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香蕉园“漏斗型”冠层对降水再分配和植物水分利用的影响

时间:2020-06-02  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:杨斌     打印  字体: 关闭

  植被冠层对降水进行了再分配(穿透雨、茎秆流、冠层截留),并深刻地影响着雨水在土壤层中的运移、驻留、分配、演变等过程,其中穿透雨的空间分布格局是决定土壤水分、养分循环和植物生产力的关键因子。土地利用变化改变了地表植被的冠层形态,加之受极端气候频发的叠加效应,穿透雨的空间格局势必会发生巨变。另一方面,穿透雨空间格局变化导致的土壤水分空间可利用性也将会进一步影响植物的水分获取和利用。香蕉具有超长而宽大的“漏斗型”冠层结构,其强大的汇水效应将形成香蕉园特有的生态水文效应。虽然有诸多的研究针对热带地区的降水再分配,但有关土地利用转变为农田后的穿透雨分布格局和作物水分利用的关联性研究少有报道。 

  为此,版纳植物园生态水文研究组杨斌助理研究员、张婉君博士研究生等,以香蕉种植园为研究对象,通过对降水再分配的连续观测与拆分、基于稳定同位素(δDδ18O)技术,分析了热带香蕉园冠层的降水再分配规律及植物水分利用的空间变化特征。结果表明:在0.3-33.3 mm的降雨事件中,穿透雨、茎秆流和冠层截留占降雨量的比例分别为71.8 ± 6.8%17.6 ± 3.6%10.6 ± 3.8%,其中茎秆流比例远远超过以往报道的其他类型农田,香蕉叶片下的部分滴水点穿透雨可达自然降雨的1.4-4.4倍。由于上述降水再分配的空间变异性较大,使得香蕉园内土壤水可利用性及土壤水δDδ18O的空间变异性极为显著。具体表现为,表层(0-30 cm)土壤含水量(SWC)与中层(30-50 cm)和深层(50-80 cm)差异明显。而SWC空间变异性与水分蒸发富集效应的耦合又使得土壤水δDδ18O同时出现了垂直和水平方向上的变异特征,这也为基于稳定同位素技术解析香蕉的水分来源提供了契机。模型分析表明,香蕉约72.3%的水分来源于0-30 cm表层土壤(水平方向的变化范围为8.5%-12.4%),对30-80 cm土壤水利用的变化范围可达1.7%-6.5%。这表明,香蕉园“漏斗型”的冠层结构改变了降水再分配的空间分布格局,间接影响了植物的水分吸收和利用。  

  相关结果以Effects of a funnel-shaped canopy on rainfall redistribution and plant water acquisition in a banana (Musa spp.) plantation为题,发表在期刊Soil & Tillage Research上。 

 

降水再分配、植物对土壤水分利用的空间变异

 

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