【摘 要】
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为明确晋西黄土区植物的水分利用规律及对半干旱区的适应策略,提高黄土地区植被建设效益,该研究对该地区典型乔灌木短期水分利用效率随环境因子的变化进行了探究.以典型乔木油松(Pinus tabuliformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及其林下灌木黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca ssepium)为研究对象,测定叶片可溶性糖稳定碳同位素比值(δ13Cleaf)与枝条渗出液稳定碳同位素比值(δ13Cbranch),使用δ13Cleaf推导计算7-10月叶片尺
【机 构】
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北京林业大学水土保持学院,北京100083;山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站,山西吉县042200
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为明确晋西黄土区植物的水分利用规律及对半干旱区的适应策略,提高黄土地区植被建设效益,该研究对该地区典型乔灌木短期水分利用效率随环境因子的变化进行了探究.以典型乔木油松(Pinus tabuliformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及其林下灌木黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca ssepium)为研究对象,测定叶片可溶性糖稳定碳同位素比值(δ13Cleaf)与枝条渗出液稳定碳同位素比值(δ13Cbranch),使用δ13Cleaf推导计算7-10月叶片尺度下植物短期水分利用效率(WUEleaf)变化趋势,使用δ13Cbranch明确植物光合作用后分馏情况,确定半干旱区植物在生长季的水分变化规律对环境因子变化的响应.结果表明:(1)7-10月4种植物δ13Cleaf总体呈现降低趋势,δ13Cbranch呈现先升高后降低趋势.δ13Cleaf在种间和生活型中均存在差异.具体表现为:灌木＞乔木,常绿乔木(油松)＞落叶乔木(刺槐).研究过程中未发现明显的碳同位素在光合作用后发生分馏的情况.(2)4种植物WUEleaf在7-8月保持稳定,9-10月逐渐升高.21.5℃、0.9 kPa、52.4％分别为WUEleaf随温度(Ta)、饱和水汽压差(VPD)、相对湿度(RH)变化的突变点,突变点之后4种植物WUEleaf均表现出稳定的变化趋势,不再随Ta、VPD、RH升高而降低.(3)WUEleaf与Ta、RH、VPD之间存在显著负相关关系,Ta通过非气孔因素,即酶的作用改变光合速率,引起WUEleaf变化.RH、VPD等水分因子则通过改变气孔开度,影响蒸腾,进而改变WUEleaf.随着土壤含水量(SWC)的升高,WUEleaf呈现先升高后降低的趋势.油松林和刺槐林在SWC分别达到15％-18％、13％-14％时,WUEleaf达到最高值.经过混合线性模型(LMM)分析得到,油松和刺槐WUEleaf主导环境因子分别为RH和VPD,黄刺玫和杠柳WUElea主导环境因子均为Ta.该研究得到了黄土地区典型乔灌木生长季水分利用效率变化的规律和主要环境影响因子,明确了黄土地区植物对气候因子变化的适应机制.
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