毛乌素沙地沙丘不同固定阶段黑沙蒿氮水资源利用效率的权衡关系

　　 摘要:

植物氮水资源利用效率是连接植物光合和资源供给的关键纽带，二者互相作用共同影响植物的生长和对环境的适应策略。目前，在资源受限区域，植物氮水资源利用效率间关系是否随植物短期和长期响应环境变化而调整尚不明确。本研究按植被覆盖度将毛乌素沙地沙丘分为4个阶段（半固定沙丘D1、固定沙丘D2、土壤结皮固定沙丘D3和草本植物固定沙丘D4），以典型沙生植物黑沙蒿（Artemisia ordosica）为研究对象，通过测定叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、碳含量、氮含量和稳定碳同位素（δ13C）等指标，以期探明沙丘不同固定阶段黑沙蒿短期与长期氮利用效率和水分利用效率的变化规律及其关系。结果表明：（1）随沙丘的逐渐固定，黑沙蒿短期水分利用效率（WUEi）与长期水分利用效率（WUEs）总体呈增大趋势，其中，WUEi先下降后上升，D2阶段最小，D4阶段显著大于其他阶段（P ＜0.05）。WUEs在D3阶段最高，显著大于D1和D2阶段，在D4阶段略有下降但无显著差异（P ＜0.05）。（2）黑沙蒿短期氮利用效率（NUEi）在D1、D4阶段显著高于另外两个阶段，但长期氮利用效率（NUEs）在各阶段保持较高水平且无显著差异（P ＞0.05）。（3）综合4个固沙阶段，黑沙蒿短期与长期的氮利用效率与水分利用效率间均呈显著正相关（P ＜0.05）。研究表明，受水分和氮素限制，黑沙蒿短期和长期的氮利用效率和水分利用效率间关系一致，均采用显著正相关的协同变化策略来适应环境。研究结果可为深入理解沙生植物的生态适应策略和该区域植被的恢复保护提供数据基础。