不同疏伐强度下黄土丘陵区刺槐林的水分利用特征

摘要

造林是生态恢复的重要措施,但由于种植密度过高,导致土壤干燥化,林木生长衰退,严重制约其生态功能的提升。疏伐是人工林改造的重要手段,水分利用特征是确定适宜疏伐密度的关键因素,但目前缺少疏伐对人工林水分利用特征影响的系统研究。基于此,以黄土丘陵区刺槐林为研究对象,设置疏伐55%(P1)、28%(P2)、16%(P3)和对照(P4)四个处理,通过0—500 cm深度的土壤水与茎秆水δ^(2)H和δ^(18)O、叶片δ^(13)C的采样分析并利用MixSIAR模型,比较了不同疏伐强度下刺槐林水分来源和水分利用效率的差异,建立了水分来源比例与叶片δ^(13)C的定量关系。结果表明:(1)疏伐样地在不同深度的土壤含水量均高于对照样地,表明疏伐对缓解土壤水分胁迫具有重要作用。(2)随着疏伐强度的增大,浅、中层(0—100 cm、100—300 cm)土壤水对刺槐的贡献比例呈增加趋势(P1:80.4%;P2:78.1%;P3:76.3%;P4:67.8%),而深层土壤水分(300—500 cm)的贡献比例相对降低,表明疏伐促进了刺槐对浅层及中层土壤水的吸收利用,减少了对深层土壤水的过度消耗。(3)疏伐样地的叶片δ^(13)C均大于对照样地,表明疏伐提高刺槐了的水分利用效率,且刺槐叶片δ^(13)C与浅层土壤水分贡献比例呈线性正相关(P<0.01),而与中深层土壤水贡献比例呈线性负相关(P<0.05)。研究结果初步反映了疏伐对刺槐林水分利用特征的影响,可为黄土高原刺槐林改造和功能提升提供科学依据,未来需开展疏伐后长时间序列的观测研究。