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在黄土高原，不当造林引发土壤干燥化和生态退化。研究人员利用稳定同位素（δ13C、δ2H 和 δ18O）探究优势物种吸水模式。结果显示不同物种吸水模式有差异且受降水影响。该研究为造林物种选择和管理提供重要依据。
在广袤的黄土高原上，一场关乎生态命运的 “绿色战役” 正在上演。曾经，为了对抗水土流失、恢复生态，大规模的造林工程如火如荼地开展起来。然而，这场看似充满希望的行动，却遭遇了意想不到的困境。由于对植物在干旱梯度上的吸水模式了解不足，不当的造林决策导致了严重的后果。土壤如同被抽干水分的海绵，变得干燥贫瘠，生态系统也逐渐失去平衡，出现了退化的迹象。许多树木生长不良，变成了 “小老树”，甚至走向死亡，这不仅让前期的努力大打折扣，还对当地生态环境造成了负面影响。
在这样严峻的形势下，探寻植物的吸水奥秘变得刻不容缓。来自国内的研究人员勇敢地迎接挑战，开启了这项意义非凡的研究。他们深知，只有搞清楚不同植物的吸水模式，才能为后续的造林工作提供科学指导，让黄土高原真正实现可持续的绿色发展。
研究人员巧妙地运用稳定同位素（δ13C、δ2H 和 δ18O）技术，结合 MixSIAR 模型，对黄土高原干旱梯度上的优势造林物种展开了深入探究。他们将目光聚焦在树木（刺槐Robinia pseudoacacia ）、灌木（如沙棘Hippophae rhamnoides、小叶锦鸡儿Caragana microphylla、油蒿Artemisia Ordosica）以及天然草本植物上，通过分析这些植物在不同降水条件下的吸水情况，试图揭开隐藏在背后的生态密码。
经过严谨的研究，一系列重要结论浮出水面。从时空差异来看，不同土壤层的吸水比例在 2015 年（较干旱）和 2016 年（较湿润）随着降水的变化而改变。在降水较少的地区，灌木从深层土壤吸收的水分比例最高；但在降水较多的地区，灌木的根系吸水深度却明显向浅层土壤转移。而在 2016 年，由于浅层土壤水分更加充足，浅层水逐渐成为树木和灌木的主要水源。这一现象表明，被研究的树木和灌木具有根据环境变化调整吸水模式的能力，展现出了强大的适应性。相比之下，天然草本植物无论在干旱还是湿润年份，都主要依赖浅层土壤水生存。
此外，研究还发现树木、灌木和草本植物叶片中的 δ13C 值与年降水量之间存在显著差异。这一数值反映出树木和灌木在叶片水平上的内在水分利用效率（WUEi）比草本植物更高，意味着在水分利用方面，树木和灌木相较于草本植物更具竞争优势。
这项研究成果发表在《CATENA》杂志上，为黄土高原乃至相似地区的造林工作指明了方向。它不仅加深了人们对植物空间用水策略的理解，还有助于指导未来造林物种的选择和管理，避免因盲目造林而带来的生态问题，为生态恢复和可持续发展提供了关键的理论支撑。
研究人员在开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：稳定同位素分析技术，通过测定植物木质部水、土壤水等的 δ13C、δ2H 和 δ18O 同位素组成，获取水分来源信息；MixSIAR 模型，用于定量分析植物从不同土壤层的吸水比例。研究样本来自黄土高原不同降水梯度区域内的树木、灌木和草本植物。
对比干旱梯度上植物的吸水模式
通过稳定同位素技术分析发现，植物木质部水的同位素组成与 0 - 300cm 土壤层的土壤水接近，表明这些土壤层是植物的主要水源。MixSIAR 模型定量结果显示，研究期间树木、灌木和草本植物具有不同的吸水模式，支持了研究假设。大多数黄土高原草本植物从浅层土壤吸收 65.9% 的水分。
结论
研究利用稳定同位素示踪结合 MixSIAR 模型，调查了干旱年份（2015 年）和湿润年份（2016 年）黄土高原干旱梯度上刺槐、柠条（C. korshinskii）、沙棘、油蒿等造林树种、灌木以及天然草本植物（如S. capillata、R. kamoji、A. gmelinil、A. tauschii和C. conifera ）的时空用水模式。结果表明，浅层土壤水的同位素组成会随着降水变化，植物的吸水模式也会相应调整。
这项研究揭示了不同植物在干旱梯度上的吸水策略，对于理解生态系统中植物与水分的相互关系具有重要意义。它让人们认识到，在进行造林活动时，必须充分考虑植物的吸水特性和环境的水分条件，合理选择造林物种，才能实现生态系统的可持续发展。同时，也为后续研究植物如何应对气候变化、优化生态系统管理提供了宝贵的参考，为黄土高原及其他类似干旱半干旱地区的生态修复工作点亮了一盏明灯。
