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摘要水分是干旱区植物生长和繁殖的关键限制性因子，也是影响生态系统稳定性的决定性因素。荒漠植物随生长发育阶段和季节变化对水分的选择性利用策略是其适应恶劣生境的重要生态对策，在全球变化和人类活动干扰背景下，植物水分来源研究有助于了解荒漠植被群落物种共存机制。目前，国内外学者围绕不同生活型、生境及降雨量条件下植物水分来源及种间水分关系获得了大量研究成果。但荒漠植物水分利用策略与生境水分可获得性密切相关，具有高度的时空变异性与不确定性。石羊河下游民勤荒漠绿洲降雨稀少，地表径流不足，地下水漏斗面积扩大，水资源严重匮乏，造成固沙植被退化演替，形成新的沙尘策源区，生态环境十分脆弱。关井压田、生态补水、绿洲农业种植业结构调整等以节水为主的石羊河流域综合治理工程实施9年后，民勤绿洲地下水位持续下降的趋势得到遏制，尾闾青土湖地下水回升后形成大面积人工湿地。荒漠植物水分利用策略对变化水文环境条件的响应尚不清楚，制约着固沙林地土壤水分的合理调控与退化植被的人工促进恢复。本文以石羊河下游不同地下水埋深区典型荒漠植物为对象，在野外定位观测与调查的基础上，基于稳定同位素技术，结合模型计算，以期探究生态输水条件下青土湖人工尾阊湿地生态水文响应，揭示典型荒漠植物叶片水分利用效率的环境影响机制，阐明典型荒漠植物水分利用策略，获得以下结论:<br>　　(1)近60年石羊河下游多年平均降雨量为116mm，年际变异系数为27.26％，降雨倾向率为3.29mm/10a。年内总降雨平均天数为35.44d，多以0.1～5.0mm降雨事件为主，占年降雨量的31.52％。虽然＞10mm的大降雨事件发生频率小为6.07％，但对年降雨量的贡献较大为31.95％，构成了降雨的脉动特征。1～5mm降雨事件呈增加趋势，＞10mm降雨事件呈逐渐下降趋势。年均降雨量坝区＞泉山区＞湖区。<br>　　(2)青土湖大气水线方程为δ2H=6.55δ180-0.79(R2=0.95)，反映了区域气候干燥、蒸发强烈的环境特征。降雨氢氧同位素雨季不断富集，干季逐渐贫化，温度效应显著。降雨氘盈余均值秋冬季为15.43‰，春夏季为4.58‰。HYSPLIT4.0气团轨迹模拟表明，青土湖水汽来源受亚洲季风、西风带气流及局地蒸发共同影响。连续多年生态补水形成的人工湖面蒸发成为夏季降雨水汽来源之一，对改善湖区生态环境具有重要的意义。<br>　　(3)青土湖降雨补给地下水的过程中发生了蒸发分馏，4-9月夏半年降雨对地下水的补给占32.41％，10月至次年3月冬半年降雨对地下水补给67.59％。生态输送河水向地下水转化率为23.09％，浅层地下水与湖水之间也存在补给关系。人工湖水蒸发线方程为δ2H=4.13δ18O-17.83(R2=0.96)。人工水面600m范围各样地土壤水蒸发线方程的斜率差异显著(P＜0.05)。随着样地与人工水面距离的增加，深层土壤水分条件优于浅层上壤，导致白刺灌丛趋向于选择利用深层土壤水及地下水。<br>　　(4)石羊河下游分布有C3植物54种，C4植物25种。C3植物叶片δ13C范围为-29.59‰～-23.1‰，平均值-26.35‰。C4植物叶片δ13C介于-16.67‰～-3.47‰，平均值-12.53‰。较灌木、多年生草本植物，一年生草本植物水分利用效率较高，对环境的适应能力较强。柽柳、梭梭、红砂叶片δ13C与月平均降雨量、月平均温度呈负相关关系。白刺叶片δ13C与月平均降雨量呈负相关关系，与月平均温度呈正相关关系。随着地下水位的增加，柽柳叶片δ13C逐渐增大，长期水分利用效率不断提高;白刺、梭梭叶片δ13C先降低后升高，地下水埋深13.28m、10.49m分别是其水分利用效率的转折点。由于生态习性及耐旱机制的差异，土壤理化性质对不同荒漠植物叶片δ13C的影响程度不尽相同。<br>　　(5)生长季白刺灌丛土壤水分大小排序为衰退阶段(3.65％)＞发育阶段(2.68％)＞稳定阶段(1.67％)。1～5月降雨对不同演替阶段白刺灌丛土壤水补给贡献较大，衰退阶段灌丛土壤水分与降雨量相关性最高。土壤水δ18O-D蒸发强度排序为衰退阶段＞稳定阶段＞发育发育。白刺木质部水δ18O随季节逐渐减小，稳定阶段（-4.33‰）＞衰退阶段(-5.36‰)＞发育阶段(-7.59‰)。IsoSource模型计算表明，春季发育、稳定阶段白刺主要利用中浅层土壤水，衰退阶段利用深层土壤水。夏秋季不同演替阶段白刺对深层土壤水利用比例较大，但吸水部位不同。人工梭梭土壤水分随季节变化逐渐减小，垂直剖面120cm处存在峰值。0～60cm表层土壤水δ18O富集效应明显，变化剧烈，中下层逐渐减小且趋于稳定。梭梭春季主要利用中、深层土壤水分，夏季对浅、中、深层土壤水分都有利用，秋季利用浅、深层土壤水。梭梭木质部水δ18O(-7.02‰±2.85)的季节波动变化大于白刺木质部水（-5.36‰±2.19），5月梭梭与白刺之间的水分竞争最强。<br>　　(6)不同退化程度柽柳灌丛土壤水分在夏季较低，秋季略为恢复。土壤水δ18O随土层垂直变化表层变化剧烈，中下层相对稳定。木质部水δ18O随季节逐渐贫化，极重度（-7.62‰）显著高于重度(-9.96‰)、中度(-8.82‰)及轻度衰退阶段(-10.24‰)。IsoSource模型计算表明，不同衰退程度柽柳春季对降雨的利用比例较大，夏秋季趋向于利用深层地下水。伴生种红砂生境土壤水随季节变化先减小后增大，垂直剖面140cm处存在峰值。土壤水δ18O表层富集效应明显，变化剧烈，中下层先减小后增大。春秋季红砂吸收利用浅层、深层土壤水，夏季利用中层土壤水。红砂木质部水δ18O（-4.37‰±2.88）的季节波动变化大于柽柳木质部水δ18O(-7.62‰±2.43)，10月柽柳与红砂之间的水分竞争最强。柽柳木质部水δ18O(-8.29‰±4.57)的季节波动变化大于白刺木质部水δ18O（-4.63‰±2.43），4月柽柳与白刺之间的水分竞争最强。<br>　　论文创新点在于运用稳定同位素技术，阐明了石羊河尾闾湿地地表水与地下水的相互转化关系，揭示了白刺灌丛水分利用策略对生态输水的响应，明确了石羊河下游荒漠植物水分利用效率的环境影响机制，量化了典型荒漠植物水分来源的季节变化及水分关系，研究成果可为干旱区固沙造林实践提供理论依据。