塔里木河下游柽柳沙堆稳定同位素碳和土壤理化性质的生态学意义研究

塔里木河下游柽柳沙堆稳定同位素碳和土壤理化性质的生态学
意义研究
柽柳是我国西北干旱区荒漠生态系统主要的优势种植物。

在柽柳生长的环境中,风沙受到柽柳灌丛的阻挡形成沙堆,反过来沙堆又会促进柽柳生长,经过长期风沙与柽柳的相互作用,最终形成柽柳沙堆,柽柳沙堆中特有的由于风沙与柽柳凋落物所形成的层次构造,称为“柽柳沙堆年层”。

柽柳沙堆年层包含了丰富的环境要素,可以作为研究干旱区环境变化的有效工具之一。

塔里木河地处新疆塔里木盆地北部,受到人类经济和社会双重影响,大规模的水利开发以及水资源的不合理使用,导致了塔里木河（以下简称塔河）下游河道干涸320km,塔河下游两岸及周边区域生态环境受到了极大破坏。

本论文选取新疆塔河下游英苏、阿布达勒、喀尔达依三个观测断面,以塔河两岸主要建群种之一的柽柳及其沙堆为研究对象,通过对柽柳和柽柳沙堆的物理形态、柽柳沙堆凋落物稳定同位素碳、阳离子、生态化学计量特征以及孢粉与之间的相关分析,结合铁干里克气象站的气象数据资料,初步揭示该区域近年来环境变化状况,预测未来环境演化趋势,为认识该区域过去环境变化、未来环境演化对柽柳灌丛成层的影响提供理论基础和参考资料。

本文主要研究结果如下:1.柽柳沙堆凋落物稳定同位素碳对柽柳灌丛和沙堆的响应（1）样品柽柳沙堆纹层最多为10层,年限为2006年至2015年共计10年。

随着柽柳沙堆年层的增加,年层中凋落物δ¹³C含量呈逐渐下
降趋势,且δ¹³C与碳含量之间呈现负相关关系。

研究区内所测定样品δ¹³C平均值为-24.42‰,最大值为-22.09‰,最小值为-25.24‰,柽柳为C₃植物。

（2）随着柽柳沙堆年层增加,δ¹³C逐年递减,柽柳灌丛长轴、短轴、高度、空间占有率以及柽柳沙堆的高度、长度、宽度及空间占有率均呈增大趋势。

（3）柽柳灌丛和沙堆的形态参数存在明显相关性,柽柳沙堆能够促进柽柳灌丛的生长,反过来柽柳灌丛的生长也能影响沙堆的扩大,两者之间呈互馈效应。

其中柽柳的龄级（即沙堆年层）与柽柳灌丛和沙堆的空间占有率呈显著相关。

2.柽柳沙堆凋落物阳离子含量对环境因子的响应（1）四种柽柳沙堆凋落物阳离子含量变化与气温变化之间呈现正相关关系,可以将柽柳沙堆凋落物阳离子含量变化作为气温变化的指示标志之一,用于研究当地气温变化。

（2）柽柳沙堆凋落物阳离子与地下水之间也存在一定联系。

其含量的变化可以反映采样区土壤水质、地下水水位的变化。

3.柽柳沙堆凋落物生态化学计量特征对环境变化的响应（1）柽柳沙堆凋落物中TOC与TN成正相关的线性关系,且较显著;TOC与C/N之间没有达到显著水平,线性关系不明显;C/N与N/P之间呈现高度负相关的线性关系。

（2）柳沙堆凋落物中TOC与TN含量下降,C/N比值升高,反映出环境温度的增加。

（3）TOC与TN的含量与温度成负相关的关系,C/N比与温度成正相关的关系。

可以利用柽柳沙堆凋落物中有机质中TOC、TN及C/N等生态化学计量特征作为研究环境变化中划分气候阶段的主要参数,通过实验对比证明这种方法是行之有效的。