寒旱所揭示极端干旱区荒漠河岸植物根系的水力再分配功能

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所科研人员采用热比率法、通过根际区土壤水分的同步观测发现:我国极端干旱区荒漠河岸植物——胡杨和柽柳均存在水力再分配功能,填补了我国在这一区域水力再分配研究的空白。

科研人员介绍说,植物根系水力再分配(Hydraulic redistribution)是在根-土界面水势梯度驱动下,水分经由根系在土壤不同部位之间的被动运输过程。水力再分配是植物根系在长期的自然选择作用下,为了适应土壤水分的空间异质性而形成的一种特殊的生理功能,不仅能够调节植物对水分的利用,而且可以影响生态系统的地球化学循环过程。全球有超过60种植物发现了植物根系水力再分配功能。

研究表明,在典型晴天(7月20-23日),日间(07: 00-20: 30)液流速率Vs为正,夜间(20: 30-07: 00)液流速率为负,即液流向下运输,表明胡杨根系存在水力提升。在7月24日降水期间树干液流速率在日间偶尔出现负值,而侧根液流速率在白天和夜间均为负值,表明不仅存在水力提升,还有可能是一种逆向的水力提升。与胡杨不同,无论是主枝还是侧根,柽柳液流速率白天和夜间均为正。降水后,柽柳主枝出现了短暂的负值,而侧根液流速率也持续稳定在一定水平。表明根系没有向上输送水分,而主枝很有可能在向下输送水分。柽柳液流速率的变化并未给出其存在水力提升的证据,至少表明侧根不具有水力提升功能。

该研究项目受到国家自然科学基金项目(91025024;91025002)和中国科学院重点部署项目(KZZD-EW-04-05)共同资助,成果发表于Plant and Soil。

文章链接

黑河下游荒漠河岸植物胡杨(a)和柽柳(b)树干和根系液流速率,图(a)中黑色箭头表示降水

柽柳根际区(a)不同深度土壤含水量(θ)对降水事件的响应和(b)30cm土壤含水量与土壤温度(Ts)的关系

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