研究背景
喀斯特地区土层浅薄、基岩裸露，地下水分在不同土层和岩石裂隙中的分布高度不均，水分供应已成为制约植被恢复与长期稳定的重要因素。石灰岩与白云岩在风化程度、土层厚度和裂隙结构等方面存在明显差异，可能进一步影响植物的根系吸水、木质部输水及叶片耗水过程。然而，现有研究多聚焦于气候或植被类型对植物水分利用的影响，对于岩性如何通过改变水源供给格局，系统性驱动根系吸水、木质部传导与叶片蒸腾这一完整连续体的水分策略重塑，仍缺乏定量认识。
针对这一问题，中国科学院亚热带农业生态研究所陈洪松老师团队，以西南喀斯特石灰岩和白云岩生境中五种共有乡土树种为对象，通过稳定同位素示踪、栓塞脆弱性曲线等技术，系统测定了根系吸水来源、木质部水力性状及叶片C/O同位素。其结果为喀斯特异质生境植被修复提供了理论依据。该成果发表于《Tree Physiology》。
图1.水力特性、喀斯特生态系统、稳定同位素、气孔调节、水源。
研究方法
研究在广西壮族自治区西北部的两个小型流域的石灰岩和白云岩小流域开展。在两种岩性生境中分别设置4个20 m×20 m样地，共8个样地。选取同时分布于石灰岩和白云岩生境中的5种常见落叶树种，包括盐肤木、菜豆树、南酸枣、任豆和香椿，以减少树种组成差异对研究结果的干扰；
监测指标：土壤含水量、土壤水δD和δ¹⁸O、木质部水δD和δ¹⁸O、不同土层水源贡献比例、植物主要吸水深度、木质部水势、导水率、木材密度，以及叶片δ¹³C和δ¹⁸O等；
值得一提的是，科研人员采用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）提取土壤水和木质部水。该设备采用超低压真空蒸馏冷冻的原理，不仅能高效获取土壤水，而且可严格控制提取过程、避免蒸发引发的同位素分馏，确保氢氧同位素分析结果的准确性；
数据分析：采用MixSIAR模型估算不同土层的水源贡献，并通过方差分析、回归分析及线性混合模型，比较不同岩性和树种间的差异，解析根—木质部—叶片水分性状之间的协同与权衡关系；
图2.各物种利用水源的平均比例（±标准差）：（a）雨季；（b）旱季。
图3.石灰岩和白云岩人工林中各树种末端枝条的空化脆弱性曲线。
图4.石灰岩和白云岩人工林叶片同位素值的季节性变化：(a) δ¹³C 和 (b) δ¹⁸O (± SD)。
图5.根-木质部-叶连续体中关键植物水分利用性状之间的相关性。
研究结果
石灰岩树木主要利用深层土壤水，白云岩树木则更多依赖浅层水源，且这种差异主要由岩性而非树种决定；
石灰岩植物偏向高效输水，白云岩植物则通过提高木材密度和抗栓塞能力增强水力安全性；
白云岩植物采取高水分利用效率、强气孔调节的保守策略，而石灰岩植物的气孔调节较宽松、耗水能力更强；
依赖浅层水源的植物水力安全性更高，而利用深层水源的植物气孔限制更弱，进而形成石灰岩生境的“获取型”策略和白云岩生境的“保守型”策略；
结语
从一块岩石到一片森林，基岩看似沉默，却深刻影响着植物如何寻找、输送和节约每一滴水。石灰岩与白云岩生境中形成的不同用水策略也提醒我们，喀斯特地区的植被恢复不能只看树种，更要读懂脚下的岩土条件。随着长期观测和极端干旱研究的深入，人们将进一步认识这些策略在气候变化中的稳定性，为不同岩性区域选择更合适的树种，让恢复后的森林真正“扎得住、活得久”。
发表期刊：Tree Physiology【影响因子：4.0】
研究单位：中国科学院亚热带农业研究所、中国科学院广西喀斯特生态过程与服务重点实验室等
研究地点：中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站
使用设备：LI-2100全自动真空冷凝抽提系统
DOI：https://doi.org/10.1093/treephys/tpag013