乌鲁木齐河流域植物水分来源解析及其对识别干旱区依赖地下水的生态系统的启示OA

水资源是影响干旱地区生态系统稳定性和植被生长发育的核心要素,开展流域植物水分来源解析,对了解干旱地区生态水文过程具有重要意义。本文以典型依赖地下水的生态系统(Groundwater-Dependent Ecosystems,GDEs)——乌鲁木齐河流域为研究区,结合氢氧同位素示踪技术、直接对比法、稳定同位素混合模型(IsoSource)与稳定同位素贝叶斯混合模型框架(MixSIAR),定量评估了大气降水、地表水、土壤水和地下水对植物木质部水的相对贡献,并探讨其对GDEs的影响。结果表明:当地大气降水线(Local Meteoric Water Line,LMWL)为:δ^(2)H=6.96δ^(18)O+4.44(R^(2)=0.95),植物木质部水的同位素值完全落在土壤水与地下水的分布区间内,直接对比法揭示了草本与灌木在水源利用上的生态位分异。基于偏差(Bias)和平均绝对误差(MAE)对模型在类别层面的表现进行评价,MixSIAR模型较IsoSource模型更稳定,后者对灌木植物δ^(2)H预测出现了显著的系统性负偏差-8.481‰,模型结果显示,灌木对深层土壤水(2.5~3 m)和地下水的总利用率高达48.4%,体现了其对深层水源的依赖,这也意味着,当深层土壤水和地下水发生剧烈波动时,将直接威胁灌木生存,并可能进一步引发GDEs的退化甚至崩溃,因此,灌木的水分利用状况可作为GDEs健康状况的重要敏感指标。本研究将植物水分来源解析置于GDEs保护框架下,构建“水分来源-植被策略-GDEs健康”的研究体系,可为乌鲁木齐河流域植被恢复与水资源管理、生态地下水位的划定及GDEs的保护提供科学依据,助力干旱区域生态屏障功能的可持续保护工作。