【摘要】：海岸濕地是首當(dāng)其沖受到全球氣候變化影響的生態(tài)系統(tǒng)。本文以黃河三角洲貝殼堤海岸濕地為例,對(duì)研究區(qū)內(nèi)3種優(yōu)勢(shì)灌木(檉柳(Tamarix chinensis L.)、酸棗(Ziziphus jujuba var.spinosa Hu)、杠柳(Periploca sepium Bge.))的水分生態(tài)位時(shí)空分異特征及其機(jī)制進(jìn)行了研究。穩(wěn)定同位素技術(shù)與野外定位觀測(cè)、室內(nèi)分析測(cè)定等傳統(tǒng)方法相結(jié)合,分析了不同灌叢下土壤顆粒分布特征、土壤鹽分的空間差異,研究了不同降雨脈沖對(duì)黃河三角洲海岸貝殼堤濕地內(nèi)3種優(yōu)勢(shì)灌木木質(zhì)部水、灌叢下土壤水和地下水氧穩(wěn)定同位素的影響;探討了各潛在水源和植物木質(zhì)部水氧穩(wěn)定同位素的時(shí)空變化,運(yùn)用Iso-Source軟件模型計(jì)算各潛在水源對(duì)植物木質(zhì)部水分貢獻(xiàn)比例,揭示生長(zhǎng)季不同階段和不同水分條件(干季、濕季)3種優(yōu)勢(shì)灌木的水分利用策略;利用Levins公式和Shannon-Wiener公式計(jì)算不同灌木水分生態(tài)位寬度,并結(jié)合Levins重疊度模型,研究不同灌木水分生態(tài)位寬度時(shí)空異質(zhì)性,探討同一生境下物種之間水分生態(tài)位分異特征。主要研究結(jié)果如下:1.降雨對(duì)貝殼堤濕地土壤和植物木質(zhì)部水穩(wěn)定同位素組成的影響不同深度土壤水?18O對(duì)不同降雨脈沖響應(yīng)程度不同。不同灌叢下0-40cm土壤水?18O值對(duì)中雨反應(yīng)較為敏感,而檉柳-酸棗混合灌叢40-100cm土壤水的?18O值的反應(yīng)時(shí)間滯后;檉柳灌叢、低地和高地酸棗灌叢60-100cm土壤水的?18O值受中雨影響較小;杠柳灌叢的各層土壤水?18O值在降雨后均能立即響應(yīng)。兩次小雨(3.0mm和6.6mm)主要對(duì)0-20cm土壤水的?18O值產(chǎn)生短暫影響。檉柳-酸棗混合灌叢、檉柳灌叢、低地酸棗灌叢及杠柳灌叢樣地內(nèi)的植物木質(zhì)部水?18O值對(duì)20.4mm降雨較為敏感,降雨后均迅速降低,而高地酸棗灌叢樣地內(nèi)的酸棗木質(zhì)部水分的?18O值幾乎沒有響應(yīng);小雨對(duì)植物木質(zhì)部水?18O值沒有顯著影響。不同灌木的水分利用方式在降雨前后表現(xiàn)出一定的差異性。貝殼堤濕地3種優(yōu)勢(shì)灌木在降雨前均以土壤水為主,但吸收土壤水的主要深度不同。中雨后,混合灌叢、檉柳灌叢和低地酸棗灌叢樣地內(nèi)的檉柳和酸棗均以雨水為主,杠柳對(duì)雨水的利用比例較低,仍以上層土壤水為主,而高地酸棗水源仍以60-100cm土壤水為主。隨著時(shí)間延后,混合灌叢中的檉柳和酸棗的水分來(lái)源深度差異較大;檉柳灌叢樣地內(nèi)檉柳的水分來(lái)源始終在0-40cm土層之間;高地酸棗在降雨前后都主要以60-100cm土壤水為主。小雨對(duì)植物的水分利用策略沒有顯著影響。2.貝殼堤濕地優(yōu)勢(shì)灌木水分利用策略土壤水和地下水?18O值在不同生長(zhǎng)季之間差異顯著。各灌叢下土壤水?18O值隨著土壤深度的增加受季節(jié)影響程度逐漸減弱。0-40cm土壤水?18O值對(duì)季節(jié)變化反應(yīng)最為敏感,變化幅度較大,40-100cm土壤水?18O值變化幅度相對(duì)較小,穩(wěn)定氧同位素在表層的富集程度最高。一般在7月和10月土壤水穩(wěn)定氧同位素富集程度較高,9月份穩(wěn)定氧同位素最為貧化。檉柳灌叢下,土壤水?18o值變化趨勢(shì)與其它樣地不同,40-100cm土壤水的穩(wěn)定氧同位素富集程度較上層土壤水的富集程度高,檉柳灌叢下土壤水氧穩(wěn)定同位素的在各灌叢中富集程度最高。地下水?18o值相對(duì)土壤水的波動(dòng)幅度較小。3種優(yōu)勢(shì)灌木的主要水分來(lái)源表現(xiàn)出顯著的時(shí)空差異性。檉柳-酸棗混合灌叢內(nèi)的酸棗在6、7、8月水分主要來(lái)源于0-60cm土壤水,9月份水分主要來(lái)源于20-40cm土壤水,10月份83.8%水分來(lái)源于0-20cm土壤水;混合灌叢內(nèi)檉柳的水分來(lái)源較酸棗的水分來(lái)源深,6月份檉柳的水分主要來(lái)源于60-100cm土壤水,7、8月份主要水源轉(zhuǎn)為淺層地下水,9月份檉柳水分的主要來(lái)源為20-40cm土壤水,10月份70.4%的水分來(lái)源于60-100cm土壤水。檉柳灌叢內(nèi)檉柳在6、8月以吸收利用20-40cm土壤水為主,7月份水分主要來(lái)源于20-60cm土層,9月份以0-40cm土壤水為主,10月份水分主要來(lái)源于0-20cm土壤水。低地和高地酸棗灌叢中酸棗在6、7、8、10月份均以吸收利用60-100cm土壤水為主,9月份低地酸棗灌叢中的酸棗70.1%的水分來(lái)源于0-60cm土壤水,而高地酸棗灌叢的酸棗仍以60-100cm土壤水為主。在6月份,杠柳83.3%的水分來(lái)源于0-60cm土壤水,7月份以40-100cm的土壤水為主,8月份主要水源為0-20cm土壤水,9月份主要以20-100cm土壤水為主,10月份對(duì)20-40cm土壤水的利用比例相對(duì)較高。3.干濕季貝殼堤濕地灌木水分利用機(jī)制干季土壤水?18o值顯著高于濕季,且干季土壤水?18o值垂直變化范圍較濕季大。隨著土壤深度增加,干、濕季土壤水?18o值之間的差異逐漸減小,尤其是低地酸棗灌叢和杠柳灌叢下60-100cm土壤水?18o值在干濕季之間均無(wú)顯著差異。干、濕季向海側(cè)檉柳灌叢土壤水18o富集程度均高于灘脊上各個(gè)灌叢。淺層地下水?18o值干季明顯高于濕季,而向海側(cè)檉柳灌叢淺層地下水?18o值則顯著高于灘脊淺層地下水。植物木質(zhì)部水分?18o值也表現(xiàn)出顯著的時(shí)空差異和物種間差異。干、濕季,各灌叢下植物的水分利用策略各有不同。在濕季,檉柳-酸棗混合灌叢內(nèi)檉柳以60-100cm土壤水和淺層地下水為主要水源,而酸棗則是以60-100cm土壤水為主;在干季,檉柳的主要水源轉(zhuǎn)變?yōu)闇\層地下水,酸棗以20-100cm土壤水為主。在濕季,向海側(cè)檉柳灌叢內(nèi)檉柳以吸收利用20-40cm土壤水為主,干季轉(zhuǎn)變?yōu)?0-100cm土壤水。低地酸棗在濕季以40-60cm土壤水為主,在干季則轉(zhuǎn)變?yōu)?0-100cm土壤水;高地酸棗在干季和濕季均以吸收利用60-100cm土壤水為主要水分來(lái)源。杠柳在濕季的水分主要來(lái)源為0-20cm土壤水,而在干季則為40-100cm土壤水�？傮w比較,3個(gè)物種按照水分來(lái)源主要深度排序?yàn)闄f柳酸棗杠柳。4.優(yōu)勢(shì)灌木水分生態(tài)位時(shí)空異質(zhì)性灌木的水分生態(tài)位寬度表現(xiàn)出明顯的時(shí)空差異性。檉柳-酸棗混合灌叢內(nèi)酸棗的水分生態(tài)位寬度在6、7、8月份較大且變化較小,9月份開始降低,10月份降低至最低;低地酸棗灌叢下酸棗在6、7、8、10月份水分生態(tài)位寬度較低,9月份水分生態(tài)位寬度相對(duì)較高;高地酸棗灌叢下酸棗的水分生態(tài)位寬度明顯小于其它灌叢的酸棗,受生長(zhǎng)季變化影響較小。檉柳-酸棗混合灌叢下檉柳水分生態(tài)位寬度在6月份最高,在7、8月份逐漸降低,9月份有所增大,而10月水分生態(tài)位寬度再次減小;向海側(cè)檉柳在6月、8月、10月的水分生態(tài)位寬度較小,7月份檉柳的水分生態(tài)位寬度最大。杠柳灌叢內(nèi),杠柳的水分生態(tài)位寬度在整個(gè)生長(zhǎng)季基本保持穩(wěn)定,6、7、9、10月份杠柳的水分生態(tài)位寬度較大且無(wú)明顯差異,而8月份水分生態(tài)位寬度值最小。干濕季不同灌叢下植物的水分生態(tài)位寬度變化不同。檉柳-酸棗混合灌叢內(nèi),酸棗在濕季的水分生態(tài)位寬度較小,干季水分生態(tài)位寬度明顯變大,而檉柳的水分生態(tài)寬度干濕季變化和酸棗相反。低地和高地酸棗灌叢下酸棗的水分生態(tài)位寬度干、濕季變化不大,尤其是高地酸棗灌叢下幾乎沒有改變,且該樣地內(nèi)酸棗水分生態(tài)位寬度顯著低于其它兩類灌叢內(nèi)酸棗的水分生態(tài)位寬度。向海側(cè)檉柳灌叢內(nèi),檉柳的水分生態(tài)位寬度濕季小于干季。杠柳的水分生態(tài)位寬度呈現(xiàn)濕季較低而干季較高的趨勢(shì)。同一灌叢下檉柳和酸棗的水分生態(tài)位重疊在不同生長(zhǎng)季和干濕季有一定差異。檉柳和酸棗水分生態(tài)位重疊度在10月份最低,9月份最高,水分生態(tài)位重疊度按由大到小的順序排列為9月6月8月7月10月,表明檉柳和酸棗在水分充足且植物耗水量少的生長(zhǎng)季水分來(lái)源較為相似,而在土壤水分較低的生長(zhǎng)季兩者之間表現(xiàn)出明顯的水分生態(tài)位分化。檉柳和酸棗在濕季水分生態(tài)位重疊度較高,而在干季土壤水分含量降低,為避免物種間的水分競(jìng)爭(zhēng),兩物種的水分生態(tài)位重疊度明顯低于濕季。
【圖文】：
°02′50.51″-38°21′06.06″N，117°46′58.00″-118°05′42.95″E）。該保護(hù)區(qū)屬東亞季風(fēng)大陸性半濕潤(rùn)氣候，具有四季分明，干濕季節(jié)明顯，，春季干燥多炎熱多雨，秋涼氣爽，冬寒季長(zhǎng)的特點(diǎn)。本研究的實(shí)驗(yàn)區(qū)位于貝殼堤島家自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)—汪子島，研究區(qū)地理位置如圖 2.1 所示。
本課題研究區(qū)位于貝殼堤與濕地自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)—汪子島。根據(jù)研究被的分布和生長(zhǎng)情況，按照由東南到西北的方向平行于海岸線，共設(shè)定 5 個(gè)樣地(如圖 2.2 所示)，每個(gè)樣地設(shè)置 3 個(gè) 10m×10m 的樣方用于植被調(diào)查和樣集。樣地分布情況如下：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q948.1
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本文編號(hào)：
2522472
