荒漠河岸林群落凝结水发生规律及对胡杨水分利用的影响

In the extreme arid region, dew may be an important water source and indispensable water supplementary way of desert riparian plants during seasonal drought except the groundwater. However, we still know a little about the formation mechanism and the ecological effects, especially whether plant can directly absorb the dew by foliage, in extreme arid area. .In order to answer the above questions, this study takes the lower reaches of Tarim River as the typical study area and the Populus euphratica as the study object. Based on the long-term field observation, control experiment and the simulation, the study tries to reveal the follows three key scientific questions: 1) The formation process, mechanism and characters of dew, especially the quantitative characters of dew on the canopy, soil surface and soil moisture absorption. 2) Based on the physical mechanism of dew formation, construct mathematical model and simulate the dew process. 3) The physiological and ecological response of plants under different amount and duration of dew, especially ascertain the foliage whether can absorb the dew water and the absorption quantity..This study is expected to make important progress in the water-circle and plant water relations of SPAC system in arid region. And provide the decision-making basis for the ecological restoration of arid inland river basin.

在极端干旱区除地下水以外，大气凝结水可能是荒漠植物应对季节性干旱的一个重要水分来源与补充途径。然而，目前我们对极端干旱区凝结水形成规律与生态效应，尤其是植物叶片能否吸收利用凝结水的研究仍存在空白。本研究针对这一迫切科学需求，以塔里木河下游为典型研究区域，以胡杨为研究对象，通过定位观测、野外控制实验与数学模拟相结合的手段开展系统研究。力图通过本研究揭示以下3个重要科学问题：1）凝结水的发生规律与基本特征，特别是要区分冠层凝结、地面（土壤）凝结与土壤吸湿三者的数量关系；2）基于凝结水形成的物理机制，初步构建定量评估模型；3）揭示植物对不同凝结水量与持续时间的生理生态响应过程，明确植物叶片是否能吸收利用凝结水以及可能吸收的数量与去向。本项研究可望在干旱区SPAC系统水分循环与植物水分关系研究方面取得重要进展，提高我国在相关研究领域的国际知名度，同时也可为干旱区内陆河流域的生态修复提供决策依据。

在极端干旱区除地下水以外，大气凝结水可能是荒漠植物应对季节性干旱的一个重要水分来源与补充途径。然而，目前我们对极端干旱区凝结水形成规律与生态效应，尤其是植物叶片能否吸收利用凝结水的研究仍存在空白。本研究针对这一迫切科学需求，以塔里木河下游为典型研究区域，以胡杨为研究对象，通过定位观测、野外控制实验与数学模拟相结合的手段开展系统研究。经过课题四年的观测与实验研究，提出了一个凝结水形成规律的判别规则，定量化的区分了地面凝结与冠层凝结的时间动态和数量关系；充分考虑凝结水形成的物理机制，构建了一个大气凝结水形成规律与数量特征的评估模型，该模型可有效识别凝结水的出现日数与凝结水量，经验证模拟准确率达到85%以上。研究设计了一个不同土壤水分和凝结水（D2O示踪）处理的3×3双因子实验。实验结果表明：不同凝结水量处理间胡杨幼苗叶片生物量、茎生物量、根生物量、总生物量、根质比、株高、冠幅、基径、叶片相对含水量以及叶片叶绿素荧光参数等均存在差异，表明凝结水对胡杨生长和光合指标具有显著的促进作用，但这种促进作用受土壤水分条件的影响。一般而言，轻度和中度干旱条件下，凝结水处理的效应比较明显。D2O同位素示踪结果表明，胡杨叶片可直接吸收利用凝结水，且叶片吸收的凝结水可经由枝条、茎杆和根系，再分配进入浅层土壤。在三种土壤水分条件下，凝结水对胡杨各部位水分利用的贡献率自叶片、枝条、茎干到根平均分别为：8.3%、4.8%、3.7%和4.9%左右，对土壤水的贡献率平均为14.5%。适量的凝结水处理会使干旱胁迫下的胡杨把叶片吸收的凝结水更多地保存到地上（叶片、枝条、茎）部分；当凝结量较大时，叶片吸收的凝结水则更多地保存到地下（根、土壤）部分。本项研究可望在干旱区SPAC系统水分循环与植物水分关系研究方面取得重要进展，提高我国在相关研究领域的国际知名度，同时也可为干旱区内陆河流域的生态修复提供决策依据。