梭梭林退化机制与恢复策略：基于水分利用与环境胁迫的多尺度解析

针对干旱区梭梭(Haloxylon ammodendron)林退化威胁生态安全的问题，研究人员集成热扩散探针(Heat Diffusion)、同位素示踪和多环境因子监测技术，系统解析了不同退化程度梭梭林的水分利用策略与环境胁迫响应机制。研究发现净辐射(Rn)是调控梭梭蒸腾耗水的核心驱动因子，退化过程形成"根系损伤-冠层退化-风蚀加剧"恶性循环，据此提出分级恢复策略使2023年野外修复实验中梭梭存活率显著提升，为全球干旱区生态修复提供了科学范式。

　　

在全球荒漠化加剧的背景下，作为干旱区绿洲-荒漠过渡带关键固沙树种的梭梭(Haloxylon ammodendron)林正面临严重退化威胁。这种被称为"沙漠卫士"的植物不仅能固定3.2–5.6 Mg C ha^?1 yr^?1的碳，还能通过冠层截留使沙尘暴频率降低40–60%，其退化直接危及区域生态安全。然而，以往研究多聚焦单一环境胁迫因子，缺乏对气象、土壤和同位素等多尺度驱动机制的系统整合，特别是忽视了风蚀与根系暴露间的正反馈效应。

为破解这一科学难题，甘肃某研究团队在巴丹吉林沙漠南缘的民勤绿洲-荒漠过渡带展开研究。通过热扩散液流监测(Heat Diffusion Sap Flow)、稳定同位素示踪和多参数环境监测技术，首次揭示了梭梭林退化的级联机制：高温干旱胁迫下，梭梭通过减少分枝和同化枝数量降低蒸腾耗水，但冠层萎缩导致地表风蚀加剧，使浅层根系暴露受损；同位素分析显示退化梭梭依赖粗根水分修复细根，却限制了对地上部分的水分供应，形成"根系损伤-冠层退化-风蚀加剧"的恶性循环。

研究采用三项关键技术：1) 热扩散探针连续监测液流动态；2) δ²H和δ¹⁸O同位素示踪水分来源；3) 多参数气象站同步记录净辐射(Rn)、蒸汽压亏缺(VPD)等环境因子。样本来自民勤不同退化程度的梭梭林(轻度/中度/重度)，该区域2023年生长季最低降雨仅2.3 mm，最高Rn达2696.1 W·m^?2。

【Characteristics of meteorological factor variation】章显示：净辐射(Rn)在7月达峰值2696.1 W·m^?2，与温度、VPD共同构成主要胁迫因子。

【Mechanistic linkages】章揭示三条退化途径：1) Rn升高导致能量-水分失衡，当Rn>2000 W·m^?2时梭梭气孔导度下降23–37%；2) 风蚀使表层土壤流失，浅根暴露后水分获取效率降低41%；3) 同位素分馏显示退化个体将83%水分分配给根系修复，仅17%用于地上生长。

【Conclusion】提出分级恢复策略：轻度退化林采用冠层修剪优化水分分配；中度退化林去除枯枝减少无效耗水；重度退化林实施截干+沙障组合措施。2023年野外验证表明该策略使存活率提升65%，功能恢复周期缩短40%。

这项发表于《Agricultural and Forest Meteorology》的研究创新性地将植物水力功能与景观尺度环境互作耦合，不仅阐明了Rn驱动的梭梭退化多尺度机制，更建立了"表型-同位素"诊断体系。其提出的分级恢复方案为"一带一路"干旱区生态屏障建设提供了可操作性范式，对实现碳中和目标下的荒漠生态系统管理具有重要指导价值。