地环所在黄土高原人工林地和自然草地的土壤水—植物水同位素分析方面取得新进展
发布时间：2021-02-23
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自1950年以来，黄土高原实施了一系列的植被恢复工程，其中自然草地恢复和人工造林恢复是黄土高原生态治理最重要的两种植被恢复模式。然而，这两种植被恢复模式如何影响土壤水—植物水之间相互作用的关系这一关键问题一直尚未报道。针对该科学问题，中科院地球环境研究所刘金召副研究员联合金钊研究员和南京地理与湖泊研究所吴华武副研究员，将黄土高原中部南小河沟自然草地恢复（董庄沟）和人工造林恢复（杨家沟）对比小流域中的禾本科植物作为研究对象：董庄沟（1.15 km2）自1954年开始实施草地封育政策，现已形成天然的自然草地生态系统；杨家沟（0.87 km2）自1954-1958年实施人工造林措施，现已形成人工森林生态系统（图 1）。采用氢和氧稳定同位素（δ2H 和δ18O）技术对两个小流域不同坡向的土壤水、根系水和叶片水进行连续测定。结果表明：两个流域的植物根系水和叶片水都可以很好地记录土壤水和降雨的同位素变化，主要受到温度的控制；自然恢复流域的草本科植物相比人工林地的草本科植物具有更大的土壤蒸发作用，而禾本科植物蒸腾作用在两个流域差异不显著（图 2）；某些月份的植物根系水和土壤水之间存在偏差，暗示根系水吸收可能存在分馏，或者存在其他的水源（例如，露水等）。该研究有助于深入理解黄土高原两种不同植被恢复模式下水文循环的差异。
图 1 黄土高原中部南小河沟自然草地恢复（董庄沟）和人工造林恢复（杨家沟）。其中两个小流域照片来自Jin et al., 2014。
图 2 降雨、土壤水、根系水和叶片水δ2H 和δ18O值的关系图：杨家沟（a）和董庄沟（b）。
该研究成果近期在线发表于国际期刊《Agricultural Water Management》，该研究得到中国科学院和国家自然科学基金委的共同资助。
详文详见：Liu JZ, Wu HW, Cheng Y, Jin Z, Hu J (2021). Stable isotope analysis of soil and plant water in a pair of natural grassland and understory of planted forestland on the Chinese Loess Plateau. Agricultural Water Management 249, 106800.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.106800
