近年來(lái)，巖石水在地球關(guān)鍵帶發(fā)揮的作用受到越來(lái)越多的關(guān)注。西南喀斯特地區(qū)受地質(zhì)背景的制約，成土速度慢，土壤淺薄且不連續(xù)。另一方面，喀斯特區(qū)巖石裂隙、管道充分發(fā)育，具有區(qū)別于非喀斯特地區(qū)的表層巖溶帶，在水文調(diào)蓄等方面發(fā)揮著重要作用。團(tuán)隊(duì)前期主要基于氫氧穩(wěn)定同位素，建立根區(qū)水分與降水的關(guān)系，解析水分來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)喀斯特土石混合生境植物多吸收淺層水源，而在基巖出露生境植物依賴深層水源緩解水分脅迫（Nie et al.,2019;Ding et al.,2021;Luo et al.,2021;2023）。但目前對(duì)不同生境土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的作用機(jī)制尚不清楚，沒(méi)有從植物水分獲取和耗散連續(xù)體的角度定量分析植物對(duì)不同生境及干旱的響應(yīng)。細(xì)根和氣孔分別是植物吸水和蒸騰的重要通道，二者生理特性的變化對(duì)植物獲取和耗散水分具有極強(qiáng)的敏感性。因此，基于根系和葉片的生理特性，判斷多石少土環(huán)境下土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的作用，對(duì)全球氣候變化背景下植被恢復(fù)的可持續(xù)性評(píng)價(jià)和生態(tài)水文功能評(píng)估具有重要意義。
近期，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所陳洪松團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)期刊Plant Cell &Environment在線發(fā)表了題為Species-specific root distribution and leaf iso/anisohydric tendencies shape transpiration patterns across heterogeneous karst habitats的研究性論文，旨在通過(guò)植物生理特性揭示土壤和表層巖溶帶對(duì)植物蒸騰的作用機(jī)制。
該研究以喀斯特基巖出露生境（以下簡(jiǎn)稱石生境）為主，以臨近土石混合生境（以下簡(jiǎn)稱土生境）為對(duì)照，選擇兩種生境中共有典型代表性植物紫彈樹(shù)（Celtis biondii）和粗糠柴（Mallotus philippensis）為研究對(duì)象，其中紫彈樹(shù)為石生境優(yōu)勢(shì)種，粗糠柴為土生境優(yōu)勢(shì)種。研究發(fā)現(xiàn)，石生境中平均土壤厚度和含水量均低于土生境，土壤儲(chǔ)水量?jī)H約為土生境的70%。相應(yīng)地，粗糠柴在石生境的蒸騰量也約為土生境的74%。但紫彈樹(shù)相反，在石生境的蒸騰量是土生境的1.15倍。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，根系各參數(shù)與蒸騰量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。紫彈樹(shù)根系穿插巖石的能力較強(qiáng)，細(xì)根緊貼巖壁，在石生境更加發(fā)達(dá)，其水分獲取方式并不局限于土壤中，可通過(guò)細(xì)根直接吸收表層巖溶水。同時(shí)，紫彈樹(shù)葉片具有較大的水力面積，呈非等水勢(shì)行為，可支撐其氣孔開(kāi)放，便于獲取水分。正因如此，在極端干旱時(shí)（2022年），表層巖溶水降低了干旱對(duì)紫彈樹(shù)的影響，在石生境的蒸騰量較正常水文年僅下降11%（土生境降低25%）；而粗糠柴在兩種生境均降低30%以上。
以上研究定量解析了低土壤儲(chǔ)水環(huán)境下，喀斯特石生優(yōu)勢(shì)種能通過(guò)較強(qiáng)的根系穿插巖石能力和葉片非等水勢(shì)行為，利用表層巖溶水來(lái)緩解土壤水分不足的影響。研究結(jié)果揭示了表層巖溶水對(duì)石生生境植物的重要作用，為深入理解喀斯特植物對(duì)干旱的響應(yīng)機(jī)制提供了重要理論依據(jù)。在全球氣候變化背景下，應(yīng)當(dāng)因地制宜的優(yōu)化物種配置，促進(jìn)植被的可持續(xù)性恢復(fù)。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金、面上項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)優(yōu)秀會(huì)員的資助。
2021（正常水文年）和2022（極端干旱年）年粗糠柴與紫彈樹(shù)在石生境（RD）和土生境（SD）蒸騰月變化
粗糠柴和紫彈樹(shù)根系參數(shù)與蒸騰的相關(guān)關(guān)系
粗糠柴和紫彈樹(shù)在石生境（RD）和土生境（SD）水力面積
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