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干热河谷木本植物采用多种水力安全策略应对季节性干旱

      水力脆弱性分割(Vulnerability segmentation),即植物的末端器官比近端器官更容易受到干旱影响而发生气穴化,在遭受干旱胁迫时,植物常常以牺牲树叶和根等末端器官维持整株植物的水力安全。同时,植株在干旱条件下往往表现出明显的气孔调控(Stomatal control),气孔的关闭能最大限度地减少植物的蒸腾失水,以维持木质部较高的水势。在热带季节性森林和萨王纳生态系统中,季节性干旱对植物的水分利用策略将是一个较强的选择压力,从而出现了常绿、冬季落叶和干季落叶等物候类型的分化,三种物候类型均能适应长期的干旱生境。然而,不同物候类型的植物在应对干旱时是否均表现出脆弱性分割和气孔调控却并不清楚。 

  版纳植物园元江干热河谷生态站的张树斌博士在张教林研究员和曹坤芳研究员的指导和帮助下,选择了干热河谷稀树灌丛漆树科三个不同物候类型的植物,即常绿的清香木(Pistacia weinmanniifolia),干季落叶的三叶漆(Terminthia paniculata)和冬季落叶的厚皮树(Lannea coromandelica),比较了三个树种的水力安全策略。结果表明:冬季落叶植物采用了避旱的水力安全策略,具有明显的脆弱性分割和气孔调控,在干季初期落叶,以保全可塑性较低,构建成本较高的枝条和主干的水力安全;常绿植物具有抗气穴化较强的枝条和叶片,具有强烈的气孔调控作用,采用了耐旱的水力安全策略应对季节性干旱;干季落叶植物则缺乏脆弱性分割,气孔调控作用也较小,在干季末期牺牲部分枝条及其附着的叶片,只有在极端干旱的年份才会落光所有叶片。 

  在未来气候变化的背景下,许多地方可能出现更为频繁和严重的干旱事件。而已有的研究表明,森林树木具有狭窄的水力安全阈值(<1 MPa),严重干旱事件将导致更大范围的树木死亡。我们的研究结果暗示:在大尺度范围内,评价和预测干旱导致的树木死亡时,需要考虑不同物候类型植物的水力安全策略。 

      该研究以Divergent hydraulic safety strategies in three co-occurring Anacardiaceae tree species in a Chinese savanna为题发表于Frontiers in Plant Science。该研究得到了国家重点研发计划西南生态安全格局形成机制及演变机理”第5课题西南生态系统对气候变化适应机制(2016YFC0502102-05),国家自然科学基金(31600479, 31570406, 31470470)和中国科学院西部之光项目的资助,野外工作也得到了元江干热河谷生态站的大力支持,在此一并表示感谢。
元江生态站1公顷样地内三叶漆枝条枯死
三个树种叶片和枝条P50的差值(P50leaf-stem)比较
 
 
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