同位素--利用穩定同位素研究亞高山生境植物水源差異

水分是植物生長不可或缺的因素，水分有效性的波動直接影響植物的生長、數量和空間分布。在全球氣候變化下，區域降水格局已經發生了改變。植物不同水源的貢獻率反映了生態系統對氣候變化的響應程度。因此，追蹤和分析植物水源可以為研究全球氣候變化提供參考。祁連山位于青藏高原東北緣，是中國西北地區重要的生態屏障。因此，研究亞高山生境植物水源對于理解祁連山生態和水文過程具有重要意義。已有很多學者利用氫氧穩定同位素（δ2H和δ18O）進行了諸如此類的研究，但關于亞高山生境不同坡向植物水源的研究鮮少報道。
 

基于此，在本研究中，來自西北師范大學和中科院西北生態環境資源研究所的研究團隊監測了青藏高原東北緣祁連山東段冷龍嶺北坡的上池溝（37°38′10″N，101°51′9″E，3080 m a.s.l.，圖1）的降水、土壤水、木質部水、降水和泉水的穩定同位素組成以及相關環境變量（氣象和土壤水變量），利用LI-2100全自動真空冷凝抽提系統（北京理加聯合科技有限公司）提取土壤和木質部中的水分，并利用ABB LGR T-LWIA-45-EP液態水同位素分析儀測定所有水樣的δ2H值和δ18O值。基于這些數據，分析了不同水體穩定同位素的變化，并利用多源線性混合模型（IsoSource）計算不同水源對植物的相對貢獻率。

本研究目標是：（1）觀察相同和不同生境下亞高山灌木的水源以及（2）研究亞高山灌木對水源變化的適應性。

圖1 研究區和采樣點位置。

圖2 不同水體δ2H和δ18O之間的關系。

【結果】

圖3 半陽坡和半陰坡不同亞高山灌木的水源。

圖5 5-12月半陰坡不同亞高山灌木的植物水源。
 

【結論】

青藏高原東北緣的亞高山生境中灌木的水分吸收特征相似。特別是灌木木質部水分主要來源于0-30cm土壤水。在降水量少或需水量大的月份，同一生境的亞高山灌木爭奪淺層土壤水。在此期間，為了滿足生長所需的水分，一些亞高山灌木增加了對深層土壤水的利用，導致同一生境中亞高山灌木水源存在明顯差異。同樣，在旱季或生長季，半陽坡或半陰坡的亞高山灌木對深層土壤水的利用增加，導致不同生境中同一亞高山灌木物種水源存在顯著差異。與其他亞高山灌木相比，杯腺柳（Salix cupularis），山生柳（Salix oritrepha），金露梅（Potentilla fruticosa），硬葉柳（Salix sclerophylla），烈香杜鵑（Rhododendron anthopogonoides）和 隴蜀杜鵑（Rhododendron przewalskii）根據降水和土壤水條件改變了其水分利用模式，表明其具有較強的環境適應性。在全球變化背景下，為了恢復亞高山生態環境，應選擇能夠在旱季或生長季調整其水分利用策略的灌木樹種。
 

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