水保所馮浩團隊在黃土高原植被水分利用策略方面取得新進展

來源:節水中心 作者:張體彬 時間:2021-12-27
  近日,水土保持研究所馮浩研究員團隊在農林類主流期刊Agricultural and Forest Meteorology(學校雙一流G2類刊物,中科院大類1區TOP期刊)連續發表題為 “Phenology determines water use strategies of three economic tree species in the semi-arid Loess Plateau of China” 和題為 “Precipitation dominates the transpiration of both the economic forest (Malus pumila) and ecological forest (Robinia pseudoacacia) on the Loess Plateau after about 15 years of water depletion in deep soil” 的研究論文。西北農林科技大學水建學院博士生武文杰為第一作者,水保所馮浩研究員和加拿大薩斯喀徹溫大學司炳成教授為共同通訊作者。
  黃土高原經濟樹種不僅具有經濟效益而且對于保護脆弱的水文生態環境具有重要意義。然而,它們的用水策略及對旱地環境的生態適應性仍知之甚少。該論文利用穩定性氫、氧和碳同位素研究了桃樹、核桃樹和蘋果樹的水分利用策略。研究發現桃樹利用了較多的淺層土壤水,而核桃樹和蘋果樹在高需水時期使用了更多的深層土壤水。核桃樹在整個生長季對深層土壤水分的依賴程度更高,深層土壤水的貢獻率為46.2%,而桃樹和蘋果樹分別為26.0%和24.0%。此外,核桃樹深層土壤水分和葉片δ13C均低于桃樹和蘋果樹。研究結果表明,三種雨養經濟樹種的物候期差異影響了水源的利用。三種樹種的水分利用策略存在差異,核桃具有通過吸收深層土壤水分來減輕水分脅迫的生態可塑性,桃樹和蘋果樹具有較高的水分利用效率。本研究對評價有限水分環境下經濟樹種的水分利用特性和干旱脅迫響應具有重要意義。
   

  圖1 桃樹、核桃樹和蘋果樹不同土層土壤水分對木質部水分相對貢獻比例的季節變化 

  為了比較經濟林和生態林的耗水差異,論文利用氫氧穩定同位素技術結合熱耗散探針研究了黃土高原半干旱區經濟林蘋果樹和生態林刺槐的土壤耗水特征及土壤干燥對植物蒸騰的影響。研究發現蘋果樹和刺槐林都有嚴重的水分虧缺狀況,耗水速率分別為51.4 mm yr–1和120.4 mm yr–1。蘋果樹和刺槐的淺層土壤水對蒸騰的貢獻率分別為68.1%和80.9%,并且它們的日蒸騰量在生長季內沒有顯著性差異。結果表明深層土壤干燥導致深層土壤缺乏可持續的根系吸水,且蒸騰的變化主要由降水引起。該研究加深了人們對深層土壤水分抽取對樹木蒸騰影響的認識,對黃土高原等水文地質條件相似地區的可持續造林具有重要意義。 

   

  圖2 蘋果樹和刺槐蒸騰量的日變化  

 

  該研究得到國家自然科學基金(41630860, 41371233, 41601222)、學?!半p一流”學科群項目、中央高?;究蒲袠I務費及國家111計劃(B12007)等項目的資助。

  論文鏈接:

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192321004020

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192320303464

編輯:王容娜

終審:韓鎖昌

    

   

   

   

   

 

  

 
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