喀斯特碳酸鹽巖在垂直方向上經(jīng)過強烈的溶蝕作用，使得降水通過巖石的裂隙分散入滲，形成以峰叢為主的巖溶地貌。巖溶作用使得喀斯特坡面土層淺薄，持水能力較差，加之沿坡發(fā)生土壤侵蝕，導致自下而上的巖土結(jié)構(gòu)、水分過程存在很大異質(zhì)性，從而造成了濕潤氣候條件下特殊的巖溶干旱現(xiàn)象。缺水少土的惡劣生境使得生態(tài)恢復工程開展近30年后，自然植被群落仍處于演替初期階段，沿坡植被群落受土壤水分有效性的影響。團隊近期研究發(fā)現(xiàn)（Luo et al., 2023），喀斯特植物蒸騰平均水齡極短（<30天），表明植物主要依賴由近期降水補給的水源。但坡面關鍵帶的水分變化如何影響植物的蒸騰作用和水分適應性，需要深入分析群落建群種在坡面的吸水來源與蒸騰過程，明確植物沿坡面的水分利用模式，闡明植物應對坡面缺水環(huán)境的適應機制，評估植被恢復的可持續(xù)性。

　　針對以上問題，中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所陳洪松課題組依托環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站喀斯特關鍵帶平臺，于土石混合生境設置上坡和下坡兩個樣地（海拔高差約70m，水平距離約100m）。選擇典型的演替初期群落建群種鹽膚木為研究對象，其屬于演替先鋒樹種，沿坡面分布廣泛，是長期適應喀斯特環(huán)境的鄉(xiāng)土樹種的代表。前期野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鹽膚木根系在0-40cm土壤深度內(nèi)以橫向伸展為主，最長橫向伸展長度達3.5m，相近樹齡的上坡鹽膚木樹高和胸徑顯著低于下坡。本研究監(jiān)測了完整生長季內(nèi)0-300cm土壤-表層巖溶帶水分和氣象因子，分析鹽膚木水分來源和蒸騰速率，并探究沿坡蒸騰對大氣蒸發(fā)力和水分供應的響應機制。

　　研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，上坡的土壤-表層巖溶帶平均含水量為0.084~0.194m³·m^-3，僅為下坡的45.3~69.8%左右，沿坡水分供應存在顯著差異；上下坡鹽膚木植物枝條水同位素相近，lc-excess偏負，結(jié)合MixSIAR模型分析可知，沿坡面鹽膚木的吸水策略相似，均以利用0至60cm土壤水為主；上坡鹽膚木蒸騰速率和蒸騰量降低至下坡的一半左右。下坡土壤水分相對充足，植物蒸騰隨大氣蒸發(fā)需求的變化而改變，上坡水分供應限制了植物蒸騰及蒸騰對大氣蒸發(fā)需求的敏感性。本研究表明喀斯特地區(qū)自然恢復的次生植物蒸騰多依賴土壤水，且不能通過吸收深層水補償由坡位效應引起的蒸騰差異。本研究進一步揭示出土壤水分仍是影響西南喀斯特土石混合生境演替初期植被恢復的限制因子，植物在上坡通過降低蒸騰的方式適應干旱環(huán)境。

　　研究結(jié)果以Transpiration rates decline under limited moisture supply along hillslopes in a humid karst terrain為題，發(fā)表在1區(qū)Top期刊Science of the Total Environment上。研究得到國家自然科學基金重點基金（41930866）、青年基金（42107103）、中科院青促會優(yōu)秀會員[Y2022095]等項目的支持。

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坡面植物水分利用模式概念圖

不同坡位植物對各水源的利用比例

植物蒸騰對大氣蒸發(fā)需求和水分供應的響應機制