摘要: 凝结水作为维系干旱区主要食物链的水分来源之一，在干旱区水分平衡研究中意义重大，其对荒漠植被的重要性一直是研究的热点问题。本研究以艾比湖地区干旱荒漠带为研究区，以盐分梯度为主线，分别选取不同盐生境（轻度、中度和重度盐渍化）中的盐穗木... 展开 凝结水作为维系干旱区主要食物链的水分来源之一，在干旱区水分平衡研究中意义重大，其对荒漠植被的重要性一直是研究的热点问题。本研究以艾比湖地区干旱荒漠带为研究区，以盐分梯度为主线，分别选取不同盐生境（轻度、中度和重度盐渍化）中的盐穗木群落（以下简称轻盐群落、中盐群落和重盐群落），进行野外调查、凝结水量及持续时间观测、植物生理观测、受控试验（盐胁迫和干旱胁迫）以及同位素实验，依据凝结水（土壤凝结水、植物凝结水）时空异质性特征，分析影响凝结水形成的环境因子，开展干旱荒漠区凝结水形成机制研究；分析植物利用凝结水的来源及所占比例，研究凝结水在植物体内的运移路径，探讨植物吸收利用凝结水机制。此外，通过受控试验，深入探讨凝结水对不同程度盐胁迫和干旱胁迫下土壤特性和植物生理的影响。本研究旨在揭示干旱区盐穗木群落凝结水形成机制及其生态效应，为指导干旱区植被恢复和凝结水资源利用提供科学依据。 主要研究结果如下： （一）不同盐生境下盐穗木群落凝结水形成机制 (1)土壤凝结水基本形成于夜间，8月（生长旺季，干旱季节）与10月（生长末期，湿润季节）土壤凝结水平均持续时间为15.71 h/d和18.50h/d，随着土壤深度增加，土壤凝结水形成与最大值出现时间延后。中盐群落土壤凝结水可以补充蒸发耗水和其他水源，轻盐和重盐群落中冠下土和裸土凝结水对蒸发耗水和其它水源的补给具有互补差异。盐穗木群落土壤凝结水主要来源于土壤孔隙中的水汽，仅有小部分来源于大气水汽，且地下部分对土壤凝结水的来源主体是0-20cm以内的土壤孑L隙水。三类群落中0-2cm、2-4cm和4-6cm土壤凝结水对表层土壤凝结水的贡献率随土壤剖面垂直变化而降低。水源距离及植被覆盖度对土壤凝结水形成具有一定影响。 (2)三类群落盐穗木冠层凝结水基本形成于夜间，平均持续时间为12h/d，凝结水量最大值基本出现于日落、日出前后及凌晨。8月中盐群落盐穗木冠层凝结水可以补充蒸发耗水，轻盐和重盐群落盐穗木为满足自身生长，需另行获取水分来源。10月，三类群落冠层凝结水均可补充植物蒸发耗水，还可供给植物生长。 (3)不同群落冠层下及裸土凝结水与环境因子的相关程度呈现一定差异性。总体而言，多与太阳辐射( PAR)呈极显著负相关(P＜0.01)，与空气相对湿度呈极显著正相关(P＜O.O1)。10月环境因子对土壤凝结水的影响程度高于8月。8月中盐和重盐群落盐穗木冠层凝结水与PAR呈显著负相关(P＜0.05)，10月则呈极显著负相关(P＜0.01)，其它群落则与环境因子均无显著相关性(P＞0.05)。 （二）凝结水量估算、凝结水对盐穗木生长的贡献及其在植物体内运移路径 (1)不同月份内三类群落均表现出植物凝结水量大于土壤凝结水的特征，分别为1.0412-3.1816 mm/d和0.0137-0.0356 mm/d;随着盐渍化程度加深，群落中形成的凝结水量增加，即重盐、中盐和轻盐群落总凝结水量分别为2.5426、1.4143、1.2702 mm/d（8月）矛口3.2057、1.1020、1.0715 mm/d（10月）。 (2)鳞片状叶子可以吸收利用凝结水，不同盐生境下凝结水对植物生长贡献排序为：重度盐渍化＞轻度盐渍化＞中度盐渍化，平均贡献率分别为11.13%、7.10%和3.7g%。 (3)三类群落水分运移途径主要有两种：1）雨水和凝结水经由土壤下渗补充土壤水，一部分地下水补充河水，另一部分则通过土壤蒸发和植物蒸腾返回大气；2)雨水和凝结水直接补充河水，植物根系吸收河水、地下水和土壤水用于生长。轻盐群落中，植物体内水分运移为：浅根→茎→枝→叶，同时浅根一深根存在水分回路；中盐群落中，由茎作为分叉点，一部分水汽路径为：茎→枝→叶片，另一部分为：茎→浅根→深根；重盐群落中，水汽路径为：深根→浅根→茎→枝→叶，最后返还至大气，同时在茎→浅根存在水分回路。 （三）自然条件下凝结水对盐穗木、土壤的生态效应 (1)8月，不同盐生境下群落中，有无凝结水处理对盐穗木叶片水势的影响不同；10月，三类群落中夜间凝结水可以提高植物叶片水势，而无凝结水补充则会降低植物叶片水势，有无凝结水处理对重盐群落中植物叶片影u向最大。三类群落中，无凝结水处理叶片单位面积吸水量均高于有凝结水处理，但差异不显著。 (2)凝结水能提高盐穗木叶片净光合速率(Pn)；无凝结水处理能提高昼问植物水分利用效率( WUE)。8月，轻盐群落中，有无凝结水处理间盐穗木最小PSⅡ反应中心的原初光能转换效率(Fv/Fm)，无凝结水显著降低其最大天线转化效率( Fv'/Fm')、PhiPSⅡ和电子传递效率(ETR)；中盐群落中，无凝结水显著降低Fv/Fm、PhiPS Ⅱ和ETR;重盐群落中，有无凝结水处理间盐穗木Fv/Fm、无凝结水显著降低其Fv'/Fm'、PhiPSⅡ和ETR; 10月，除无凝结水显著降低中盐群落盐穗木Fo值外，三类群落中有无凝结水处理间盐穗木荧光参数值均无显著差异。整体来看，凝结水有无对中盐群落盐穗木荧光参数的影响最大。 (3)随着盐渍化程度的加深，群落冠层下土壤呼吸速率增加，与三类群落总凝结水量的排序相同，表现为：重盐群落＞中盐群落＞轻盐群落。 （四）盐胁迫、干旱胁迫下凝结水对盐穗木、土壤的生态效应 (1)不同程度盐胁迫下，凝结水的补充可以增加土壤含水量，降低土壤含盐量及pH值；随着处理时间的延长，凝结水可以增加盐穗木叶绿素含量,凝结水处理则会降低其含量；短期盐胁迫下，凝结水量会显著影响植物Pn、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)，随着处理时间的延长，其Pn、Gs和Tr显著降低。 (2)盐穗木可以耐受轻度、中度盐胁迫，然而增加凝结水量则会降低生物的耐受力；重度盐胁迫中，凝结水的增加则会提高其耐盐力与抵抗力。短期盐胁迫与凝结水处理会提高植物的PSII活性，提高原初光能转化效率，而长期盐胁迫与凝结水处理则会降低其活性，且胁迫是不可逆的。整体而言，随着处理时间的延长，轻度盐胁迫无凝结水处理、中度盐胁迫少量凝结水处理和重度盐胁迫多量凝结水处理能较好地增加盐穗木光适应下荧光参数。而植物受胁迫时间的延长，会降低其光合能力(Fq'/Fm')及叶片的热耗散能力(NPQ)。 (3)不同程度干旱胁迫中，凝结水量及持续时间均会显著影响土壤含水量；胁迫初期，凝结水可降低土壤含盐量，长期胁迫下不同量凝结水对土壤含盐量的影响差异显著；胁迫初期，少量凝结水可降低土壤pH，长期胁迫F多量凝结水降低效果较好；胁迫初期，各处理间盐穗木叶片叶绿素含量无显著差异，长期胁迫下凝结水对叶绿素含量的影响随干旱胁迫程度不同而有差异；整体来看，胁迫初期，凝结水会显著增加植物Pn，而当胁迫时间与浓度超过植物的耐受范围，凝结水反而会抑制其生长。轻度干旱胁迫时，少量凝结水会促进植物的Tr，中度与重度干旱胁迫时，凝结水则会抑制Tr。胁迫初期，盐穗木WUE增加，长期胁迫下其值则减小。 (4)短期干旱处理下盐穗木可以耐受轻度、中度和重度干旱胁迫，同时多量凝结水会增加其耐盐力与抵抗力，提高叶片Fm和PSⅡ活性；然而长期处理下，盐穗木Fo、Fm、PSⅡ活性、光合能力、以及NPQ降低，但多量凝结水的补充会缓解NPQ降低程度。 收起