近日，水土保持研究所馮浩研究員團隊連續發表題為“Phenology determines water use strategies of three economic tree species inthe semi-arid Loess Plateau of China”和題為“Precipitation dominates the transpiration of both the economic forest（Malus pumila）and ecological forest（Robiniapseudoacacia）on the LoessPlateau after about 15 years of water depletion in deep soil”的研究論文。水建學院博士生武文傑為第一作者，水保所馮浩研究員為通訊作者。
黃土高原經濟樹種不僅具有經濟效益而且對於保護脆弱的水文生態環境具有重要意義。然而，它們的用水策略及對旱地環境的生態適應性仍知之甚少。該論文利用穩定性氫、氧和碳同位素研究了桃樹、核桃樹和蘋果樹的水分利用策略。研究發現桃樹利用了較多的淺層土壤水，而核桃樹和蘋果樹在高需水時期使用了更多的深層土壤水。核桃樹在整個生長季對深層土壤水分的依賴程度更高，深層土壤水的貢獻率為46.2%，而桃樹和蘋果樹分別為26.0%和24.0%。此外，核桃樹深層土壤水分和葉片δ13C均低於桃樹和蘋果樹。研究結果表明，三種雨養經濟樹種的物候期差异影響了水源的利用。三種樹種的水分利用策略存在差异，核桃具有通過吸收深層土壤水分來減輕水分脅迫的生態可塑性，桃樹和蘋果樹具有較高的水分利用效率。本研究對評估有限水分環境下經濟樹種的水分利用特性和乾旱脅迫響應具有重要意義。
圖1桃樹、核桃樹和蘋果樹不同土層土壤水分對木質部水分相對貢獻比例的季節變化
為了比較經濟林和生態林的耗水差异，論文利用氫氧穩定同位素科技結合熱耗散探針研究了黃土高原半幹旱區經濟林蘋果樹和生態林刺槐的土壤耗水特徵及土壤乾燥對植物蒸騰的影響。研究發現蘋果樹和刺槐林都有嚴重的水分虧缺狀況，耗水速率分別為51.4mm yr–1和120.4 mm yr–1。蘋果樹和刺槐的淺層土壤水對蒸騰的貢獻率分別為68.1%和80.9%，並且它們的日蒸騰量在生長季內沒有顯著性差异。結果表明深層土壤乾燥導致深層土壤缺乏永續的根系吸水，且蒸騰的變化主要由降水引起。該研究加深了我們對深層土壤水分抽取對樹木蒸騰影響的認識，對黃土高原等水文地質條件相似地區的永續造林具有重要意義。
圖2蘋果樹和刺槐蒸騰量的日變化
該研究得到國家自然科學基金（41630860，41371233，41601222）、學校“雙一流”學科群項目、中央高校基本科研業務費及國家111計畫（B12007）等項目的資助。
論文連結：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192321004020
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192320303464