水保所冯浩团队在黄土高原植被水分利用策略方面取得新进展

近日，水土保持研究所冯浩研究员团队连续发表题为“Phenology determines water use strategies of three economic tree species inthe semi-arid Loess Plateau of China” 和题为“Precipitation dominates the transpiration of both the economic forest(Malus pumila) and ecological forest (Robiniapseudoacacia) on the LoessPlateau after about 15 years of water depletion in deep soil”的研究论文。水建学院博士生武文杰为第一作者，水保所冯浩研究员和加拿大萨斯喀彻温大学司炳成教授为共同通讯作者。

黄土高原经济树种不仅具有经济效益而且对于保护脆弱的水文生态环境具有重要意义。然而，它们的用水策略及对旱地环境的生态适应性仍知之甚少。该论文利用稳定性氢、氧和碳同位素研究了桃树、核桃树和苹果树的水分利用策略。研究发现桃树利用了较多的浅层土壤水，而核桃树和苹果树在高需水时期使用了更多的深层土壤水。核桃树在整个生长季对深层土壤水分的依赖程度更高，深层土壤水的贡献率为46.2%，而桃树和苹果树分别为26.0%和24.0%。此外，核桃树深层土壤水分和叶片δ13C均低于桃树和苹果树。研究结果表明，三种雨养经济树种的物候期差异影响了水源的利用。三种树种的水分利用策略存在差异，核桃具有通过吸收深层土壤水分来减轻水分胁迫的生态可塑性，桃树和苹果树具有较高的水分利用效率。本研究对评价有限水分环境下经济树种的水分利用特性和干旱胁迫响应具有重要意义。

图1 桃树、核桃树和苹果树不同土层土壤水分对木质部水分相对贡献比例的季节变化

为了比较经济林和生态林的耗水差异，论文利用氢氧稳定同位素技术结合热耗散探针研究了黄土高原半干旱区经济林苹果树和生态林刺槐的土壤耗水特征及土壤干燥对植物蒸腾的影响。研究发现苹果树和刺槐林都有严重的水分亏缺状况，耗水速率分别为51.4mm yr–1和120.4 mm yr–1。苹果树和刺槐的浅层土壤水对蒸腾的贡献率分别为68.1%和80.9%，并且它们的日蒸腾量在生长季内没有显著性差异。结果表明深层土壤干燥导致深层土壤缺乏可持续的根系吸水，且蒸腾的变化主要由降水引起。该研究加深了我们对深层土壤水分抽取对树木蒸腾影响的认识，对黄土高原等水文地质条件相似地区的可持续造林具有重要意义。

图2 苹果树和刺槐蒸腾量的日变化

该研究得到国家自然科学基金（41630860, 41371233, 41601222）、学校“双一流”学科群项目、中央高校基本科研业务费及国家111计划（B12007）等项目的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192321004020

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

编辑：张晴

终审：徐海