皇家88平台注册,来源:中国科学报作者:袁国富发布时间:2014-9-19

荒漠河岸林植被作为干旱区内陆河流域生态系统的主要生产者,是长期适应干旱区内陆河流域环境的产物,也是干旱区生态系统中最主要的组成部分,荒漠河岸林具有独特的水分利用和生存策略,一直是国内外生态学家关注的热点问题。分析干旱区荒漠河岸林植物水分利用与传输过程,解析植物的抗旱机制和生存策略,对干旱区脆弱生态系统的保育与恢复具有重要意义。

干旱和半干旱生态系统中土壤水分的时空变异决定着植物的分布和群落结构。有关未来气候变化的诸多研究预测表明:全球多个地区极端干旱事件的频率和强度将会增加,区域降水模式也会发生变化。降水格局的改变将对荒漠生态系统群落演替、植被组成和生态系统功能产生深刻的影响。

皇家88平台注册 1

中国科学院新疆生态与地理研究所研究员陈亚宁团队,以我国最大的内陆河塔里木河为研究靶区,以极端干旱区内荒漠河岸林关键群种——胡杨、柽柳为研究材料,结合长期监测和实验分析,从植物根-茎-叶不同组织器官等对不同干旱胁迫梯度下荒漠河岸林植被的水分利用、分配、传输及避害策略进行了系统研究,发现荒漠河岸林植物在长期干旱条件下,形成了独特的水分利用方式与调节途径,主要表现在水分获取方式、水分再分配途径、水分传导策略和水分耗散等方面。结果表明,在极端干旱的塔里木河下游地下水埋深是造成荒漠河岸林植物水分利用过程和生存策略差异的根本原因,地下水埋深变化是判断胡杨、柽柳受干旱胁迫程度和水分利用方式的重要指标;塔里木河下游荒漠河岸林植物吸收的水分主要来自375cm以下的土壤水和地下水,植物通过深根系的水力提升和水分再分配功能,将深层水分提升并释放至浅层土壤,维系其群落中浅根系植物如草本植物的生存;在强烈干旱胁迫环境下,胡杨通过主动牺牲劣势枝条来提高部分竞争力强的优势枝条水分获取和传输能力,以维持和确保整株植物的存活机会,这是在极端干旱胁迫环境下,荒漠河岸林植物的一种独特的自我保护和避害机制。这一研究结果不仅为干旱胁迫下的植物抗性机制和生存策略研究奠定了良好的基础,还为干旱和极端干旱区生态恢复过程中的荒漠河岸林保育、恢复与物种选择、技术优化提供了科学支撑。

古尔班通古特沙漠是我国西北部重要的荒漠生态系统。C3和C4灌木是该荒漠生态系统的优势种和建群种。要应对环境水分的周期性变化,不同功能群植物进化出各自的水分利用策略,并且同种植物的水分利用模式也会皇家88平台注册 2皇家88平台注册 3随之而发生改变。

用水策略相对灵活的梭梭偏好雨水袁国富供图

相关结果以Experimental study on water transport observations of desert
riparian forests in the lower reaches of the Tarim River in China

为题发表于international journal of biometeorology

了解不同功能群共存灌木的水分利用特征和适应策略,不仅有助于从水分生态位角度揭示物种竞争和共存机制,也能够提升对生态系统结构和功能变化的预测能力,并做出积极的应对策略。

■袁国富

文章链接

中国科学院新疆生态与地理研究所“千人计划”入选者马剑英团队通过野外试验,选取古尔班通古特沙漠南缘三个不同灌木群落的6种共存C3和C4灌木,根据土壤水、地下水和植物茎木质部水稳定氢氧同位素特征,分析了6种共存灌木水分来源的季节动态和种间差异。研究结果显示,不同群落所有C3和C4灌木具有相似的水分利用季节变化规律,即春季土壤表层水分充足时,所有灌木对表层土壤水利用率相对增高,而夏季随着土壤表层水分含量的降低,转移利用更深层的水源,表明沙漠灌木能够通过功能性调整根系分布来适应环境水分的周期性变化;群落中不同植物由于根系分布差异和地形差异利用不同的水源,说明沙漠共存灌木能够通过生态位分化来缓解对有限资源的竞争压力;同一群落的C3灌木柽柳和C4灌木梭梭具有相似的水源,但小枝水势差异却很大,说明两种灌木在同样土壤水分条件下根系功能相似,但有着不同的茎水力特性(不同气孔调控和不同水分利用效率等特征)。这种地上部分生理特征差异可能有利于缓解两种共存灌木对水分的竞争压力。

皇家88平台注册 4

皇家88平台注册 5

嘉宾:袁国富

图1.
2015年和2016年三个群落土壤水和地下水氢同位素(δD)和氧同位素(δ18O)之间的关系,以及全球大气降水线(GMWL,黑色虚线)、当地大气降水线(LMWL,蓝色虚线)和土壤水线

●中国科学院地理科学与资源研究所副研究员

皇家88平台注册 6

●中国生态系统研究网络水分分中心副主任

图2.
2015年和2016年三个群落C3和C4灌木对各潜在水源利用比例的季节变化。X轴字母代表各水源(S,M,D和G分别代表表层、中层、深层土壤水和地下水),竖线代表水源的变化范围。

水是孕育生命的源泉,有水才能有生命。在我国西北干旱区,年降水量通常都小于100mm,塔里木盆地内的年降雨量甚至小于50mm。然而尽管这些区域雨水稀少,极度缺水,仍然生长着许多天然的荒漠植物。那么这些荒漠植物在如此严酷的干旱气候下,是如何吸收水分以维持生长的呢?

正如许多生命都有对各自环境的独特适应能力一样,荒漠植物也通过改变它的形态和习性来适应干旱区这种独特的环境,其中,荒漠植物为适应它们生存的环境形成的独特用水策略是保证荒漠植物得以在严酷干旱环境下生存下来的根本。

相关文章