成都生物所在西南干旱河谷水分时空格局变化方面取得新进展

　　

土壤水分是陆地生态系统的关键因素，影响一系列生态过程，并决定生态系统的健康和可持续性，特别在干旱生态系统中。西南干旱河谷作为典型的脆弱生态系统，正面临着人类活动和自然灾害诱发的诸多生态问题，如植被退化和土壤侵蚀等。尽管在恢复上已投入了大量努力，但该地区植被恢复的效果不如预期。其中一个关键因素是土壤中较高的石砾含量（高达65%）。虽然已有研究表明石砾含量对土壤水分产生了深远影响，但其效应大小和方向尚未得出一致结论，特别是缺乏石质土中植物对土壤水分影响的认识。

鉴于此，中国科学院成都生物研究所植物功能适应与重大工程区乡土植被恢复创新团队在岷江上游干旱河谷气候背景下，开展了4个石砾含量（0%，25%，50%和75%，V V-1）和4种乡土植物物种（Artemisia vestita, Bauhinia brachycarpa, Cotinus szechuanensis和Sophora davidii）的田间控制试验，采用中子管测定了2018年至2022年间不同土层的含水量，结合土壤温度、植物特征等参数，探究石砾含量和植物种类对土壤水分的影响及潜在机制。

研究发现，石砾含量的增加使土壤水分的垂直分布模式从单峰转变为递增，并显著减少了A. vestita和B. brachycarpa下湿季与干季之间的水分差异。A. vestita下的相对水分亏缺随石砾含量增加呈降低趋势，区别于其他物种。可见，无论是石砾含量还是植物种类的差异，都显著改变了土壤水分的时空分布模式。另外，土壤水分与土壤物理性质和植物功能特征之间有着强烈的关系，主要受土壤结构、温度和根系特征的驱动。重要的是，石砾含量介导了植物对土壤水分的调节作用。

上述研究成果以“Rock fragment content mediates the plant effect on soil water content in the arid valley of southwest China”为题发表于Catena。成都生物所博士生黄龙、研究员包维楷、胡慧、青年研究员李芳兰等人参与了该研究工作。研究受国家自然科学基金（No. 32271654）、四川省自然科学基金（2024NSFSC0010）和中国铁路科技计划项目(2022KY07)的联合资助。

本研究为干旱多石地区植被恢复中物种选择提供了科学指导，并结合之前的研究成果（Huang et al., 2023）进一步完善了对石质土中水分过程的认识与见解，为生态恢复与管理提供了更全面的理论依据。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816224006118?dgcid=author

图1 A. vestita, B. brachycarpa, C. szechuanensis和S. davidii下土壤含水量沿石砾含量梯度的时空格局。

图2 土壤水分相对亏缺在各土层中不同石砾含量和季节间的差异。不同的大写字母表示同一植物的石砾含量存在显著差异。*p< 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001，NS, no significance。

图3 结构方程模型评估了对土壤含水量的直接和间接影响。蓝线和红线分别为正和负相关，BD：土壤容重；FRM，细根生物量；FRLD：细根长密度；NPO：土壤非毛管孔隙度；RBI，根分枝强度。*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001。