近日，我校喀斯特研究院熊康宁教授作为通讯作者指导博士研究生蔡路路共同在生态环境领域国际Top期刊Science of the Total Environment (IF=10.753)在线发表题为“Seasonal variations of plant water use in the karst desertification control”的研究论文。

 

了解植物的用水特征对于森林水资源管理和植被恢复的可持续性至关重要。中国西南喀斯特石漠化地区植被恢复计划已经实施二十几年，生态修复取得显著成效。然而，人们对恢复植物的水分利用特征仍然知之甚少。该论文利用稳定同位素（δ²H、δ¹⁸O和δ¹³C）结合MixSIAR模型，研究了四种木本植物（花椒、核桃、枇杷和金银花）的吸水模式和水分利用效率。

中国西南喀斯特石漠化植被恢复显著改善了区域生态系统服务。然而，气候变化导致极端干旱频发对石漠化治理生态系统的可持续构成挑战。研究石漠化恢复区的植物在地下裂隙发达的生境下水分利用特征，对于理解它们在水土资源匮乏的环境下如何生存，以及预测植被对区域水分变化的响应至关重要。此外，目前关于石漠化恢复植物的水分利用特征季节变化尚不清楚，这会限制人们对植物生存机制的理解。因此，在气候变化背景下，研究喀斯特石漠化治理中植物的水分利用特征，对于植被恢复和森林水资源管理具有重要意义。

这项研究结果表明，石漠化恢复植物以灵活的吸水模式应对土壤水分季节变化。在生长季，四种植物水分利用来源存在差异，表明出现了水文生态位分离，这是植被共生的关键。整个研究期间，地下水对植被的贡献最低（9.39%~16.25%），裂隙土壤水贡献最高（39.74%~64.71%）。其中，与乔木相比，灌木和藤本植物更依赖裂隙土壤水（50.52%-64.71%）。另外，植物叶片δ¹³C表现为旱季高于雨季，常绿灌木（-27.94‰）相比其它树种（-30.48‰~-29.04‰）有更高的水分利用效率。四种植物的水分利用效率均出现季节性变化，并且受到由土壤水分引起的水源转换的影响。这些结果表明，裂隙土壤水是喀斯特石漠化恢复植物重要的水源，水分利用特征的季节变化受到物种水平的吸水模式和用水策略的影响。地表水缺乏是限制喀斯特植被恢复的重要因素，物种的科学选择是关键。在植被恢复选择物种时，要根据植被水分利用策略和水分利用效率合理搭配，优化空间配置以最大限度使用有限的水资源。这项研究为喀斯特脆弱生态系统的植物水分利用来源研究提供了新的视角，为植被恢复和水资源管理提供了参考。

 

不同水源对植被贡献率季节变化

 

观测期间所有季节平均根系吸水模式示意图

 

四种植被的叶片δ¹³C值的季节变化

该文通讯作者为熊康宁教授，第一作者系熊康宁教授指导的2021级博士研究生蔡路路。该研究获得了贵州省科技计划重大专项（黔科合平台人才[2017] 5411）、全国高等学校学科创新引智计划项目（D17016)、国家自然科学基金（No. 42201013）、贵州省教育厅高等学校科学研究项目（青年项目）（黔教技[2022]131号）和贵州师范大学学术新苗基金项目（黔师新苗[2021]B01号）的联合资助。

全文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163778

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