cm层土壤水,利用率分别为14.6%~74.4%和21.8%~78.2%。2)随着地下水埋深的减小,植被吸取土壤水的深度上移,其中沙柳水分来源由120~160 cm层土壤水向60~160 cm层变化,而沙蒿的吸水深度从80~160 cm层变为0~40 cm层。沙柳对土壤水的利用受植物蒸腾的影响,会“按需取用”以达到供水与节能的平衡;沙蒿则偏向利用浅层土壤水,对单一土壤层位的水源依赖较高。