基于δD和δ18O的青海湖流域芨芨草水分利用来源变化研究

摘要

水分条件是限制干旱半干旱地区植物生长重要的生态因子,为了揭示青海湖流域典型生态系统下芨芨草植物的水分利用来源及其如何响应水分条件的变化,选择了自然和干旱控制条件下芨芨草植物,通过测定芨芨草植物茎水和各潜在水源(土壤水、地下水及降水)中δD、δ18O组成,并利用直接比较分析法和多源混合模型计算芨芨草植物对土壤水的利用比例.研究结果表明:表层土壤水分和土壤水中δD、δ18O值表征出较大波动范围,其直接受降水和蒸发作用影响,土壤蒸发线的斜率和截距明显小于大气水线斜率和截距,表明土壤水中同位素组成经历了强烈的蒸发分馏过程,而芨芨草茎水中δD、δ18O值都集中分布土壤水蒸发线附近,说明芨芨草根系主要利用不同深度的土壤水.自然条件下芨芨草在生长季初期(6月)利用表层土壤水(0-10cm,45.1％),8-9月份大降水事件影响土壤含水量和同位素组成,降水入渗深度较深且芨芨草根系对土壤水分吸收的比例相差不大,表明根系在土壤含水量较高时均能吸水不同深度土壤水.在干旱控制条件下芨芨草在7月初主要利用表层土壤水(0-30cm),随着表层土壤水分的减少,根系吸收深度转向较深土壤层,而灌溉后表层土壤水分明显增加,其吸收深度又转向表层,表明芨芨草根系吸收深度能敏感地响应土壤水分的变化.另外还发现芨芨草在生长季内并未直接利用地下水.