宁夏盐池不同坡位旱地紫苜蓿水分来源

紫苜蓿(Medicago sativa)是一种经济和生态价值较高的优良牧草,但其耗水量大,在西北半干旱地区仅靠天然降水难以满足紫苜蓿的正常生长发育。宁夏盐池北部地处毛乌素沙地南缘,地下水埋深较浅,地下水有可能成为紫苜蓿的潜在水源,弥补天然降水的不足。本试验在地势平坦的缓坡丘陵梁地和丘间低地,选择8年生旱地紫苜蓿试验地作为研究对象,采用稳定同位素技术,研究了不同海拔的4个坡位(海拔自低到高分别为:坡1、坡2、坡3和坡4)紫苜蓿的水分来源及其生长生理表现。结果表明:坡位对0–300 cm土壤剖面含水量有显著影响,海拔最低的坡1土壤含水量最高。土壤水和植物茎秆水δ18O-δD坐标点大部分位于中国西北地区地方大气降水线(LMWL)的右侧,说明植物利用的水源氢氧同位素组成受到蒸发的影响而发生了富集作用。0–450 cm土壤剖面水δ18O值随着海拔高度的增加而增大。同一坡位土壤水δ18O值随着土壤深度的增加逐渐下降。深层土壤水δ18O值与地下水δ18O相近,说明地下水通过土壤毛细管上升而补充其上层土壤水分。0–40 cm土壤水δ18O值随季节波动较大,270 cm以下土壤水δ18O值较为稳定。4、7、8月份坡1紫苜蓿茎秆水δ18O值显著低于其他3个坡位(p<0.001)。在4、6、7三个月,坡位1紫苜蓿对深层土壤水(270 cm以下)的利用率最高。而在8月份,坡1、坡3、坡4紫苜蓿主要利用150–270cm、270–450 cm土层土壤水以及地下水,坡2对表层(0–20 cm)土壤水利用率最高。坡1紫苜蓿的产量、整株Δ13C值及气孔导度显著高于其他3个坡位。本研究表明:在平均年降水量只有280 mm的西北半干旱地区种植旱地紫苜蓿要尽量选择地势较低的滩地,使其能够利用到埋深较浅地下水,以满足植物生长发育的需要并取得较好的生态和经济效益。