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准噶尔盆地南缘是新疆现代农业、工业、政治、经济、文化、科教的中心。由于人口急剧增加以及城镇化的迅速发展,水土资源过度开发,上游农业用水已占总用水量的95%以上,生态需水被生活和生产所挤占,导致准噶尔盆地南缘水环境恶化,地下水位急剧下降,天山北坡垂直带下游自然植被严重衰退,土壤荒漠化加剧,蚕食绿洲。由此可见,要实现绿洲稳定,荒漠植被的恢复显得尤为重要。但该地区淡水资源紧缺,调查表明该地区地下浅层中含有相对较为丰富的咸水和微咸水资源,合理有效的利用这部分咸水和微咸水资源灌溉荒漠植被,可以缓解当地的水资源紧张并且维护生态环境。
本文通过测坑试验,以准噶尔盆地南缘地区典型的荒漠植被梭梭、柽柳为研究对象。借助于中子仪、Li-6400便携式光合测定系统等先进的科学仪器,在石河子大学节水灌溉试验站内,对这两种荒漠植被生长期内在不同矿化度微咸水灌溉水平下的耗水生长过程、形态变化、叶片水分生理特性以及水分及盐分分布特征等进行了较系统的试验研究,主要结果如下:
(1)通过控制梭梭在土壤含水率为田间持水率的40%~45%条件下和柽柳在土壤含水率为田间持水率的45%~50%条件下,微咸水矿化度为6g/L灌溉条件下,试验发现:其两种植被仍能够维持生长,且该条件下供试植物的分枝数、枝长、冠幅等指标与较低矿化度条件下供试植物的相应指标相比,下降幅度约在15%~30%之间。
(2)分析梭梭和柽柳的水分生理特性,通过叶片蒸腾速率、光合速率、气孔导度以及水分利用效率的日变化曲线,可以得出:上述两种植被在生长期内均呈“单峰型”。就梭梭而言,其灌溉水的矿化度越大,对其光合作用影响就越大。相反,柽柳的光合影响与梭梭有着明显的不一样,在矿化度为3g/L其蒸腾速率、光合速率等是最高的,其后矿化度增大,光合作用减弱。相对而言,梭梭是一种高蒸腾、高光合沙生植物,而柽柳则属于低蒸腾、低光合沙生植物。两种植物叶片水分利用效率在上午的水分效率较高,而自中午之后一直维持在一个相对较低的水平。
(3)通过分析计算两种荒漠植被在各个矿化度条件下植被的耗水量,得出灌溉水的盐分对耗水的总量影响相差不大。另外,通过对供试植物的耗水量、生长量和,相关试验数据分析、拟合发现荒漠植被的水分生长函数符合指数函数,对应的曲线呈“s”型。
(4)通过在滴灌灌溉条件下,研究两种植被的水盐分布特征,可以发现:微咸水灌溉下,植被根系附近(滴头处)土层中盐分呈减少趋势,盐分分布在湿润区周围,这样就避免植被的生长受到伤害。