水分是影响植物发育的重要因子之一，地球上多数植物都会经历一个降水相对较少的旱季，植物在不同季节与不同生态系统中如何利用水分，成为人们关注的问题。荒漠生态系统中，水分是植物生存的主要障碍，荒漠植物生存和繁衍几乎完全依赖于水分条件和对水分的利用方式。荒漠植物水分来源多样，降水、土壤水、地下水等都可能是植物的水分来源。如何区分植物对各种来源水分的利用及依赖程度，对了解荒漠植物的水分利用策略意义重大。稳定同位素技术提供了判别植物水分来源的一个重要途径，以氢氧同位素判别植物水分来源已逐渐成判定植物水分利用的一个主要方法。

所有患者均接受MSCT诊断，采用128排螺旋CT机进行扫描，仪器型号为西门子SIEMENS128层AS+，相关参数设置：层厚0.625mm，转速0.35s/周，电压120kV，自动毫安（480～680mA），重建野及显示野25cm，标准算法，扫描野Large，重建层厚0.625mm，间隔0mm，从器官隆突处向下扫描至心脏膈面。在PR间期R波后75%R-R间期时相实施重建选取质量较佳的对象做最后观察分析，采用碘普罗胺作为对比剂，规格为370mgI/mL，采用双筒高压注射器Stellan Medrad，对比剂总量0.9mL/kg，采用30～40mL生理盐水，注速5mL/s。

河东沙地位于毛乌素沙地东南缘，西临黄河，是毛乌素沙地的延伸。该区人类活动频繁，曾发生严重的土地退化和沙漠化，是我国主要的沙尘源区之一。河东沙地生态修复和人工植被建设为减轻沙漠化危害作出了重要贡献。然而，由于荒漠生态系统的脆弱性，任何水分条件的异动都可能导致植被再次退化。人工恢复的植被如何才能可持续存在，如何有效管理这些植被、巩固荒漠化治理的成效是目前河东沙地荒漠化防治研究的重点。植被恢复的基础是植物能够持续生存繁衍，而水分又是决定荒漠植被生存繁衍的主要因子。了解荒漠植物如何有效、高效利用水分，是荒漠生态系统可持续管理的基础。因此，研究河东沙地荒漠植物水分利用的来源、水分利用效率不但有助于增进人们对荒漠植物的水分利用和荒漠水文循环过程的了解，同时也对制定荒漠植被可持续管理对策、巩固荒漠化治理的成果极其重要。沙蒿是河东沙地主要的固沙植物，该研究采用稳定同位素技术研究河东沙地沙蒿的水分利用方式，这有助于更进一步了解荒漠生态系统生态水文过程、促进沙地植被恢复。

1　研究区域概况与研究方法

1.1　研究区域概况

研究区位于宁夏河东沙地，该区域处于毛乌素沙地的东南缘，在行政区划上大部分属于盐池县。河东沙地南靠黄土高原，是一个典型的过渡地带。地形上自南向北是从黄土高原向鄂尔多斯台地（沙地）过渡地带，在气候上是从半干旱区向干旱区的过渡地带，在植被上是从干草原向荒漠的过渡地带，在资源利用上是从农区向牧区过渡地带。这种地理上的过渡性造成了盐池县自然条件资源的多样性和脆弱性，冬冷夏热、干旱少雨、风沙大、蒸发强、日照充足是盐池县气候的特点。该区多年降水量250～350 mm，从南向北、从东南向西北递减。在降水时间的分配上，80%以上的降水量分布于5～9月，其中7～9月降水量占全年降水量的60%以上。春季降水量偏少（占年降水量的10%～15%)，年潜在蒸发量为2 180 mm。没有可利用的地表水资源，但有少量的深、浅层地下水分布，地下水总体上呈现从北到南水量逐渐减少、水质渐差、埋深逐渐增加的趋势。土壤以灰钙土为主，其次是黑垆土和风沙土，此外有黄土，少量的盐土、白浆土等。土壤结构松散，肥力较低，含沙量大，易受风蚀而沙化。植被类型有灌丛、草原、草甸、草原带沙地植被和荒漠植被，其中灌丛、草原、沙地植被数量较大，分布也广。草原分干草原和荒漠草原，群落中常见植物种类以旱生和中旱生类型为主[1]。

该研究取样地位于盐池县城北部约3 km处的沙地，该沙地上有人工种植的柠条，柠条呈带状分布，行间距8～12 m，柠条林带之间分布有沙蒿、苦豆子等荒漠植物。植被盖度60%左右，土壤为风沙土。

1.2　研究方法

于2016年6月和9月采集沙蒿和土壤样品。取样时选择距柠条林带5 m以上的沙蒿，用剪刀剪取沙蒿基部长度10 cm左右的枝条5～8枝后装入塑封袋，并用Parafilm封口膜进一步密封，防止水分损失。在沙蒿植株周围约1 m处挖3个剖面取土壤样品，取样时直接挖掘1.2 m深的剖面，沿剖面每20 cm土壤取一个土壤样品。这样可以避免土钻取样时造成的土层混合。土壤样品采用100 mL塑料样品瓶封装，并用Parafilm膜密封。土壤和植物样品取样后迅速放入带有冰袋的保温箱，防止水分的蒸发损失。取样结束后及时把保温箱的样品带回实验室放入冰柜冷冻保存。

水分被植物根系吸收和从根向叶传送时并不发生同位素分馏，除了少数排盐种类植物，水分被植物根系吸收后沿木质部向上运移，木质部中同位素不因蒸发或新陈代谢导致分馏被认为可以反映植物水分来源[3]。植物中氢、氧元素的主要来源为水，且稳定氢、氧同位素剖面分布规律基本一致，因此以δ18O为例进行分析[4]。根据同位素质量守恒原理，采用多元分析方法，应用Iso-source软件分析了6月和9月沙蒿枝条内不同层次土壤水分所占的比例。由表1看出，无论是6月份还是9月份，0～20 cm土层对沙蒿的水分贡献率都达到了40%左右，20～40 cm和40～60 cm土层对沙蒿水分也有一定的贡献，60～80 cm土层对沙蒿水分贡献率最小，80～100 cm和100～120 cm土层土壤水分贡献率又有所升高。

2　结果与讨论

2.1　土壤剖面水分的变化特征

（1）河东沙地土壤含水量早春高，6月份以后随着强烈的蒸发而降低，土壤水中稳定同位素的分馏较为显著，具有向上层土壤聚集的特征，沿土壤剖面不同层次同位素差异显著，这种同位素空间分布的差异性为研究植物水分利用提供了便利。

  

图1　2016年4～10月样地土壤剖面水分的变化

2.2　沙蒿枝条和土壤剖面水分同位素对比

  

图2　沙蒿和土壤水分δ18O对比（左图为6月，右图为9月）

拟建建筑物基坑开挖2.0～4.8 m，距离建筑物的最小距离约为30 m，西侧主要为道路，无重要建(构)筑物及大型市政管线分布，基坑侧壁安全等级为三级。

植物枝条水分与土壤水分的δ18O变化曲线相交点或者临近点表明了植物对土壤水分利用的深度[2]。图2中6月和9月沙蒿枝条水与土壤水的δ18O曲线，其交点均在25 cm土层左右，表明沙蒿枝条中的水分大都来源于25 cm左右的土层。从剖面土壤含水量来看，25 cm左右土层土壤含水量并不是最高的，土壤含水量最高的土层是50 cm左右。这表明沙蒿并没有更多地利用高含水量土层的水分，而主要利用了25 cm左右的浅层土壤水分。

2.3　多元线性模型分析沙蒿的水分来源

植物和土样样品中水分的提取采用真空抽提系统（北京剑灵科技2100-1型真空抽提系统）进行抽提。抽提前沙蒿枝条用小刀削去外皮，只留枝条内部木质化的部分用于提取水分。抽提获得的水样直接装入2 mL样品瓶，然后置于冰柜冷冻保存。所有样品提取结束后，用保温箱和干冰包装样品，送至钡科瑞（北京）检测技术有限公司用Picarro L2130-i同位素分析仪测试水样的氢氧同位素，δ18O和δD的测试精度分别达到0.025‰和0.100‰。

市盈率(PE)：是最常用来估计股价水平是否合理的指标之一。投资股票是对上市公司未来发展的一种展望，如果某股票具有较高的市盈率，代表市场预测未来的盈利增长速度快，说明投资者情绪高昂，该股票被追捧。反之，如果整体市盈率偏低，说明投资者兴趣不高。

从根系挖掘情况和表1结果综合考虑，沙蒿根系可能并没有深入到80～120 cm土层。如果分析80～120 cm同位素数据反而会造成干扰。在此进一步缩减数据，计算了0～80 cm土层对沙蒿水分的贡献率（表2），可以看出，6月和9月水分贡献率的差别不是太大，0～20 cm土层对沙蒿的水分贡献率最高达到了40%以上，20～40 cm土层水分贡献率23%左右，40～60 cm土层水分贡献率22%左右，60 cm以下土层水分贡献率13%～16%。同时可以看出随着土层深度的增加水分贡献率逐渐减小，6月和9月60 cm以上土层对沙蒿的水分贡献率达到了84.9%～87.1%。这个结果可能更接近显示情况，因此认为0～80 cm土层的水分贡献率分析是合理的。

（2）沙蒿主要利用了60 cm以上土层的土壤水分，6月和9月0～60 cm的水分贡献率分别为87.1%和84.9%，其中20 cm以上土层的水分贡献率达到了40%，这表明该区域的沙蒿主要利用了浅层土壤水。虽然50 cm土层的含水量最高，但是沙蒿并没有更多的利用该土层的水分，表明沙蒿的吸收根系可能主要分布于20 cm左右的浅层土壤中。

 

表1　0～120 cm土层土壤水分对沙蒿水分的贡献率　%

  

时间　0～20　20～40　40～60　60～80　80～100　100～120 6月　39.0　14.4　13.4　7.5　14.0　11.8 9月　40.5　13.7　13.0　9.4　10.9　12.6

 

表2　0～80 cm土层土壤水分对沙蒿水分的贡献率 %

  

时间　0～20　20～40　40～60　60～80 6月　41.2　23.7　22.2　12.9 9月　40.1　22.7　22.1　16.0

[1]杨秀莲，张克斌，曹永翔，等.宁夏盐池县植被恢复过程中的植物多样性研究[J]. 水土保持通报，2009，29（6）：163-167.

6月和9月沙蒿枝条和土壤剖面水分δ18O的变化情况见图2，可以看出6月和9月土壤剖面水分δ18O具有表层高、下层低的显著特征，即0～20 cm土壤水分δ18O显著高于20 cm以下的土层。图3是6月和9月土壤剖面含水量分布图，可以看出，6月和9月0～100 cm土层剖面含水量表现出表层低、下层高的特征。土壤水分δ18O和土壤含水量的变化表明：沙地强烈的蒸发作用导致水分同位素蒸馏和重同位素在土壤表层的富集，这种土壤剖面同位素的差异为分析植物的水分利用提供了便利。还可以看出，6月份20 cm以下土层水分δ18O值在-7.1‰～-6.4‰，而9月份20 cm以下土层水分δ18O值在-16.8‰～-13.4‰，6月份土壤中同位素含量高于9月份，表明春季蒸发和水分运移导致20～120 cm土层同位素富集；随着8月份降水补给和水分运移，9月份整个20～120 cm土层同位素又被稀释，同位素含量下降。

图3以修正波数和色散-耗散比r曲线显示了WENO-CU6-M2格式的谱特性, 并与优化6阶线性中心格式对比, WENO-CU6-M2格式的修正波数一直到ξh≈π/2都与优化6阶线性中心格式十分接近. 约当ξh≥1时, WENO-CU6-M2格式产生色散误差, 但却是弱耗散的, 所以约在波数范围1.1≤ξh≤π/2内不满足式(7)的色散-耗散关系式, 并在ξh≈1.302处达到最大值r≈100, 如图3(b)所示. 因此, WENO-CU6-M2格式在所考虑的波数范围内倾向于产生伪波.

  

图3　6月和9月土壤剖面水分含量

一般情况下，植物水分来源会根据水分供给量作相应调节，含水量高的土层往往水分贡献率比较高。如栓皮栎在旱季不同时期的水分来源有差异，春季水分来源集中在表层土壤（0～30 cm），秋季水分来源主要为下层土壤（＞30 cm）[5]。侧柏在雨前干旱缺水时能利用深层水维持正常生理活动，水分利用率为71.2%，但分布在土壤表层0～20 cm的侧根系对降雨反应较为敏感，雨后的侧柏主要利用表层土壤水分，水分利用率为71.6%[6]。也有一些植物不同季节水分来源相对稳定，如樟子松的水分来源大多集中在20～40 cm土层[7]。这表明了不同植物对水分的利用策略，大多数植物在不同季节和生长期会选择更易获取的水源，属于机会主义型；也有部分植物长期稳定利用地下水或雨水，属于稳定型。这可能和植物的生理形态特征密切相关。该研究中沙蒿在两个时段均主要利用了0～20 cm土层的土壤水分，属于稳定型，这可能和其根系分布的深度相关。值得注意的是虽然选择了6月旱季和9月份雨季取样测定，但从土壤含水量来看，两次取样时间土壤含水量差距并不是很大，因此该研究可能并不能代表雨季和旱季的水分利用策略。要全面了解沙蒿的水分利用策略，还需加密取样时间间隔，在土壤水分差距较大的时期分阶段取样分析。

3　结论

由图1可以看出河东沙地土壤水分变化的基本趋势：早春4～5月份，前一年秋季土壤储存的水分较多，0～100 cm土层土壤含水量较高，整个剖面的土壤水分在6.2%～10.7%变化；5月底至7月份处于旱季，土壤含水量迅速下降，整个剖面的土壤水分在1.6%～5.0%变化；8月中旬随着降水量的增加土壤水分得到了补给，剖面水分在8月中旬略有增加；9月上旬土壤含水量迅速下降，进入9月中旬以后，随着降水的补给剖面土壤含水量又有所增加。整体来看，6～9月0～20 cm土壤含水量是偏低的，8～9月40～50 cm土层土壤含水量最高。

证明 必要性. 由于发展算子Φ(t，t0)是一致指数不稳定的，故存在常数N>0和v>0使得(5)成立. 取λ=Nev，则有

参考文献：

回顾性分析2000年3月至2018年6月于广东省妇幼保健院的双胎之一葡萄胎的临床资料。所有病例均通过产前超声及产后病理进行诊断。

结合图3土壤水分的分布可以看出，40～60 cm土层含水量虽高，但其对沙蒿水分的贡献率并不是最高的，沙蒿主要利用了0～20 cm的上层土壤的水分，这可能和其根系分布的深度有关。据此推测，沙蒿吸收根系主要分布在60 cm以上的土层，其中0～20 cm土层分布密度可能更大。

[2]刘自强，余新晓，娄源海，等.北京山区栓皮栎林水分来源及生长季动态规律[J]. 北京林业大学学报，2016，38（7）：40-47.

[3]Todd E.Dawson.Hydraulic Lift and Water Use by Plants:Implications for Water Balance,Performance and Plant-Plant Interactions[J].Oecologia,1993,95(4):565-574.

[4]邬佳宾，苗澍，徐冰，等.滴灌紫花苜蓿根层水分稳定同位素特征分析[J]. 灌溉排水学报，2017，36（7）：14-17.

[5]邓文平，余新晓，贾国栋，等.利用稳定氢氧同位素定量区分栓皮栎旱季水分来源的方法比较 [J].应用基础与工程科学学报，2013，21（3）：412-422.

[6]刘自强，余新晓，邓文平，等.华北山区油松侧柏降雨前后水分来源[J]. 中国水土保持科学，2016，14（2）：111-119.

[7]方杰，魏雅芬，刘帅，等.科尔沁沙地丘间低地樟子松人工林水分利用来源的稳定同位素解析[J].生态学杂志，2011，30（9）：1894-1900.