我組在樹木水力結構對凍融循環(huán)的響應方面取得新進展
我國森林生態(tài)系統(tǒng)樹種的長期穩(wěn)定發(fā)展對緩解全球變化至關重要,然而,在我國高緯度高海拔地區(qū),森林優(yōu)勢樹種面臨著冬季低溫凍害。諸如,幼苗越冬死亡和樹木越冬發(fā)生枯梢等現象。以往的研究主要集中在低溫對樹木組織、形成層或器官造成的直接傷害方面,對于冬季頻繁發(fā)生的凍融循環(huán)事件對樹木木質部造成的水力失敗研究較少。研究表明,凍融循環(huán)事件是造成森林樹木死亡、衰退的主要原因。
鑒于此,為了探討造成這種現象的生理生態(tài)學機制,從而為我國林業(yè)發(fā)展提供科學理論基礎。我所植物生理生態(tài)學科組郝廣友研究員、牛存洋博士研究生以我國中高緯度地區(qū)溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)勢樹種為研究對象,探討優(yōu)勢樹種水力結構特征和光合水分生理特征對凍融循環(huán)脅迫的響應機制。重點從木質部水力結構角度,研究不同功能類群樹種對凍融循環(huán)的抵抗能力,以及不同功能類群樹種對逆境脅迫環(huán)境的適應策略。重點比較了有木質部正壓力(根壓/莖壓)樹種和沒有木質部正壓力的樹種對凍融循環(huán)的響應和適應策略的差異,以及不同功能性狀之間的協(xié)同和權衡關系的差異。
結果表明,凍融循環(huán)事件(freeze-thaw cycle)可誘導枝條木質部產生大量的氣栓,造成不同功能類群樹種喪失20%~90%的導水率。環(huán)孔材具較大的導管,喪失90%左右的導水率,散孔材具有較小的導管,抵抗凍融循環(huán)脅迫的能力較強。其次,具有木質部正壓力的樹種可以有效修復冬季產生的氣穴化栓塞,導水效率顯著高于其它類群不具有修復機制的樹種。不同功能類群樹種適應凍融循環(huán)脅迫的策略存在顯著差異,有修復機制的樹種在生長季基本完全修復冬季凍融循環(huán)誘導的氣穴化栓塞,解除了凍融循環(huán)脅迫對其生長的限制。
編輯和審稿人認為,該論文從冬季木質部栓塞角度入手,研究溫帶較寒冷地區(qū)樹種水力結構方面的適應性策略,具有較高的創(chuàng)新性:"Most studies of xylem embolism focus on drought-induced embolism. This study is therefore a novel contribution to the literature"。
該研究結果以"Divergence in strategies for coping with winter embolism among co-occurring temperate tree species: the role of positive xylem pressure, wood type and tree stature"為題發(fā)表在Functional Ecology。該項目獲得國家自然科學基金(31500222)、中國科技部項目(2016YFA0600803)和中國科學院百人計劃項目(QYZDJ-SSW-DQC027)資助。
附件下載: