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庐山不同海拔植物蒸腾水龄动态及用水策略
植物生态学报
2024, 48 (9):
1104-1117.
DOI: 10.17521/cjpe.2024.0022
通过探究亚热带湿润气候区庐山不同海拔优势植物的水龄和考虑时间来源的用水策略, 为该地区的生态保护和资源利用提供科学依据和支持。以庐山松属(Pinus) (低海拔的马尾松(P. massoniana)、高海拔的黄山松(P. taiwanensis))和栎属(Quercus) (低海拔的栓皮栎(Q. variabilis)、高海拔的短柄枹栎(Q. serrata))共4个树种为研究对象, 于2020年7月至2021年8月, 利用稳定同位素技术和平均蒸腾水龄模型, 分析不同海拔优势植物的蒸腾水龄, 并结合水龄结果和MixSIAR来源混合模型, 分析植物用水策略和季节性变化; 同步监测大气温度、湿度, 土壤含水率, 根系分布等数据分析蒸腾水龄与植物水分来源的季节性变化。结果显示: (1)庐山地区植物主要利用当季降水, 蒸腾水龄为8.67-16.68 d。对于同属植物, 高海拔树种蒸腾水龄小于低海拔树种。且在观测期内马尾松的水龄呈“单谷状”, 黄山松呈“单峰状”。(2)低海拔树种用水策略在雨季前期主要利用浅层土壤水, 随着雨季到来主要吸水层向下移动至深层, 并在雨季后期稳定在深层土壤, 而高海拔树种在雨季后期主要吸水层稳定在土壤中层。(3)相较之下, 考虑时间滞后的低海拔植物用水策略对浅层(0-20 cm)土壤水的依赖减弱, 对深层(60-100 cm)土壤水的吸收比例增加, 高海拔相反。  View image in article
图3
庐山地区不同海拔氢氧稳定同位素组成(δ2H、δ18O)。A, 低海拔。B, 高海拔。
正文中引用本图/表的段落
对收集和低温冷凝真空抽提的样品进行同位素分析(图3)。在采集到的51个降水样品中, δ2H的范围是-116.67‰- -5.84‰, 平均值是-55.30‰; δ18O的范围是-16.46‰- -3.22‰, 平均值是-8.64‰。庐山研究区的大气降水水线为δ2H = 8.17 × δ18O + 15.25 (‰, R2 = 0.97, n = 57), 与全球降水水线(GMWL: δ2H = 8 × δ18O + 10)相比斜率变化不大, 蒸发作用不剧烈。此外, 低海拔土壤水特征值(δ2H和δ18O)随土壤深度加深而贫化, 土壤δ2H平均值由浅到深(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)分别为-52.37‰、-57.74‰、-66.49‰、-67.89‰、-68.57‰, 标准差分别为28.62‰、28.10‰、21.13‰、13.59‰、11.23‰, δ18O平均值由浅到深分别为-7.80‰、-8.60‰、-9.62‰、-9.61‰、-9.79‰, 标准差分别为3.55‰、3.45‰、2.60‰、2.23‰、1.49‰。高海拔也呈现出相同的趋势。此外, 马尾松、栓皮栎、短柄枹栎和黄山松δ2H的范围分别为-85.26‰- -28.49‰、-93.68‰- -31.70‰、-115.09‰- -16.26‰和-97.82‰- -45.16‰, δ18O的范围分别为-12.38‰- -2.54‰、-12.25‰- -4.06‰、-16.22‰- -6.45‰和-10.83‰- -5.92‰, 低海拔与高海拔土壤水δ2H的范围分别为-104.71‰- -14.87‰和-127.17‰- -14.89‰, δ18O的范围分别为-14.79‰- -1.75‰和-18.76‰- -4.63‰, 植被同位素值在土壤同位素值范围内, 且所有植被特征曲线的斜率都在土壤水分特征曲线之间。
本文的其它图/表
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