Water use by perennial plants in the transition zone between river oasis and desert in NW China

SummaryThe study aimed at establishing the role of two possible water sources (inundation, ground water) for the water supply to the perennial plant species Alhagi sparsifolia, Calligonum caput-medusae, Populus euphratica and Tamarix ramosissima growing in the transition zone between a river oasis and the open desert at the southern fringe of the Taklamakan desert (Xinjiang province, NW China). The basic hypothesis was that inundations, which normally occur in summer when rivers from a nearby mountain range carry high water, contribute significantly to the plants’ water supply. When, in the first summer, inundations did not occur, four sites, each of which covered by a relatively dense stand of one species, were artificially flooded. Soil and plant water relations as well as meteorological variables were measured during two growing seasons. Water use efficiency of production (WUEP) was calculated by relating biomass production, which was determined using allometric regressions, to water use.The effects of artificial flooding on the plant water relations were negligible. Water use was relatively high, especially in the A. sparsifolia and the P. euphratica stands and in a dense stand of T. ramosissima (up to approx. 500 kgH2O m−2 year−1). Using the total above-ground biomass in the calculation, WUEP was highest in C. caput-medusae and P. euphratica, and lowest, in A. sparsifolia. From soil and plant water relations, and against the background of the climate and the productivity of the vegetation, it is concluded that all perennial plants in the transition zone between oases and desert in that region must have sufficient access to ground water to ensure long-term survival. Management of ground water such that it remains continuously accessible to the perennial plants is a prerequisite for the conservation and sustainable use of the vegetation in the transition zone.

ZusammenfassungAm Südrand der Taklamakan-Wüste (Provinz Xinjiang, NW China) wurde die Bedeutung zweier möglicher Wasserressourcen (Überflutung und Grundwasser) für die Wasserversorgung der perennierenden Pflanzenarten Alhagi sparsifolia, Calligonum caput-medusae, Populus euphratica und Tamarix ramosissima untersucht, die im Übergangsbereich zwischen einer Flussoase und der offenen Wüste wachsen. Ausgangspunkt der Untersuchung war die Hypothese, dass bei sommerlichem Hochwasser Überflutungen durch Flüsse, die aus einer nahe gelegenen Gebirgskette abfließen, wesentlich zur Wasserversorgung der Pflanzen beitragen. Als im ersten Sommer Überflutungen ausblieben, wurden vier Untersuchungsflächen, die von einer relativ dichten Vegetation aus jeweils einer der genannten Arten bedeckt waren, künstlich überflutet. Während zweier Vegetationsperioden wurden der Wasserhaushalt von Boden und Pflanzen untersucht und meteorologische Variablen gemessen. Durch den Bezug der durch allometrische Regressionen ermittelten Biomasseproduktion auf den Wasserverbrauch wurde die Wassernutzungseffizienz der Produktion (WUEP) berechnet.Die Auswirkungen der Überflutung auf den Wasserhaushalt der Pflanzen waren vernachlässigbar gering. Der Wasserverbrauch war relativ hoch, insbesondere in den Beständen von A. sparsifolia und P. euphratica sowie in einem dichten Bestand von T. ramosissima (bis zu ungefähr 500 kgH2O m−2 a−1). Bei Berücksichtigung der gesamten oberirdischen Biomasse war WUEP bei C. caput-medusae und P. euphratica am höchsten und bei A. sparsifolia am geringsten. Aus den Daten zum Wasserhaushalt des Bodens und der Pflanzen und vor dem Hintergrund des Klimas und der Produktivität der Vegetation ist zu schließen, dass alle perennierenden Pflanzen im Übergangsbereich von Oase zu Wüste in dieser Region zum längerfristigen Überleben einen ausreichenden Zugang zum Grundwasser haben müssen. Ein Oasenmanagement, das den perennierenden Pflanzen einen kontinuierlichen Zugang zum Grundwasser gewährleistet, ist Voraussetzung für den Schutz und eine nachhaltige Nutzung der Vegetation dieses Übergangsbereichs.