北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

日期: 2026-03-02
浏览次数: 151

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

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。

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(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。

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(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、蒸腾作用及叶片水势。

同位素水分提取:在该研究中,科研团队采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统(北京理加联合科技有限公司),对土壤和植物木质部中的液态水进行提取,该系统能在高温(130°C)下高效(>98%)提取样品中水分,确保水同位素信号的真实性,是该研究准确识别“苹果树取水深度”的核心设备。

模型分析:使用 MixSIAR 贝叶斯混合模型,定量计算不同深度土壤水的贡献比例。

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图3.2022年5月,A16与A22下20 m深度范围内土壤水的δ²H和δ¹⁸O垂直分布(a、b);2022–2023年两个生长季(5–10月)期间,A16(c、e)和A22(d、f)土壤水稳定同位素的垂直分布。)

(表1.连续两个生长季期间木质部水中δ¹⁸O和校正后δ²H的数值。)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图4.2022年和2023年两个苹果园土壤水与木质部水中δ¹⁸O与δ²H的交叉散点图。LMWL表示当地大气降水,SWL(土壤水线)表示土壤水稳定同位素的拟合线。)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展 

(图5.2022–2023年两个生长季期间,A16与A22下光合速率(a)、蒸腾速率(b)、气孔导度(c)、胞内CO₂浓度(d)、蒸气压亏缺(e)及固有水分利用效率(f)的季节变化)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图6.2022–2023年连续两个生长季期间,A16与A22下叶片清晨水势(ψpd,a)、正午水势(ψmd,b)、水势梯度Δψ(c)的季节变化,以及清晨与正午叶片水势的相关关系(A16:d;A22:e)。图a–c采用相同图例(见a)。)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图7.2022年和2023年生长季期间,A16(a)和A22(b)下不同水源比例的季节变化。)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图8.主成分分析(PCA)展示了温度(T)、降水量(P)、清晨叶片水势(ψpd)、正午叶片水势(ψmd)、水势梯度(Δψ)、蒸腾速率(E)、浅层土壤水(SSW)潜在贡献率以及深层土壤水(DSW)潜在贡献率在A16与A22下的关系。)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图9.2022年和2023年两个生长季期间,A16与A22下气孔导度(gs)与气温之间的关系。)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图10.连续两个生长季期间,A16(a)和A22(b)下0–6 m土壤水比例与光合速率(A)之间的关系;以及A16(c)和A22(d)下6 m以下土壤水比例与光合速率(A)之间的关系。)

LI-2100 | 黄土区苹果树水分吸收研究新进展

(图11.(s1).2022-2023年生长季A16和A22下叶面积指数(LAI)的季节性变化;(s2).A16(a)和A22(b)生长期间气孔导度(gs)与净光合速率(A)的关系;(s3).A16和A22条件下浅层土壤含水量与∆ψ(a)/ψmd(b)的关系;(s4).A16(a)和A22(b)下细根长度密度(<2 mm)的垂直分布;(s5).2022年和2023年两个生长季水汽压差的动态变化;(s6).2022年和2023年两个生长季的日降雨量、平均气温、相对湿度和净辐射的变化。)

研究结果:苹果树的生存智慧与生态警示

· 干旱年(2022):苹果树主要依赖深层土壤水(>6 米),比例高达 67%,以维持较高的气孔导度和光合作用。

· 湿润年(2023):浅层水利用率显著提升(深层水比例降至 39%),展现出“浅水优先”的策略。

· 树龄差异:老龄果树(22 年)比年轻果树(16 年)更依赖深层水,因其根系分布更深、叶面积指数更大。

· 调节机制:苹果树表现出典型的“异水势调节”特征,在干旱条件下仍维持气孔开放,通过消耗深层水缓解光合速率下降。

研究启示:可持续发展之路何在?

借助 LI-2100 全自动真空冷凝抽提系统的高效水分提取与同位素精密分析,研究揭示了苹果树在不同土层深度上的用水策略。结果表明,苹果树在干旱期主要依靠深层土壤水维持光合作用与蒸腾活动,而这部分水分在树木生命周期内几乎无法得到补给。

这意味着,若长期高密度种植或过度依赖深根吸水,将加剧深层“干层”的形成,威胁果园生态平衡。未来,应通过优化树龄结构、合理修剪、覆盖保墒与集雨入渗等措施,降低深层水消耗,促进苹果园的水分可持续利用与生态安全。

发表期刊:Journal of Hydrology【影响因子:6.3】

研究单位:西北农林科技大学资源与环境学院,黄土高原土壤侵蚀与旱作农业国家重点实验室

研究地点:陕西省长武县

使用设备:LI-2100全自动真空冷凝抽提系统

 


News / 相关新闻 More
2026 - 11 - 02
研究背景河流和溪流是大气甲烷(CH₄)的重要来源。已有研究发现,源头河流通常具有较高的CH₄排放强度,是河流CH₄排放的重要热点。但在高海拔冰冻圈地区,这一规律是否依然适用?受低温和有机碳底物匮乏等因素影响,该区域的CH₄过程可能受到限制。与此同时,冰川融水的持续输入也可能进一步改变河流的CH₄排放特征。那么,冰川融水究竟如何影响河流CH₄排放?其背后的作用机制又是什么?针对这一问题,兰州大学高坛光老师团队以青藏高原北部黑河上游为研究区域,通过2020—2023年连续观测,系统分析了冰川补给河流与非冰川补给河流的CH₄排放特征,并进一步探讨冰川融水对河流CH₄排放的调控机制。图1. (a) 研究区域概况。(b) 在三次不同的野外考察期间,使用浮动气室法进行气体采样的现场照片。研究方法实验设计:研究以青藏高原北缘黑河上游为研究区域。2020—202年,在该研究区域上游设置25个采样点(冰川补...
2026 - 10 - 26
研究背景漂流木在海岸生态系统中扮演着重要角色,既能拦截泥沙、保护沙丘,也能为动物栖息和植被生长提供条件。然而,漂流木常因影响海滩景观而被清理,因此,如何准确识别其分布,成为海岸带生态监测与管理的重要课题。遥感技术为地表材料识别与海岸环境监测提供了有效手段。无人机凭借高空间分辨率和灵活的采集方式,为海滩精细化调查创造了条件,但目前漂流木遥感研究仍主要集中于河流、湖泊等环境,针对海滩场景的高光谱识别研究相对有限。针对这一问题,法国佩皮尼昂大学CEFREM研究团队结合地面光谱测量与无人机高光谱影像,分析漂流木与其他地表材料的光谱差异,并比较多种分类算法的识别表现,为高光谱技术应用于海滩漂流木监测提供了研究依据。图1.研究区域的地理位置、漂流木堆积物的详细测绘图,以及本研究部分内容所用裁剪图像的范围界定。此外,还包括漂流木与芦竹样方照片,以及背景中可见的自然海滩漂浮物堆积线。研究方法研究区域:本研...
2026 - 10 - 26
研究背景真菌病原可通过侵染植物组织、损害光合作用和养分吸收,降低草地生产力。放牧是影响草地生态系统的重要人为活动,既可能通过移除染病组织抑制病害,也可能因造成组织损伤、改变宿主组成和土壤养分而增加感染风险。然而,现有研究主要关注地上叶部病害,对土壤这一潜在病原库及其与叶部病害的联系认识不足。不同放牧强度如何影响土壤病原真菌,并进一步关联植物群落叶部病害,仍缺乏试验证据。为此,兰州大学与青海大学研究团队依托青藏高原高寒草甸连续开展8年的放牧试验,结合叶部病害调查、土壤真菌分析和土壤养分测定,系统评估不同放牧强度对土壤病原真菌与植物群落叶部病害的影响,进一步解析二者的关联及潜在作用机制。相关成果发表于 《Frontiers in Plant Science》。图1.两种优势物种:矮嵩草和旱生苔草的叶斑症状及菌落形态。(a, d)田间症状;(b, e)在PDA培养基上23°C培养7天后...
2026 - 09 - 24
研究背景在干旱荒漠绿洲地区,农业生产与生态系统稳定高度依赖有限的水资源。农田防护林在防风固沙、改善田间微气候的同时,也会与林缘作物竞争水分,改变邻近农田的土壤水分分布。现有研究多以土壤含水量评价这种影响,对林木与作物取水来源及其重叠程度的认识仍不充分,也难以解释水分竞争下的土壤微生物功能变化。不同林带结构如何改变作物取水来源,并影响微生物的渗透调节与碳代谢,仍有待明确。为此,北京林业大学肖辉杰老师团队以新疆杨—玉米复合系统为对象,结合氢氧稳定同位素示踪与宏基因组测序,比较不同林龄和行数配置下的水分竞争格局,分析其与土壤微生物功能变化的关系,为干旱区农田防护林配置及水分管理提供科学依据。相关研究发表于《Applied Soil Ecology》。图1.a) 利用无人机(UAV)拍摄的试验样地航拍图,展示了每种样地类型(A–F)的四个重复之一。b) 展示各样地内采样点与样线布局的示意图。c) ...
【关闭窗口】【打印】
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910124070  010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 



 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开