用D、18O同位素确定黑河中游戈壁地区植物水分来源

 于2008年7月在黑河中游临泽县平川镇戈壁地区采集降雨、地下水、土壤和植物茎干样品并进行水分的D、18O同位素测试,分析戈壁地区不同深度土壤水分的来源,确定泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）、红砂（Reaumuria soongorica）等荒漠植物的吸水层位及其对降雨和地下水的依赖程度。研究发现：①土壤剖面0~130 cm深度范围内的土壤水主要接受降雨的补给;130 cm以下,可能接受潜水蒸发补给,或者是前期较大降雨入渗与潜水蒸发补给的叠加;②土壤水的δD、δ18O值与深度呈指数关系;降雨入渗补给会打乱剖面的稳态,土壤水的δD、δ18O同位素组成是现存土壤水和降雨的混合;③泡泡刺和红砂都是利用深度大于185 cm的土壤水,泡泡刺吸水层位比红砂更深,表明荒漠植物的生长主要依赖更为稳定的潜水水源。     

柴达木盆地荒漠植物水分来源定量研究——以格尔木样区为例

选择柴达木盆地的格尔木作为研究区域,选取沙拐枣、合头草、驼绒藜和麻黄4种典型的地带性荒漠灌木,应用稳定氢氧同位素技术定量分析典型荒漠植物的水分来源。结果表明:1柴达木盆地典型荒漠植物能灵活利用各种水源(河水、地下水、降水和土壤水等),最主要的水源是土壤水。2不同种类植物水分利用方式存在差异:驼绒藜、麻黄和沙拐枣主要利用深层土壤水和地下水,合头草以土壤水为优势水源。3植物水分来源的时间变化为:生长季初期,植物主要利用河水和地下水;生长季中后期,合头草主要利用浅层土壤水,其他3种植物主要利用较深层土壤水和地下水。     

塔里木河下游典型荒漠河岸植物水分来源

通过对塔里木河下游典型荒漠植物河岸胡杨（Populus euphratica,成年和幼龄）、柽柳（Tamarix ramosissima）、甘草（Glycyrrhiza inflata）、骆驼刺（Alhagi sparfolia）木质部水及不同潜在水源的稳定性氧同位素值的测定,并利用多源线性混合模型（IsoSource）和相似性比例指数（PS指数）分别分析了各潜在水源对不同植物的贡献率以及各月份不同植物间的水分利用关系。结果表明：（1）在塔里木河下游,成年胡杨、幼龄胡杨、柽柳几乎都不利用0~50 cm的表层土壤水,而主要利用200 cm以下的深层土壤水和地下水,而甘草、骆驼刺主要吸收50~200 cm的土壤水。（2）在生长季的不同月份里,除个别月份外,胡杨（成年和幼龄）、柽柳之间存在激烈水分竞争;甘草、骆驼刺在生长旺季和末期对各水源都存在较强的竞争关系,而成年或幼龄胡杨、柽柳和甘草、骆驼刺之间水分竞争关系较弱。（3）在塔里木河下游,为了适应极端干旱,无论是乔木胡杨、还是灌木柽柳,水分来源主要是较稳定的深层水源,且对各水源的利用比例在不同月份波动不大。     

荒漠绿洲湿地水分来源及植物水分利用策略

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体,维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率,以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象,通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成,利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm,约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%,具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离,离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小,而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931）,斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰,地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰,土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰,植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源,贡献率分别约为61%和50%,表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。     

艾比湖流域典型荒漠植被水分利用来源研究

在以风沙和干旱为基本特征的干旱、半干旱生态环境中,荒漠植被在防风固沙及维持荒漠和绿洲生态系统的稳定性方面有重要作用。选取艾比湖流域不同生境（河岸、沙丘、荒漠、盐沼）典型荒漠植被胡杨（Populus euphratica）、梭梭（Haloxylon ammodendron）、白刺（Nitraria sibirica）和盐穗木（Halostachys caspica）为研究对象,运用稳定同位素方法分析降水、土壤水、植株水和地下水同位素组成变化特征,量化4种植被在整个生长期内吸水来源及比例。结果表明：① 艾比湖流域降水δ²H和δ¹⁸O值变化范围为-142.5‰~-0.6‰和-20.16‰~1.20‰,表现为夏季最大,冬季最小,春秋季居中的态势。② 4类生境条件下的土壤水δ²H和δ¹⁸O值沿剖面总体表现为随着深度增加逐渐减小;不同植株茎水δ²H和δ¹⁸O值时间变化趋势基本一致,春季最大,夏季最小,秋季又逐渐增加;不同植株间比较,盐穗木茎水稳定同位素值最大,其余依次为白刺、梭梭和胡杨。③ 荒漠植被在不同生长期吸水来源及利用比例不同,梭梭在整个生长期主要利用地下水;白刺利用水源比例在整个生长季内变化较大,春季主要利用表层土壤水,贡献率为80%~94%,夏季利用深层土壤水的比例为31%~36%,秋季利用中层土壤水的比例达到33%~36%;盐穗木春季和秋季主要利用表层土壤水,夏季中间层土壤水比例略有提升,为20%~36%;胡杨春季主要利用中间层土壤水,利用比例为53%~54%,夏季主要利用地下水,比例达到72%~88%,河水利用比例仅为2%~5%,秋季河水利用比例升高为11%~21%。研究结果显示,干旱区荒漠植被生长季内水分利用来源差异明显。本文为了解干旱区荒漠植被的水分利用机理、水分适应策略,以及植被恢复和管理提供理论依据。     

准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭维持水源初步研究

为了了解沙漠植物梭梭维持水源的利用情况,探明其对水源的利用策略,利用稳定性同位素技术定位取样,对准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭进行了研究.结果表明,冬季,梭梭基本没有直接利用降雪;随着融雪后浅层土壤含水率的上升,梭梭明显利用浅层土壤水;梭梭利用水源中,地下水占有很大比例,这种比例在冬季和夏季最高,最高幅度可达到80％,平均占到30％左右;降雨也是梭梭利用的水源之一,在降雨后的3～5 d内,梭梭木质部δ18O值有明显趋近降雨δ18O值的趋势.因此,本研究区的梭梭维持水源有多个途径,地下水、融雪形成的浅层土壤水是其主要水源,中、大量降雨也是其利用的水源之一.     

黄河三角洲贝壳堤岛柽柳水分利用策略初步研究

在干旱、半干旱区甚至海岸带区,水分是影响植物群落结构和功能的主要生态因子。开展海岸带植物水分利用策略研究,对阐明海岸带生态水过程和预测全球变化背景下的植物群落演替趋势是非常重要的。以黄河三角洲贝壳堤岛优势灌木——柽柳(Tamarix chinensis)为研究对象,以稳定同位素技术为主要研究手段,分析土壤水分、土壤盐分及潜在水源和柽柳木质部d18O值的变化;利用Iso Source软件,计算潜在水源对柽柳木质部水分的贡献率,探讨柽柳在不同水分条件下的水分利用策略。研究结果表明,在降水量充足的2013年7月20~22日,在柽柳吸收利用的水分中,有78.2%来自土壤水,包括30.3%的浅层(0~60 cm深度)土壤水和47.9%的深层(60~100 cm深度)土壤水,有21.8%来自浅层地下水;而在降水量偏少的2014年6月21~23日,土壤含水量显著降低,柽柳的主要水源由土壤水转变为浅层地下水,其对浅层地下水和土壤水的利用比例分别为79.1%和20.9%。生长在黄河三角洲贝壳堤岛海岸带的柽柳可以通过转换水分的主要来源,以适应水分胁迫,这种水分利用策略有利于增强柽柳在植物群落中的种间竞争力,提高植物群落水资源的利用效率,为更好的阐述植物群落内的水分调节和分配机制提供理论基础。     

科尔沁沙地樟子松水分来源贡献率的稳定同位素模型估计(英文)

利用稳定同位素技术测定降水、土壤水、植物茎干水的同位素组成,结合多元线性混合模型(IsoSource)确定科尔沁沙地东南部樟子松人工林内樟子松的根系吸水范围以及各水源的水分贡献率。通过连续观测强降水事件前后樟子松水分来源的变化,探究降水对樟子松水分利用的影响。结果表明樟子松茎干水与20cm以下土层的土壤水同位素组成最为接近,樟子松的水分吸收主要集中在这一层(最大取样深度80cm)。IsoSource模拟结果与观测结果一致,土壤水分条件较好时,大约60%以上的水分来自于20-80cm土层;当这一深度土壤含水量降低时,樟子松将会更多地依赖更深层的土壤水分。樟子松根系分布的最大深度远小于地下水位,因此很难利用到地下水。2009年7月13日14.4mm的降水前后,樟子松茎干水同位素组成的变化表明,降水结束后36小时樟子松可以感应到降水对表层20cm土壤水分的补充,这一土层的水分贡献率在接下来的24小时内迅速降低。不同水分条件下水分来源的多样性表明樟子松能较好地适应沙地生境。     

科尔沁沙地几种常见植物茎叶吸水特征

植物通过茎叶吸水能够极大地改善自身水分条件。为研究科尔沁沙地植被茎叶吸收水分变化特征,于2017年7-8月选取科尔沁沙地常见植物差不嘎蒿（Artemisia halodendron）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、猪毛菜（Salsola collina）,通过自然降雨、茎叶隔雨、根部隔雨的控制试验,运用压力室法测定了降雨前后的植物水势（Ψ）变化。结果表明：（1）根部隔雨试验中,差不嘎蒿、小叶锦鸡儿和猪毛菜降雨后的水势值与降雨前相比分别升高了约66.7%、59.5%和87.9%,在降雨后第2天的水势值与降雨前相比分别升高了约73.2%、86.7%和90.6%。（2）差不嘎蒿和猪毛菜在不同部位隔雨试验中的茎叶水势值差异不明显（P>0.05）,小叶锦鸡儿茎叶水势值存在显著差异（P<0.05）。（3）差不嘎蒿、小叶锦鸡儿和猪毛菜都存在茎叶吸水现象。小叶锦鸡儿比差不嘎蒿和猪毛菜更能够适应科尔沁沙地的生存环境。     

额济纳绿洲主要植物的水势与环境因子的关系

通过对额济纳绿洲几种植物的水势分析,结果表明,水势从小到大排序为:红砂 < 柽柳、苏枸杞、苦豆子 < 胡杨、梭梭、骆驼蓬 < 花花柴 < 沙拐枣。胡杨和柽柳水势日变化在5月和7月大体呈"V"型;9月份日变化大体呈直线型。不同植物对环境条件反应不同,乔木、灌木的水势与深层土壤中含水量密切相关,而草本对较浅层的土壤含水量相关。阔叶植物对大气中的水分相关性更强。植物水势与大气温度相关性最差。     

喀斯特山区石漠化成因的差异性定量研究——以贵州省盘县典型石漠化地区为例

珠东区的轻中度石漠化主要由人为因素引起,强度以上石漠化则由人为因素和恶劣的自然条件共同造成;保基区的轻中度石漠化主要是人为因素引起,强度以上石漠化则由自然因素造成;红果区的自然条件好于其它两个研究区,石漠化尤其是强度石漠化主要是土地利用强度大造成的,坡耕地发生中度甚至极强度石漠化。喀斯特石漠化土地的成因类型与恢复治理模式密切相关,在确定石漠化土地的治理恢复模式和治理重点时,有必要考虑石漠化土地的土地利用成因和成因的地域差异性。     

中国典型石漠化地区土地利用与石漠化的关系

定量研究了贵州省盘县中南部峰丛洼地典型石漠化地区不同岩性的土地利用分布规律和不同土地利用类型的石漠化发生率。结果表明,难利用的、岩石裸露的石旮旯地在连续性石灰岩、石灰岩夹碎屑岩和石灰岩与白云岩互层分布区的比例很高。不同等级石漠化与不同土地利用类型和岩石类型存在着相关性,如坡耕地中以连续性石灰岩发生轻度石漠化的比例最高,其次是石灰岩碎屑岩互层分布区;研究区的轻度石漠化中,土地覆被以灌丛所占的比例最高,坡耕地占11.67%;中度石漠化中,土地覆被以中覆盖度草地所占比例最高;强度以上石漠化中,土地覆被以难利用地的石漠化比例最高。从1995到2000年,中覆盖度草地和难利用地中强度和极强度石漠化比例有所增加。基于上述研究,对研究区的石漠化土地覆被作了进一步的分类,指出了研究区的石漠化的形成过程和治理重点。     

Stable isotope techniques in plant water sources：a review

The stable hydrogen and oxygen isotopes widely exist in various kinds of natural water.Plants have to cope with various water sources:rainwater,soil water,groundwater,sea water,and mixtures.These are usually characterized by different isotopic signatures (18O/16O and D/H ratios).Because there are relative abundance variations in water,and plant roots do not discriminate against specific water isotopes during water uptake,hydrogen and oxygen stable isotope ratios of water within plants provide new information on water sources,interactions between plant species and water use patterns under natural conditions.At present,the measurement of δD,δ18O composition of various potential water sources and stem water has become significant means to identify plant water sources.Based on previous studies,this review highlights recent advances such as theory basis,methodology,as well as different spatial and temporal scales,and existed questions and prospects.Stable isotope techniques for estimating plant water sources have provided valuable tools for conducting basic and applied research.Future studies emphasize the modification of preparing methods,isotope technique combined with other measurements,and aerial organs of plant water source should be en-couraged.     

峰丛洼地石漠化景观演化与土地利用模式

峰丛洼地石漠化景观格局是土壤分布空间格局的制约下,岩溶生态系统对植被强烈依附性条下,由不同类型人类活动决定的。农耕、放牧和砍伐是最主要的破坏峰丛植被的人类活动;缓坡耕地形成轻度石漠化景观;陡坡地形成中度石漠化景观,因坡面土壤流失,演化为更高等级石漠化景观;峰丛陡坡放牧和砍伐都可能直接形成峰丛上部大面积中-强度石漠化景观,出现峰丛坡面石漠化景观分异,产生不同的土地利用模式。     

基于GIS与地理探测器的岩溶槽谷石漠化空间分布及驱动因素分析

岩溶区土地石漠化已成为中国西部继沙漠化和水土流失后的第三大生态问题,近年来岩溶槽谷区石漠化表现出增加趋势。通过获取槽谷区石漠化、岩性、坡度、海拔、降雨量、土地利用、人口密度和第一产业生产总值等数据,利用GIS空间分析功能和地理探测器模型,探讨了岩溶槽谷区石漠化空间分布特征及驱动因子。主要结论为：① 岩溶槽谷区总石漠化面积为21323.7 km ²,占研究区土地面积的8.3%,其中轻度、中度和重度石漠化面积分别是11894.8 km ²、8615.8 km ²和813.1 km ²,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%;② 从石漠化的空间分布来看,槽谷区石漠化主要发生在连续性灰岩中,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的22.1%、22.4%和1.9%;槽谷区石漠化主要发生在15°~25°的坡度范围,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的27.1%、18.2%和2.3%;从海拔来看,主要分布于400~800 m范围内,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的24.9%、18.4%和0.2%;从土地利用类型来看,主要发生于山地旱地中;从人口密度来看,集中分布于100~200人/km ²中;从第一产业生产总值来看,集中分布于25亿~50亿元中;③ 地理探测器的因子探测器揭示了岩性（q = 0.58）、土地利用（q = 0.48）和坡度（q = 0.42）3个因子是槽谷区石漠化形成的主要驱动因子,交互式探测器进一步揭示了岩性与土地利用类型（q = 0.85）、坡度与土地利用类型的组合（q = 0.75）共同驱动槽谷区石漠化的形成。     

基于专利的石漠化治理技术分析

石漠化是发生面积仅次于沙漠化的荒漠化类型，已成为中国西南喀斯特山区可持续发展的主要障碍，其治理与恢复是复杂的系统工程。从治理技术层面，以1 159组简单专利族为数据基础，揭示国内石漠化治理技术类别分布和主要领域。在对专利进行简要计量分析以提供概貌认识的基础上，通过阅读专利摘要内容，采用自下而上的聚类方法将当前专利划分为石漠化判断、治理、产业经济3个大类，监测与评价、科研仪器、生物治理、工程治理、化学治理、综合治理、综合产业、农业和工业9个中类，更细分至雨水搜集净化等42个小类。根据专利数量认定的四大主要技术领域为：工程治理（8.63%）、水分利用（12.51%）、栽培种植（27.52%）、植物资源加工（9.67%），占总量的58.33%，专利领域分布相对集中。对主要技术领域采用内容分析法，提取工程治理具体措施、集雨工具、植物、加工制品等的信息并对其进行了详细阐述，指出目前专利技术中的问题：石漠化地区特有的植物资源众多，但目前加工层次偏低，应在拓展加工类型、延长加工产业链条、发掘植物药用和日用价值方面加大研发力度；防止土壤漏失技术、设施农业技术和生命基因技术亟待发展。分析可为全面认识国内石漠化治理技术提供专利视角的参照。     

毕节喀斯特峰丛区石漠化土地利用配置

以毕节老街村喀斯特石漠化土地利用为例,采用实地调查的方法获取研究数据,分析了研究区喀斯特石漠化土地利用效益,结果表明：土地利用经济效益,随石漠化程度加重而衰减。在此基础上,遵循石漠化治理的一般原则,采用土地景观生态的基本原理,以土地类型单元为配置对象,提出坡地保土耕作、桑草养殖、桑药种植、耕作便道树篱、封山育林多种模式集成的土地空间配置方案,优化土地利用结构。土地优化下的经济效益,优于现状种植模式,且利于植被恢复和水土保持;有效探索喀斯特山区石漠化治理和生态建设的实践途径。     

不同石漠化程度岩溶峰丛洼地系统景观格局的比较

利用花江岩溶峡谷区南坡不同石漠化程度的5个独立的岩溶峰丛洼地系统景观要素的实测数据,分析了多样性、优势度、破碎度、分离度等景观格局指标的变化规律及其所指示的生态学意义。结果表明,这些指标在不同峰丛洼地系统都能较好地评价石漠化过程中景观格局的动态变化规律,对分析石漠化土地的发展趋势具有较好的指示意义。但多样性指数、优势度指数、均匀度指数也与各峰丛洼地系统的景观基质有关,在不同石漠化程度的峰丛洼地系统中,反映的景观生态意义是不一样的。景观格局分析不仅强调面积,而且还考虑所研究石漠化土地的空间分布特征(格局)、景观组成特点与石漠化过程的关系和对石漠化的影响,在石漠化程度判定和石漠化指标的研究中景观格局是一个不可忽视的问题。     

沙棘(Hippophae rhamnoides)对经客土改良石漠化土壤的适应性

石漠化地区基岩裸露、砾石堆积,水土流失严重,土壤与植被覆盖率低,因此引发一系列的生态恶化问题,而客土恢复植被是一项快速有效的治理途径。本试验在贵州毕节地区实施,以当地黄壤客土(T1,黄壤与砾石比为1∶1;T2,黄壤与砾石比为2∶1;T3,黄壤与砾石比为3∶1;T4,黄壤与砾石比为1∶0)改良石漠化,从耐瘠薄的灌木——沙棘(Hippophae rhamnoides)为试材,探究其幼苗在客土改良后的石漠化土壤中的适应性,栽种期为2年。结果表明:客土处理对沙棘幼苗的冠幅、粗根的根长密度、粗根根重密度均无显著影响;百分之百客土即T4会显著抑制沙棘株高、根系生物量,显著促进细根比根长的增长;当黄壤与砾石比例1/2—2/3时,2年后沙棘细根的根重密度与土壤含水量均会显著增加;当黄壤与砾石比大于2/3时会显著抑制沙棘根系长度总和的增加,且2年后对土壤水分改善作用不显著;沙棘根系指标与2年后的土壤含水量呈现出显著的相关关系。在贵州毕节地区客土改良石漠化时,并非客土越多越好,当黄壤与砾石的比例在1/2—2/3时,栽种沙棘2年可显著改善土壤含水量。     

基于小流域尺度的土地石漠化信息遥感提取

为增强石漠化信息提取的客观性,文章提出了基于小流域的图斑确定方法,并以贵州西部为研究区,基于2013-06-16的Landsat遥感影像和DEM（30 m）数据,分析小流域图斑分割在石漠化信息提取中的应用;并以2013-06-16的Landsat遥感影像为基础提取土地利用边界,以其为地理单元提取石漠化信息。在此基础上构建石漠化稳定指数（DSI）,分析不同地理分割单元对石漠化信息提取的影响。结果表明,研究区2种地理单元的中度及以下石漠化面积比率＞80%,而无明显、轻度、中度、重度和强度石漠化提取结果差异分别为66.5%、26.8%、72.4%、75.4%和55.9%,石漠化稳定指数仅0.15,不同地理分割单元对石漠化信息提取有显著影响。基于小流域图斑分割的方法,具有明确的地理意义和良好的稳定性,是石漠化信息提取中理想的分割方法。