森林的土壤-植物-大氣連續(xù)體（SPAC）是陸地重要的水循環(huán)連續(xù)界面過(guò)程。本研究通過(guò)分析亞熱帶常綠闊葉林的降水、大氣水汽、土壤水、葉片水的同位素組成,探討森林SPAC系統(tǒng)水分的氫氧同位素組成特征以及植物蒸騰與葉片性狀和環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果表明:研究區(qū)大氣降水、土壤水、竹柏枝條水、竹柏葉片水和大氣水汽的δD-δ¹⁸O線(xiàn)性回歸方程分別為:δD_P=7.97δ¹⁸O_P+12.68（R²=0.97）、δD_S=4.29δ¹⁸O_S-18.62（R²=0.81）、δD_B=3.31δ¹⁸O_B-29.73（R²=0.49）、δD_L=1.49δ¹⁸O_L-10.09（R²=0.81）、δD_V=3.89δ¹⁸

【文章來(lái)源】：應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,31(09)北大核心CSCD

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降水(P)、大氣水汽(V)、土壤水(SW)及竹柏植物水δD和δ18O的關(guān)系

竹柏枝條水δDB、δ18OB和dB的平均值在雨季分別為-47.8‰、-3.9‰和-16.6‰,在旱季分別為-31.6‰、-3.3‰和-5.1‰。與旱季相比,雨季枝條水同位素較為貧化,dB值更偏負(fù)。雨季和旱季竹柏枝條水δDB-δ18OB線(xiàn)性回歸方程分別為: δDB=3.99δ18OB-32.22(R2=0.72)和δ18OB=2.59δ18OB-23.02(R2=0.73),其斜率均低于同期土壤水同位素方程的斜率。雨季竹柏枝條水δDB-δ18OB在圖1中的位置整體分布在雨季土壤水δDS-δ18OS右側(cè),表明水分在植物體內(nèi)輸送過(guò)程中可能通過(guò)韌皮部或是樹(shù)皮發(fā)生輕微蒸發(fā)或是木質(zhì)部發(fā)生輕微蒸騰,使得枝條水同位素組成比源水富集[11-12]。結(jié)合表1可以看出,由于被根系吸收利用的土壤水同位素在旱季比雨季富集,使得竹柏枝條水同位素也存在旱季比雨季富集的季節(jié)性變化特征。因此,旱季竹柏枝條水δDB-δ18OB線(xiàn)性回歸方程斜率比雨季低。竹柏的成熟期(1年、2年生葉)葉片水δDB、δ18OB和dB的平均值在雨季分別為21.3‰、24.0‰和-170.5‰,在旱季分別為6.5‰、9.3‰和-67.6‰。雨季竹柏葉片水同位素組成比旱季富集,且變化范圍更廣,dL平均值更偏負(fù)(圖1)。雨季和旱季葉片水同位素方程分別為: δDL=1.73δ18OL-21.10(R2=0.95)和δDL=2.03δ18OL-13.16(R2=0.68)。前者的斜率和截距均比后者低。研究期間,雨季和旱季采樣時(shí)間點(diǎn)的平均氣溫和相對(duì)濕度分別為30.1 ℃和52.8%及22.64 ℃和69.3%,表明高溫、低濕的環(huán)境條件更利于植物蒸騰,植物葉片水的動(dòng)力分餾作用更明顯。表1 雨季、旱季不同深度土壤水的δDS、δ18OS、dS平均值Table 1 Mean values of soil water δDS , δ18OS, and dS-excess at different depths in rainy/dry seasons (‰) 土壤深度Soil depth (cm) 雨季土壤水 Soil water in rainy season 旱季土壤水Soil water in dry season δDS δ18OS dS δDS δ18OS dS 10 -46.8±16.7 -6.0±3.7 1.4±13.1 -28.1±9.5 -1.8±4.5 -13.9±27.2 20 -49.0±12.7 -6.7±2.6 4.9±9.6 -43.2±5.4 -4.8±1.4 -4.8±6.2 40 -50.8±11.4 -7.2±2.2 6.9±9.0 -50.1±5.5 -5.7±2.2 -4.2±13.2 60 -47.7±8.8 -7.1±1.3 9.4±4.1 -43.8±7.5 -5.4±1.8 -0.9±8.0 80 -48.6±1.7 -7.3±2.0 9.8±7.0 -42.0±6.7 -5.7±1.3 3.9±5.2 100 -44.6±4.4 -6.7±1.1 9.1±5.7 -42.7±2.4 -5.3±0.9 -0.0±4.6

與枝條水類(lèi)似,旱季,灌木葉片水δDL-δ18OL在圖3中的位置基本位于喬木植物的右上方。旱季灌木葉片水δDL、δ18OL和dL平均值分別為15.4‰、15.6‰和-109.5‰,δDL-δ18OL線(xiàn)性回歸方程為: δDL=1.88δ18OL-14.00(R2=0.80)。喬木葉片水δDL、δ18OL和dL平均值分別為5.6‰、10.1‰和-75.0‰,δDL-δ18OL線(xiàn)性回歸方程為: δDL=2.30δ18OL-17.63(R2=0.67)。葉片水蒸騰線(xiàn)能反映葉片水動(dòng)力分餾效應(yīng)的強(qiáng)弱。3種灌木和3種喬木的葉片水蒸騰線(xiàn)斜率分別在1.54～2.21和2.03～3.08,說(shuō)明灌木的動(dòng)力分餾效應(yīng)比喬木明顯。除了黃絨潤(rùn)楠,另外兩種喬木的dL值明顯高于灌木。將葉片水同位素值與枝條水同位素相減可得到植物蒸騰過(guò)程的同位素富集(Δ)值。喬木和灌木葉片水富集Δ18OL平均值分別在11.5‰～19.2‰和11.3‰～17.2‰(表2)。灌木與喬木葉片水的δD和δ18O均存在顯著差異,且旱季灌木葉片水同位素組成比喬木富集,葉片水過(guò)量氘更偏負(fù),原因是在旱季灌木更傾向于吸取淺層土壤水,使進(jìn)入到灌木枝條和葉片水分的同位素比進(jìn)入到喬木的水分富集。表2 旱季不同植物枝條水δ18OB和葉片水δ18OL、dL和Δ18OL以及葉片性狀的平均值Table 2 Mean values of branch water δ18OB and leaf water δ18OL, dL, Δ18OL and leaf traits of different plants in dry season 植物種類(lèi)Plant species 枝條水δ18OB、葉片水δ18OL、dL和Δ18OL Branch water δ18OB and leaf water δ18OL, dL, Δ18OL (‰) 葉片性狀 Leaf trait δ18OB δ18OL dL Δ18OL LWC(%) WL(mol·m-2) SLA(m2·kg-1) LDMC(mg·g-1) 竹柏 P. nagi -3.3±2.6 9.3±0.6 -70.5±23.7 12.6±0.7 64.8±6.8 12.74±2.31 8.98±3.93 350.68±67.21 黃絨潤(rùn)楠 M. grijsii -1.2±1.7 17.6±2.6 -121.9±14.7 19.2±2.3 53.1±2.1 6.43±0.71 9.95±1.42 469.00±21.21 云南山茶花C. reticulate -5.5±0.7 8.7±1.7 -66.8±10.6 11.5±1.7 60.4±5.2 13.21±1.32 6.59±1.20 395.62±51.74 木犀O. fragrans -0.9±2.0 16.6±4.8 -115.5±30.7 16.9±5.0 50.4±3.3 7.44±1.17 7.84±1.59 495.98±33.08 紅枝蒲桃S. rehderianum -1.6±1.7 9.9±1.4 -74.9±9.8 11.2±1.1 61.6±4.5 6.74±0.74 13.64±2.95 384.25±45.13 簕杜鵑 B. glabra -1.2±2.7 16.1±3.3 -111.9±18.4 17.2±3.3 79.5±3.3 7.64±1.61 29.78±5.78 205.32±32.69 LWC: 葉片含水量 Leaf water content; WL: 葉片水分濃度 Leaf water concentration; SLA: 比葉面積 Specific leaf area; LDMC: 葉干物質(zhì)含量 Leaf dry matter content..

【參考文獻(xiàn)】：
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