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研究背景:深层土壤水与果树生理的隐秘联系在干旱与半干旱地区,水分利用机制是生态学与农业水文学的核心问题。黄土高原植物主要依赖土壤水生存,但气候变化下如何在干湿交替中调节吸水深度、维持光合作用与蒸腾平衡仍不清楚。以往研究多集中于浅层土壤,而深根植物的深层取水机制及其与生理过程的耦合关系仍缺乏定量证据。同时,大规模植被恢复虽改善生态,却导致深层土壤水亏损,亟需深入研究以指导水资源与生态管理。近日,西北农林科技大学团队在 Journal of Hydrology发表研究成果,揭示了苹果树在不同气候条件下的水分吸收策略与生理特性的耦合关系。(图1.研究点图及采样点的空间分布。F、A16和A22分别代表农田、树龄16年和22年的苹果园。)为什么要选择“苹果树”?1.苹果树是典型的深根型经济林代表:成熟苹果树根系可深入10–20 m,是典型的深层取水植物;2.广泛分布、区域代表性强:苹果是黄土高原最主要的经济作物之一,种植面积巨大,对区域水循环与土壤水平衡有显著影响;3.兼具生态与经济双重意义:苹果种植不仅支撑当地经济,也是生态修复的重要组成部分。(图2.2022年5月,不同土地利用类型下(A16、A22及F)20 m深度土壤剖面的土壤含水量(a);2022–2023年生长季期间的月总降水量(b)以及A16(c)和A22(d)下5–10月的月平均土壤含水量。)研究地点研究在陕西省咸阳市长武县黄土高原进行。这里是典型的雨养农业区,研究对象为两片不同树龄的苹果园:A16:树龄 16 年A22:树龄 22 年研究方法团队在 2022 年(干旱年)和 2023 年(湿润年)连续两年开展系统研究,主要方法包括:土壤采样:钻取至 20 米深,结合氢氧稳定同位素分析水分来源。枝条采样:测定木质部水分同位素,追踪苹果树实际用水深度。生理指标监测:利用便携式光合系统测定气孔导度、光合速率、蒸腾作用及叶片...
发布时间: 2026 - 03 - 02
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植被根系水分吸收在水分运移过程中发挥着重要作用,且在土壤-植物-大气界面具有多重影响,尤其是半干旱和干旱生态系统中。具有高生态可塑性的各种荒漠物种的根系水分吸收模式适应了有效水资源,从而产生了物种特异性抗旱机制。因此,测量根系活动和量化每个贡献者大小的定性和定量方法,特别是在(半)干旱地区,尚未得到广泛研究,并且仍然是当前研究工作的挑战。已有许多研究应用水稳定同位素方法研究了植物的吸水模式,但研究对象多集中在树木和灌木上,且许多文献提到干旱地区不可预测的降水事件对最常见的植物吸水模式的显著影响。基于此,在本研究中,来自中国地质科学院水文地质环境地质研究所和自然资源部地下水科学与工程重点实验室的研究团队以戟叶鹅绒藤-一种常见的荒漠共生藤本植物为研究对象,采用基于水稳定同位素的多源线性混合模型识别和量化了其在生长期的水分吸收模式,同时消除了脉冲降水事件对根系吸水显著的短期影响。旨在深入了解戟叶鹅绒藤和其他荒漠藤本物种的吸水模式,从而加深对干旱区生态水文地质循环中水分运移过程的理解,并为可持续发展以及荒漠植被的管理和维护提供科学依据。民勤县数字高程模型和河网,青土湖的相对地理位置 (即研究区,五角星)和采样位置。作者于2019年8月12日收集了降雨。并于2019年8月20日、2019年8月22日和2019年8月24日收集了3个不同地点的戟叶鹅绒藤茎部和不同层土壤(0-10 cm、10-3...
发布时间: 2022 - 08 - 04
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基于根系水稳定同位素探究旱柳枝条水与土壤水之间的同位素失配现象 【摘要】越来越多的野外研究发现了植物茎干水与其潜在水源之间的同位素失配现象。然而,同位素偏移的形成原因尚不清楚,并且不确定它们是发生在根系吸水过程还是在从根部到枝干的水分传输过程。因此,该研究以旱柳(Salix matsudana Koidz)为研究对象,通过约每三天一次的采样频率测定了土壤−根系−树木枝条连续体中各组分(如总体土壤水、移动水、地下水、根系水和树木枝条水)的稳定同位素值(δ2H和δ18O),结果表明:(1)移动水和总体土壤水的同位素值有明显的分离,但随着土层深度的增加,两者之间同位素值的差异逐渐减小;(2)根系水接近于束缚水的同位素值,但不同于总体土壤水的同位素值。总体土壤水与根系水之间的δ2H和δ18O 的最大差值分别为−8.6‰ 和−1.8‰;(3)树木枝条水仅与 100-160 cm深度的根系水同位素值相似,并且在试验期间保持稳定,表明旱柳始终利用稳定的深层水源。总体上,旱柳枝条水与其潜在水源之间的同位素失配反映了根系水和总体土壤水之间的同位素偏移,这与土壤水的异质性密切相关。该研究揭示了不同移动性的土壤水、根系水和树木枝条水同位素值之间的关系,有助于加深对根系水分吸收和运输过程的理解。【研究区域】该试验是在中国黄土高原北部六道沟小流域 (38°46′-38°51′N...
发布时间: 2022 - 01 - 28
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LICA LI-2100全自动真空冷凝抽提系统 技术文献:断陷盆地高原面典型岩溶洼地旱季土壤水氢氧同位素时空差异特征 以云南省蒙自断陷盆地东山山区典型岩溶洼地为研究区,通过野外采集土壤样品与实验室测试分析相结合的方法,运用稳定同位素技术研究旱季不同深度土壤水氢氧同位素组成,揭示区内土壤水氢氧同位素时空变化特征,为进一步研究云南断陷盆地山区土壤水分运移机制和当地农业合理利用和管理水资源提供科学依据。 结果如下:1. 土壤水δD、δ18O同位素值的变化范围分别为-128.3‰~-27.6‰和-17.5‰~2.5‰,平均值分别为-96.1‰±20.7‰和-12.3‰±3.7‰,降雨转化为土壤水和水分在土壤中重新分布时发生一定程度的氢氧同位素分馏。2. 旱季两个月份土壤水氢氧同位素组成发生变化,4月份土壤水δD、δ18O同位素平均值分别为-86.3‰±23.83‰和-10.6‰±4.3‰,显著高于2月份(δD:-106.1‰±9.5‰;δ18O:-14.1‰±1.6‰)(p<0.05),主要和4月份土壤水的蒸发作用强烈有关。3. 在空间上,坡地与洼地之间土壤水氢氧同位素组成存在差异,2月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异显著(p<0.05),洼地土壤水δD、δ18O比坡地偏轻;4月份坡地与洼地之间土壤水...
发布时间: 2020 - 02 - 07
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