水(shui)是地球上最(zui)豐富(fu)的(de)(de)天(tian)然資源(yuan)之一，它是所有(you)生(sheng)物(wu)體的(de)(de)基本需求。水(shui)在(zai)地球上循環的(de)(de)過(guo)程(cheng)中，植(zhi)物(wu)水(shui)分吸收與(yu)蒸騰(teng)演繹著重(zhong)要的(de)(de)角色。植(zhi)物(wu)通過(guo)根系吸收水(shui)分，并(bing)將水(shui)分輸送到植(zhi)物(wu)的(de)(de)各個部位(wei)。植(zhi)物(wu)通過(guo)蒸騰(teng)作用釋放(fang)水(shui)分到大(da)氣中，形(xing)成了大(da)氣中的(de)(de)水(shui)蒸氣。

植物水(shui)分(fen)的(de)(de)來源和分(fen)配(pei)是植物生長和發育過程中(zhong)的(de)(de)重(zhong)要環節，也是相關科(ke)研的(de)(de)重(zhong)點，水(shui)同位素(su)技術成為科(ke)研過程中(zhong)十分(fen)重(zhong)要的(de)(de)一種科(ke)研手(shou)段。今(jin)天(tian)推薦給(gei)大家的(de)(de)優(you)秀文章與此(ci)相關。

利用同位素技術解析植物水分來源的不確定性

因為蒸(zheng)騰(teng)占據了(le)61%-65%的陸(lu)地生態系統蒸(zheng)散量，植物(wu)水(shui)(shui)(shui)分(fen)吸收在(zai)(zai)全(quan)球(qiu)水(shui)(shui)(shui)循環中發揮著(zhu)重(zhong)要作(zuo)(zuo)用。植物(wu)是土壤和大氣(qi)水(shui)(shui)(shui)文過程(cheng)的紐帶(dai)，這就是實施植物(wu)恢(hui)復可(ke)以(yi)改善區域環境的原因之一(yi)(yi)。在(zai)(zai)此背(bei)景下，研究植物(wu)水(shui)(shui)(shui)源劃分(fen)為如(ru)何提高(gao)植被生產力和水(shui)(shui)(shui)資源可(ke)持續管(guan)理提供重(zhong)要信息。因為植物(wu)和環境條件相互作(zuo)(zuo)用，水(shui)(shui)(shui)分(fen)吸收是一(yi)(yi)個復雜(za)的過程(cheng)，這使(shi)得(de)(de)植物(wu)水(shui)(shui)(shui)源分(fen)配(pei)變得(de)(de)復雜(za)。近幾十(shi)年(nian)來(lai)，同(tong)位素廣(guang)泛應用于植物(wu)水(shui)(shui)(shui)源劃分(fen)，因為它可(ke)以(yi)標(biao)記不同(tong)水(shui)(shui)(shui)源，且激(ji)光光譜技術使(shi)其測(ce)量更容易。然而，植物(wu)水(shui)(shui)(shui)分(fen)來(lai)源解(jie)析(xi)存在(zai)(zai)很大的不確(que)定性（如(ru)示(shi)蹤劑選擇(ze)(ze)、修正方(fang)法及混合模(mo)型選擇(ze)(ze)）。

基于此(ci)，來自西(xi)北(bei)農林科技大(da)學(xue)的(de)研(yan)究團隊以陜(shan)西(xi)省長武黃土塬區蘋果樹（18和26年樹齡(ling)）為研(yan)究對象，在6月(yue)(yue)至10月(yue)(yue)的(de)生長季(ji)節，每月(yue)(yue)采集0~6 m（20 cm間隔）的(de)土壤樣品及土壤采樣點周圍四棵蘋果樹的(de)1年生枝條（n=50），快速剝離樹皮(pi)(pi)和韌(ren)皮(pi)(pi)部以避免同(tong)位素分餾。同(tong)時收(shou)集降(jiang)水。利用全自動真空冷凝抽提系統（LI-2100，北京理加聯合科技有限公司）提取植物和土壤中的水分，并利用水同位素分析儀測定水體δ²H、δ¹⁷O、δ¹⁸O值。考慮示蹤劑、修正方法和混合模型的不確定性，選擇4種示蹤劑（²H、³H、¹⁸O、¹⁷O），2種木質部水同位素修正方法（²H-SW_excess和2H-SR_WC)和4種混合模型（IsoSource、SIAR、MixSIR和MixSIAR），產生124種組合后，量化了不同來源的不確定性。

植物水(shui)源劃(hua)分的(de)不(bu)確(que)定性分析框架。(a)考(kao)慮的(de)不(bu)確(que)定性因(yin)素；(b)不(bu)確(que)定性分析；(c)方法(fa)優化。

本研究創新點

（a）量化(hua)每個不(bu)確(que)(que)定性成分對(dui)總不(bu)確(que)(que)定性的(de)貢獻，以確(que)(que)定影響植物水(shui)源分配準確(que)(que)性的(de)主導因素；

（b）為(wei)研究植物(wu)水源分配選擇適當(dang)方法(fa)(fa)提(ti)供了框架。該研究為(wei)評估和選擇植物(wu)水源分配方法(fa)(fa)提(ti)供了技術支(zhi)持，并有助(zhu)于更好地(di)了解植物(wu)水分利用機制。

2020年(nian)降(jiang)水(a)、木質部(bu)水(b)和土壤水(c、d)同位素組成的季節變化。

(a,b)分(fen)別(bie)為不同(tong)月(yue)和不同(tong)土壤深度(du)的(de)植物水(shui)源劃分(fen)的(de)總體不確(que)定性(xing)。(c) 總體不確(que)定性(xing)的(de)細目分(fen)類，以及10月(yue)份和0-1 m土層的(de)不確(que)定性(xing)。M、T和B分(fen)別(bie)代表混合模型(xing)、示蹤劑和校正方法。

2020年生長季（a）18年生和（b）26年生蘋果樹不同層土壤水對木質部水分的相對貢獻（采用²H¹⁸O與MixSIAR模型最佳組合）。

研究結論

本研究探討了植物水分來源的不確定性及方法優化，其至關重要，但尚未得到廣泛研究。以黃土高原的蘋果樹為例，發現混合模型、示蹤劑及二者相互作用分別解釋了37%、28%和27%的不確定性，而木質部水同位素修正方法僅占總不確定性的2%。基于此，推薦了最優的示蹤劑和混合模型組合（²H¹⁸O+MixSIAR）量化植物水源。這些結果為植物水分來源解析提供了重要的方法支撐。