黄河三角洲不同盐渍生境下柽柳水分利用研究

Recently, serious vegetation degradation has occurred in Yellow River Delta, which is an important reserved land resource of China. It is of great significance to identify the water use strategy of dominant species for regional vegetation reconstruction. Previous studies mainly focused on the effects of groundwater table and total salinity on plant water use, while little attention has been paid to the influences of saline soil chemical types. Different saline soil types will modify root distribution and rhizospheric water quality, which further affect plant water availability. Thus in this project, Tamarix chinensis, one of the major constructive trees in Yellow River Delta, will be investigated and monitored in situ to explore the features of root distribution under different saline habitats; to clarify the dynamic variations in tamarix water use during growth season and to identify the contributions from different water sources combining with water isotope analysis. Based on the above results, the critical factors and corresponding stress functions of tamarix water use will be determined by statistical analysis and model simulation. This project will provide deep insights into the ecological adapting strategy of halophytes under water and salt stress conditions. Besides, it is helpful to promote the stability and sustainability of the wetland ecosystems in Yellow River Delta.

作为国家重要后备土地资源的黄河三角洲近年来已经出现严重的植被退化现象，探明优势植物水分利用策略对区域植被重建具有重要意义。以往的研究多侧重于地下水埋深和总盐浓度对植物用水的影响，而对盐渍土化学类型如何影响植物用水关注甚少。由于不同类型盐渍土可以改变植物根系分布和根区水质特征进而影响植物可利用水分，本项目以黄河三角洲主要建群树种柽柳(Tamarix chinensis)为研究对象，拟通过野外调查和原位监测试验，借助同位素技术，探究不同盐渍生境对柽柳根系分布特征的影响，厘清不同水盐环境中柽柳耗水规律及不同用水来源贡献率的动态变化。在此基础上，结合统计分析和模型模拟，确定影响柽柳水分利用的关键因子和相应的胁迫函数。该项目将为深入理解盐生植物应对水盐胁迫的生态适应策略提供科学依据，进而推进黄河三角洲湿地生态系统的稳定与可持续发展。

黄河三角洲是黄河流域生态保护和治理的四大重点区域之一，明确优势植物水分利用策略保证植被健康成长是进行生态保护的重要前提。然而该区地下水埋深浅、矿化度高，淡水资源匮乏，剧烈的土壤盐渍化严重限制了植被生长过程对水分的吸收利用。为厘清重度盐渍生境下植物的水分利用和适应策略，以黄河三角洲主要灌木建群种柽柳（Tamarix chinensis）为研究对象，从不同盐渍生境下的根系分布入手，利用野外原位监测和氢氧稳定同位素技术，解析柽柳根系水分利用来源及相应的贡献率，研究结果显示，柽柳为适应盐渍生境，在单株尺度上具有雨季“盐谷”-旱季“盐岛”效应之间的转换。柽柳根系平均根径较小，99%以上都属于细根。在不同盐渍生境下，柽柳根系在土壤中的分布会作相应调整。在相对高水低盐生境下，细根根长密度在土壤剖面中基本均匀分布，比根长、比根面积随土壤深度逐渐增大，而根组织密度逐渐减小，过高的土壤水分抑制了根系发展；在相对低水高盐生境下，比根长和比根面积随土壤深度基本保持稳定，根组织密度随深度逐渐增大，细根根长密度在10 cm深度土层中最大，表聚现象明显，之后随土壤深度先减小后增大，在110 ~ 130 cm深度处再次出现集中分布区，盐分在一定程度上促进了细根生长以增加柽柳根冠比来适应高盐生境。在相对高水低盐生境下，柽柳水分利用在雨季主要依靠浅层（0 ~ 20 cm）土壤水，贡献率高达64.5%，在旱季主要依靠深层土壤水（60 cm以下）或地下水，贡献率为41.6%；在相对低水高盐生境下，柽柳水分利用都主要来源于深层土壤水或地下水，贡献率为51.4% ~ 59.3%，不随季节发生明显变化。本项目的研究结果不仅有利于深入理解盐生植物在水盐胁迫生境中的适应策略，指导盐碱地植被群落的恢复和保护；而且可为黄河三角洲生态保护和高质量发展国家战略的贯彻落实提供理论基础。