Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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Combined Relationships between Groundwater, Vegetation and Evapotranspiration in Desert riparian forest areas
No full text在干旱地区，地下水蒸散发（ETg）是区域水分和能量平衡的重要组成部分，影响着干旱区的地表生态过程和地下水文过程。地下水不仅是许多水生生态系统，而且也是干旱和半干旱地区陆生植物的重要水源，尤其是在依赖于地下水的生态系统，植被所需的水分部分或全部来源于地下水。 在干旱荒漠区， 地下水蒸散发过程十分复杂， 它是由地下水—植被—蒸散发综合作用的结果， 受植被的物候期、河流的侧向补给作用、地下水位埋深、和气象因素（太阳辐射、 气温等） 等多种因素的影响， 并在时间和空间上对地下水蒸散过程产生十分重要的影响。 因此，在塔里木河下游开展地下水、植被及蒸散发相互关系的研究， 对区域地下水资源的管理、可持续利用以及荒漠河岸植被的恢复和保护都具有重要意义。本研究通过对塔里木河下游典型荒漠河岸林胡杨群落、柽柳群落和胡杨＋柽柳群落等 4 处观测点地下水位的监测，植物样地的调查，以及植被相关指数（盖度、 Simpson 多样性指数、 Pielou 均匀度等） 和地下水蒸散发 ETg的计算， 分析了地下水位和地下水蒸散发的时空变化特征及其影响因素，探讨了地下水位， 植被与地下水蒸散发间的相互关系。 得出以下主要结论：（1）塔里木河下游地下水位的变化在 7-10 月份分为两个明显不同的阶段。在 8月 12日生态输水之前，由于荒漠植物对地下水的利用导致水位呈下降趋势；而随着 8 月份的生态输水，在河水的侧向补给作用下，地下水位逐渐抬升。并且在 4 个观测点都存在明显的地下水位昼夜波动现象。随着地下水位埋深的增加，各植被指数呈现出先增后减的变化趋势，且在 3 米左右植被盖度和多样性指数明显减少。（2）利用 Loheide 方法估算出 4 个观测点的地下水蒸散发 ETg，发现 4 个观测点地下水蒸散发在日尺度上表现为单峰状态，即 ETg在早晨 8点开始快速增加，并在 12:00~16:00 之间维持在一个较高水平上，在 18:00 以后快速下降。从生长盛期到落叶期，地下水蒸散发呈逐渐减小的趋势，表明 ETg 的季节变化与植被的物候有关。（3）在整个观测期内，四个观测点的地下水蒸散发分别为 2.51、 3.12、 3.19和 1.89 mm/d。空间上，地下水蒸散发 ETg 植被类型、盖度的不同而存在显著差异，同时又受地下水位埋深的影响。太阳辐射是影响塔里木河下游 ETg 的主要因素，且同时受气温和饱和水气压差的控制，降水对 ETg 有一定的影响，风速对其无显著影响。（4）对比不同观测点地下水、和植被盖度与地下水蒸散发的关系发现， ETg随着水位的下降而减小，并且随着水位下降植被盖度也在减小，表明在空间上水位下降对 ETg 的影响其实是由于水位下降引起植被减少而造成的。通过对同一观测点 ETg 与地下水位关系变化发现，在 C6、 D2 和 G5 处， ETg 与地下水位呈正相关关系，即 ETg 随着水位的下降而增加，这可能是由于当水位下降时，胡杨和柽柳可能会吸收更多的地下水以应对干旱环境而导致的
The Silurian-Triassic evolution of Jinsha Paleotethys Ocean and geodynamics
No full text金沙江-哀牢山-松马缝合带代表的古特提斯洋是东古特提斯的重要组成部分，是青藏高原分隔南侧羌塘—思茅—印支地体和北(东)侧松潘-甘孜—扬子地体的重要分界线，保留了古特提演化的关键证据。作为东古特提斯洋的西延，金沙江古特提斯洋早期打开、俯冲、最后闭合时限以及伴随的石炭-三叠纪地球动力学机制，至今存在较大的争议。本文利用海山消减、洋中脊俯冲以及含微地体碰撞的俯冲模型为这些争议提供了有效约束和可行机制。第一，关于金沙江古特提斯洋早期打开、俯冲时限。本文在金沙江缝合带中获得晚志留-晚二叠世(422.4 ± 6.1, 336.4 ± 7.4, 272.3 ± 2.8 和 255.8 ± 3.4 Ma)具有OIB 地球化学特征的镁铁质岩块，结合前人发表的 236Ma OIB，这些晚志留-晚三叠世 OIB 岩块可以解释为一系列地幔柱成因的海山/大洋高原在消减增生过程中它们的碎片就拼贴位于增生楔的产物，最老的晚志留世 OIB 为金沙江古特提斯洋的存在提供了年龄上限。此外，在金沙江缝合带中获得中泥盆世(385Ma)具有陆缘弧特征的安山岩，代表了保存在该缝合带中最早的俯冲相关的岩浆记录，表明金沙江古特提斯洋的南向俯冲至少在中泥盆世已经开始。本文研究表明，金沙江古特提斯的演化经历了漫长的连续增生过程，该过程伴随一系列海山/大洋高原的增生就位，为青藏高原中部地壳生长机制提供了有力的新证据。第二，金沙江古特提斯洋的最后闭合时限。本文报道了松潘-甘孜地体中 6个花岗闪长岩-闪长岩样品的年代学、地球化学和锆石 Hf 同位素分析结果。三个石英闪长岩(214.9 ± 2.2, 211.0 ± 1.3, 205.8 ± 1.4Ma)和三个花岗闪长岩(210.8 ±2.7,206.7 ±3.3, 205.9 ±3.5Ma)锆石 LA-ICP-MS U-Pb 年龄介于 214.9-205.8Ma。这些样品地球化学上具有高镁安山岩特征，包括高 MgO (高达 9.1%)、Mg#(70.2%)、Al2O3,、Cr,、 Ni、低 TiO2 以及低 Sr、 Y，轻微-中等负 Eu 异常。野外可见捕获闪长质暗色包体，在具核边结构的锆石中可见晚三叠世的碎屑锆石(年轻至 208Ma)被捕获。Hf 同位素显示石英闪长岩和花岗闪长岩分别具有轻微-中等的负 εHf(t)值(-1.97 ~-5.76, -4.12 to ~ -6.72)以及不均一的 TDMC 年龄(1.38-1.61Ga, 1.51-1.68Ga)。结合松潘-甘孜杂岩中其它晚三叠世岩体的 Hf 同位素证据，发现 TDMC 年龄与东昆仑造山带中~240Ma 以及~440Ma 岩浆岩(松潘-甘孜杂岩的重要源区)高度吻合。表明这些高镁闪长岩很可能形成于消减的海相沉积物熔融形成的硅质熔体与地幔楔橄榄岩的反应。晚三叠世高镁安山岩类岩石从松潘-甘孜杂岩南段可以向西延伸至北羌塘地体，呈现出向东变老的线性带，结合北羌塘火山岩在线性带两侧截然不同的分布特征，本文认为在晚三叠世斜向汇聚导致了洋中脊俯冲，引发了具有不同消减角度的俯冲板片之间板片窗的打开。由于洋中脊消减明显早于最后闭合时限，因此最后闭合时限晚于 205Ma。同时指出板片窗东侧洋壳板片消减导致甘孜-理塘缝合带的形成，其延伸仅局限于板片窗东侧，而金沙江缝合带则可向西进一步延伸。第三，北羌塘地体石炭-三叠纪弧岩浆迁移机制。微地体是大洋板片地层的重要组分，在消减增生体系中扮演特殊的角色。 然而涉及到相同时期微地体碰撞和消减作用的岩浆记录是复杂的甚至是“矛盾” 的。本文获得一系列南北向弧岩浆年代学和地球化学证据，结合前人已发布的年代学数据，识别出北羌塘地体石炭-三叠纪期间的三期弧岩浆演化时段(312-252, 249-237, 236-202Ma)。其中，第二期(249-237Ma)弧岩浆在仅 12Ma 跨越了北羌塘地体中部到金沙江缝合带的巨大区域(~100km)，表明突然加快的金沙江板片回撤速率。值得注意的是，该时间段与早-中三叠世义敦微地体-羌塘地体碰撞(249-237Ma)十分吻合，暗示二者之间存在成因上的耦合关系。该耦合关系支持 249-237Ma 岩浆弧北向快速迁移是北侧金沙江古特提斯洋中的义敦微地体与羌塘地体碰撞导致俯冲板片快速回撤结果，而不是南侧龙木错-双湖洋北向俯冲的认识。而且，北羌塘-印支地体晚三叠世沉积岩碎屑锆石累积频率研究表明，早-中三叠世的初始碰撞仅局限于义敦地体至哀牢山缝合带之间(义敦微地体西部发生在~249Ma，思茅地体北部在~242Ma)，在西延(金沙江缝合带西段， <205Ma)和南延(松马缝合带， <230Ma)具有更年轻的碰撞时限。据此，本文提出金沙江古特提斯洋在早-中三叠世期间存在试图俯冲的义敦微地体与羌塘地体之间的局部碰撞模型。而且，存在微地体的俯冲模型是古老造山带中是普遍存在的，这种俯冲阶段发生的局部碰撞可以用来解释造山带中为什么会出现这种“早期的碰撞” 和“晚期的俯冲” 的矛盾现象。微地体俯冲机制在古老造山带拼合过程中，对岩浆弧迁移和成矿作用均扮演着不可替代的角色
The response on euhalophytes’s succulence organ of watering and salinity treatments
No full text真盐生植物是新疆等盐碱地区环境修复和发展盐地农业的优良植物资源， 其之所以能在高盐条件下正常生长， 在形态方面主要源于器官肉质化， 储存大量盐分并对其进行区格化从而保护植物本身不受伤害。由于肉质化是真盐生植物面对土壤盐渍胁迫的一种适应性策略， 因此， 从理论上来说盐生植物器官肉质化特征应该与不同的盐渍环境直接相关， 然而相关研究相对薄弱， 阻碍了对真盐生植物耐盐机理的进一步理解。本文以新疆比较典型的两种真盐生植物： 盐角草（茎肉质化）和盐地碱蓬（叶肉质化）作为研究对象，设置室内盆栽试验，并结合田间调查，利用扫描电镜（SEM）和超高透射电镜（TEM） 等方法， 就不同水-盐交互作用对两种真盐生植物生长和肉质化程度、 形态结构等的影响进行了研究， 以期加深对真盐生植物肉质化生态学意义的理解， 并为更为高效的利用真盐生植物实现盐碱地改良提供理论依据。取得的主要结果如下：（1） 在一定的范围内， 提高土壤盐分可增加真盐生植物的肉质化程度。 田间条件下， 随着种植年限的增加（土壤含盐量逐渐降低） ， 两种真盐生植物的肉质化程度呈降低趋势。 盆栽试验进一步证实， 盐角草和盐地碱蓬肉质化程度最高的 NaCl 供应量分别为 340 mM 和 170 mM， 超过这一阈值会降低肉质化程度。此外， 苗期是两种真盐生植物肉质化程度最高的时期， 随着生育期的推进， 肉质化程度逐渐降低。 相关性分析发现， 两种真盐生植物的肉质化程度与植物干重呈极显著线性关系。（2） 水分亏缺不会增加真盐生植物的肉质化程度。 与干旱处理（40%田间持水量， 40% field capacity， 40%FC） 相比， 充足供水条件下（80%田间持水量，80%FC），盐角草和盐地碱蓬的肉质化程度明显更高。而且 80%FC 和适宜的 NaCl供应（盐角草 340 mM， 盐地碱蓬 170 mM） 可实现肉质化程度的最大化。（3） 真盐生植物肉质化程度与表皮细胞面积大小呈极显著线性关系。 肉质化程度增加， 表皮细胞大小也增加， 但气孔密度会降低。 而且两种真盐生植物肉质化器官内部超微特征较肉质化器官表皮形态特征对水、 盐胁迫的响应更为敏感，肉质化器官细胞内叶绿体和线粒体的形态则都在170mM NaCl和80%FC处理下，形态饱满、 结构完整， 但是， 干旱和高盐都会破坏内部结构。（4） 植物肉质化器官中 Na+、 Cl-含量随着 NaCl 处理浓度的增加而增加。随着土壤深度的增加， Na+、 Cl-浓度逐渐降低。 比较不同土层溶质势与肉质化器官溶质势差， 发现 20-30 cm 深度土壤溶质势与肉质化器官溶质势梯度差最大，是提供植物吸水的动源。 在 80％FC 条件下， 盆栽底部溶质势约为-0.6 MPa， 植物干重、 表皮细胞大小均最大。（5） 适宜的水分供应可提高真盐生植物的光饱和强度。 真盐生植物的净光合速率、蒸腾速率与气孔导度显著正相关， 表明光合能力下降主要由于气孔限制。在 0~1600μmol·m-2·s-1的光强范围内和 80%FC 水分供应条件下， 盐角草和盐地碱蓬苗期的净光合速率随着光照强度的增加而增大。 但是， 当供水条件为 40%FC水分时， 净光合速率下降， 饱和光强从 1600 降为 1400μmol·m-·s-1， 说明干旱会降低光饱和点。综上所述， 真盐生植物生长和肉质化的变化主要由肉质化器官的细胞大小决定， 且在适宜水分条件下主要受随盐分供应强度的驱动。 在不破坏植物的情况下测定真盐生植物的肉质化程度， 能够直接、 简单、 快速高效率的反应植物的生长情况。 说明测定肉质化程度可作为真盐生植物生长有意义的生态指标
