原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/4/499636.shtm
近日，中國科學院亞熱帶農業生態研究所陳洪松研究員課題組研究發現，不同于非喀斯特關鍵帶植物蒸騰水齡（反映植物水分利用的時間來源）的特征，喀斯特關鍵帶典型植物蒸騰平均水齡最小（小于30天），這與喀斯特關鍵帶復雜巖土結構主控的快速水文過程有關。
課題組通過不同氣候區的對比，發現在相對濕潤氣候區，植物蒸騰主要依賴當月降水補給的水源（約占全年水源的60%）；而在相對干旱的氣候區，植物蒸騰很大程度上依賴來自前幾個月/季節降水補給的水源。相關成果近日發表在《水資源研究》（Water Resources Research）上。
?
植物蒸騰水齡估算模型概念圖。受訪者 供圖
西南喀斯特關鍵帶具有基巖廣泛出露、土層淺薄且不連續的特點，與土層較厚的非喀斯特關鍵帶相比，同等深度范圍內的儲水能力明顯偏低，加之水分滲透性強，巖溶干旱風險高，嚴重制約該區植被的生長和可持續恢復。因此，探明植物水分利用來源是理解喀斯特關鍵帶植物對“石多土少水缺”環境適應機制關鍵。
水分來源是植物水分適應機制的核心，不同于植物水分的空間來源，植物水分的時間來源是表征植物利用何時的降水補給水源，能綜合反映植物對降水變化的適應機制。尤其是在全球氣候變化背景下，降水格局的變化如何影響植物的水分利用模式及其適應機制尚不清楚。
陳洪松課題組前期研究表明，水分來源深度直接影響喀斯特石生植物的水勢調節及干旱脆弱性。但因喀斯特關鍵帶地下復雜巖土結構和水源取樣困難的挑戰，植物水分利用的空間來源難以精確量化。從植物水分利用的時間來源角度，前期研究提出了量化植物根區水分滯留時間模型，并發現在不同關鍵帶和氣候環境下，降水在植物根區的分流現象廣泛存在。
為進一步深入研究植物對喀斯特關鍵帶復雜巖土結構及其快速水文過程的適應機制，陳洪松課題組依托環江喀斯特站植物-水分關系研究平臺，并綜合文獻數據，利用穩定同位素示蹤技術，估算了植物根區水分被降水（新水）補給的比例，基于根區新舊水比例，采用分段線性混合式水齡模型計算了植物蒸騰水齡的季節變化；對比分析了不同氣候類型下典型植物蒸騰水齡的季節動態及其影響機制。
該研究揭示了不同的關鍵帶結構通過影響植物根系深度分布和根區儲水能力來調控降水的入滲、補給和滯留時間，進而影響植物的蒸騰水齡及水分適應機制。研究表明氣候類型是影響植物蒸騰平均水齡的主要因素，但同時受根系深度的調控。此外，研究考慮了蒸發對根區水源穩定同位素的影響，解決了穩定同位素示蹤植物水分來源研究中蒸發效應的校正問題。
研究還預示喀斯特關鍵帶植物對復雜巖土結構主控的快速水文過程具有獨特的水分適應機制，但這種適應策略的植物在較長時間無降水補給條件下，可能面臨嚴重的干旱脅迫而枯亡。
該研究得到了國家自然科學基金重點基金、青年基金等項目的支持。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1029/2022WR033566
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.127136
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109107