鄂尔多斯高原3种固沙灌木水分利用效率的时空变化特征 植物生态学报    2024, 48 (9): 1180-1191.   DOI: 10.17521/cjpe.2023.0266

图1 鄂尔多斯高原3种固沙灌木叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)在时间(A)和地点(B)上的变化特征(平均值±标准误)。不同大写字母表示不同物种间δ¹³C差异显著(p < 0.05), 不同小写字母表示同种固沙植物δ¹³C在不同月份或不同地点间差异显著(p < 0.05)。

正文中引用本图/表的段落

研究区3种固沙植物7-9月份叶片δ13C范围介于-29.70‰- -24.20‰之间, 平均值为-27.59‰ ± 0.09‰ (表2)。其中北沙柳、黑沙蒿和柠条锦鸡儿叶片δ13C平均值分别为-27.27‰ ± 0.12‰、-28.52‰ ± 0.08‰和-27.00‰ ± 0.17‰。在不同月份, 黑沙蒿叶片δ13C显著低于北沙柳和柠条锦鸡儿, 且7月份时3种固沙植物δ13C值均显著高于8、9月份(图1A)。在水热梯度上, 不同类型固沙植物叶片δ13C表现出一定差异(图1B)。在3个样地, 黑沙蒿叶片δ13C均显著低于北沙柳和柠条锦鸡儿, 达拉特旗北沙柳叶片δ13C显著低于柠条锦鸡儿, 乌审旗北沙柳叶片δ13C显著高于柠条锦鸡儿, 而在靖边县北沙柳和柠条锦鸡儿叶片δ13C差异不显著(图1B)。同一固沙植物在不同水热梯度上的表现为, 北沙柳叶片δ13C在3个样地间无显著差异, 而达拉特旗黑沙蒿和柠条锦鸡儿叶片δ13C值均显著高于乌审旗和靖边样地(图1B)。多因素方差分析结果(表3)表明, 除月份和地点之间的交互作用对植物叶片δ13C的影响不显著以外, 其他因子均对植物叶片δ13C产生显著影响。其中, 物种(贡献为25.23%)和地点(贡献为16.14%)对植物叶片δ13C的影响最大, 物种和地点的交互效应影响力达到12.70%。

植物叶片碳同位素组成在较大空间尺度上表现出明显差异。已有研究表明, 不同气候带植物叶片δ13C随着纬度的增加呈增加的趋势, 即热带地区植物叶片δ13C介于-32.10‰- -31.60‰之间, 亚热带为-31.10‰- -30.50‰, 温带为-29.50‰- -26.20‰ (黄甫昭等, 2019)。Li等(2017)研究了中国各地植物叶片δ13C的空间变化特征, 发现植物叶片δ13C随纬度的增加呈先升高后降低的趋势, 且植物叶片δ13C的高值主要集中在黄土高原、青藏高原、新疆南部和内蒙古大部分地区。显然, 植物叶片δ13C的变化不仅体现在较大空间尺度的差异上, 也反映于较小尺度上的高原地理单元的差异上。本研究发现, 与大尺度上的温带叶片δ13C相比, 鄂尔多斯高原3种固沙植物δ13C介于-29.70‰- -24.20‰之间(平均值为-27.59‰ ± 0.09‰), 与已有的研究结果(黄甫昭等, 2019)相比, 低值接近。在鄂尔多斯高原风沙区, 南北空间距离只有370 km, 但即便是在较小的空间尺度上, 不同类型固沙植物叶片δ13C由南向北也表现出增加的趋势(图1), 表明在不同水热梯度上, 植物受到不同程度的干旱胁迫, 从而体现在不同类型固沙植物叶片δ13C的差异上。

本文的其它图/表

• 表1 鄂尔多斯高原研究区自然地理基本特征
  
• 表2 鄂尔多斯高原3种固沙灌木的碳稳定同位素组成(δ¹³C)和水分利用效率(WUE)
  
• 表3 物种、月份、地点对固沙植物叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)影响的多因素方差分析结果
  
• 图2 固沙植物水分利用效率(WUE)在不同时间(A)和空间(B)上的变化特征(平均值±标准误)。不同大写字母表示不同物种间WUE差异显著(p < 0.05), 不同小写字母表示同种固沙植物WUE在不同月份或不同地点间差异显著(p < 0.05)。
  
• 表4 物种、月份、地点对固沙植物叶片水分利用效率(WUE)影响的多因素方差分析结果
  
• 图3 不同类型固沙植物水分利用效率(WUE)与气温、降雨量和干旱指数(AI)之间的线性回归分析结果。A、D、G, 柠条锦鸡儿。B、E、H, 北沙柳。C、F、I, 黑沙蒿。