基于水碳同位素及植物液流信息的华北低丘林药复合系统种间水分关系的研究

种间水分关系一直是水资源紧缺地区农林复合系统的重要研究内容。核桃-菘蓝/决明子间作是我国华北低丘重要的林药复合模式，属退耕还林工程建设及农业产业结构调整的重要发展内容。本项目基于水和碳稳定同位素信息、树干液流及冠层蒸腾等生理生态指标，以单作药草园、清耕核桃园为对照，以不同组分在土壤水分利用来源及其运移过程、种间耗水特征及降水分配格局、种间水分利用效率等方面的异同变化特征为重点内容，试验研究该地区核桃-菘蓝/决明子复合系统种间水分竞争/互补关系的时空变化格局及其影响机制，为该类型林药复合系统结构优化配置及水分调控管理，提供必要的理论依据，并有望进一步补充和丰富农林复合系统及群落生态学种间关系理论、中药草植物水分生态理论。

以水和碳稳定同位素信息、植物蒸腾等为指标，在位于华北低丘山区的河南济源，试验研究株行距3m×8m核桃－菘蓝/决明子复合系统种间水分关系，旨在为该区发展农林复合系统提供理论依据。结果表明：（1）复合系统中150～250cm带距范围内的10～30cm土层为种间根系主要交错区，就根系分布而言，该范围土壤是种间水肥主要竞争区域；（2）菘蓝生长时期，由于降雨较少，属于干旱季节，复合系统中核桃树木主要利用土壤深层（30-80cm）中的水分，比例约为59.7%；决明子生长时期主要集中在7-9月份，降雨量较多，属于雨季，核桃-决明子复合系统中核桃树木主要利用土壤浅层（0-30cm）中的水分，比例约为69.9%。菘蓝和决明子均主要利用来自0-30cm浅层土壤中的水分。菘蓝生长苗期，尽管这个时期菘蓝的根系没有生长到深层土壤中，但复合系统中菘蓝有5.7%-9.7%的水分来源于土壤深层中，说明复合系统核桃具有“水力提升”作用；（3）核桃-菘蓝复合系统中，核桃和菘蓝耗水量分别占系统总耗水的41.25%-67.40%、32.60%-58.75%。 核桃-决明子复合系统中，核桃与决明子耗水量分别占系统总耗水的58.73%-64.20%、35.8%-41.27%。对比单作菘蓝，核桃-菘蓝复合系统可使菘蓝的耗水量降低45.29%、水分利用效率提高7.0%。对比单作决明子，核桃-决明子复合系统可使-决明子耗水量降低55.84%，但二者间决明子水分利用效率差异不大。对比清耕核桃园，核桃-菘蓝/决明子复合系统可使核桃耗水量降低9.8%。核桃用水高峰期在6-8月，菘蓝、决明子的用水高峰期分别在4-5月、8-9月，二者与核桃可以错开主要用水期。因此，就种间水分关系而言，在华北低山区发展该类复合模式具有可行性。