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西南喀斯特地区碳酸盐岩层具有多空隙、双层结构的特点,由于岩石裸露率高、土层浅薄,大气降水易于渗入,地表常干旱无水,水分仍然是喀斯特山区植物生长的主要限制因子。碳同位素比值常被作为水分利用效率(WUE)的可靠指标,可用来评价水分亏缺下的植物生长适宜度。本文基于稳定碳同位素技术,通过分析不同演替阶段(灌草地、灌丛、次生林)喀斯特典型植物叶片δ13C值的差异,探讨了季节性降雨差异对植物水分利用状况的影响,阐明了连片裸岩及其临近浅薄土层两种典型生境植物的水分适应特征,结合喀斯特植物抗旱特征的分析,弄清了植物叶片δ13C值的差异因为。主要研究结论如下:
(1)旱季整体植物叶片δ13C值显著高于雨季(P<0.05),即旱季植物能通过增大WUE来抑制蒸腾耗水,雨季则以低WUE迅速生长。旱季植物的平均WUE高于雨季和全年整个生长季的平均WUE。季节性降雨差异对浅根系灌木和草本植物叶片δ13C值的影响较大,而对深根系乔木的影响较小；降雨量差异对灌草丛和次生林植物叶片δ13C值的影响大于对灌丛植物的影响。不同演替阶段整体植物叶片δ13C值在雨季差异不大,旱季为灌丛>灌草地、次生林(P<0.05)。旱季灌丛灌木和草本植物δ13C值显著高于灌草地和次生林(P<0.05),其它生活型植物也表现出灌丛值稍高的趋势,但差异不显著。
(2)生境条件的差异(连片裸岩及其临近浅薄土层)对灌木叶片δ13C值的影响大于乔木。结合不同坡位和地质背景的对比结果,发现环境条件对雨季植物叶片δ13C值的影响小于旱季,对乔木和深根系灌木的影响小于对浅根系灌木和草本植物的影响。
(3)不同生活型或者同一生活型部分植物间叶片δ13C值均有显著差异存在,说明生活型对植物平均WUE的大小不起决定作用。植物的瞬时删及叶片δ13C值均为旱季显著高于雨季。说明瞬时WUE可以解释植物平均WUE季节性差异原因。但叶片δ13C值高的植物其瞬时WUE不一定高于叶片δ13C值低的植物,显示了瞬时WUE与平均WUE并非完全相关。