基于经济性状与水力性状的黄土高原刺槐林维持机制研究

Robinia pseudoacacia is one of the main species for vegetation restoration in the Loess Plateau. However, with the increase of forest age, soil desiccation under the forest is serious, it forms obvious soil drying layer, and the growth of Robinia pseudoacacia is slow and declines, which seriously affects the ecological construction achievements in the Loess Plateau. The plant functional traits which relate to CO2 and water exchange and light capture are paid close attention. It will help us to explain the environmental adaptation strategy of Robinia pseudoacacia and explore the maintenance mechanism of Robinia pseudoacacia, that combine plant leaf economic traits with hydraulic traits and study them from the perspective of carbon-water balance and hydraulic coordination. This is expected to provide a new reference for the study on the maintenance mechanism of plantation. In this study, we select Robinia pseudoacacia at different forest ages in Weibei Loess Plateau as the research object. Through the study on plant leaf economic traits and hydraulic traits, and soil factors, the difference of traits among different forest ages and the trade-off relationship between economic traits and hydraulic traits will be found. The environmental adaptation strategy and maintenance mechanism of Robinia pseudoacacia at different forest ages will be clarified by combining the changes of soil nutrients, water and other environmental factors with plant traits. This has great significance to consolidate the achievements of the ‘‘Grain for Green” project and ensure the healthy and sustainable development of regional ecological environment.

刺槐是黄土高原地区植被恢复的主要树种之一，随着林龄的增加，林下土壤干燥化严重，形成明显的土壤干层，刺槐出现生长缓慢，衰退等问题，严重影响黄土高原地区生态建设成果。与叶片CO2和水分交换及光捕获有关的植物性状最受关注，将植物叶片的经济性状与水力性状相结合，从碳-水平衡和水力协调角度阐释刺槐的环境适应策略，探明刺槐的维持机制，有望为人工林的维持机制研究提供新的借鉴。本项目以渭北黄土高原不同林龄的刺槐作为研究对象，通过对叶片经济性状和水力性状，以及土壤因子的研究，探明不同林龄之间的性状差异及这两组性状间的权衡关系，并结合土壤养分、水分等环境因子的变化，阐明不同林龄刺槐的环境适应策略及维持机制。这对于巩固退耕还林（草）建设成果，确保地区生态环境的健康持续发展具有重要意义。

刺槐是黄土高原植被恢复的主要物种之一，随林龄增加，刺槐林逐渐显现出生长缓慢、树梢枯死等问题。将植物叶片的经济性状与水力性状相结合，从碳-水平衡角度阐释刺槐的环境适应策略，有望为人工林的营造和维持提供新的借鉴。.主要研究内容包括：刻画经济性状和水力性状在不同林龄之间的变化模式；理清性状间权衡关系，明确刺槐的环境适应策略；明确经济性状、水力性状与土壤因子之间的关系，探明土壤因子对植物性状的影响，阐明刺槐的维持机制。.主要研究成果有：（1）刺槐存在叶经济谱，叶经济谱随环境和林龄改变。从永寿到安塞，刺槐从快速投资-收益向缓慢投资-收益转变。随林龄增加，永寿的刺槐有偏移快速投资-收益一端的趋势；在安塞，林龄超过30年的刺槐经济性状间的权衡策略发生了变化，刺槐趋于衰老。（2）刺槐水力性状间权衡也随林龄和环境改变。相比永寿，安塞刺槐叶片更趋于旱生性状。两个地区的刺槐水力性状均随林龄增加而向旱生渐变，安塞水力性状的旱生特征更明显。（3）刺槐叶经济与水力性状不耦合，而且这种不耦合不受环境和林龄的影响。在永寿，不同林龄刺槐采取生产对策，采取高光合速率、高叶片养分含量、大而少的气孔、高植物失膨点水势维持较高水分运输效率的适应策略。在安塞，刺槐采取保存对策，那些与抗旱、抗胁迫、维持植物水分供应有关的性状值较高。（4）土壤养分影响植物叶片的化学组分和表征植物形态结构的经济与水力性状，对表征植物生理活动的经济与水力性状影响较小。.刺槐通过叶片经济性状与水力性状的可塑性调整自身形态结构，形成最佳组合以适应林龄增长和环境变化。研究结果为黄土高原地区植被恢复过程中更好地营造刺槐林提供了科学依据。