广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站
新闻公告
降雨季节变化对树木生理的影响取得研究进展
作者: 鹤山站 更新时间: 2017-07-10

全球环流模型和经验观测数据均表明未来降雨格局变得更加不均匀,很多地区呈现“干季更干、湿季更湿”,势必影响或改变森林生态系统的结构和功能。对广东鹤山30年(1985–2014)降雨数据的分析发现干季的降雨明显减少,末期的递减趋势尤甚。基于此,毕业于华南植物园生态系统生理学组的高建国博士(现为复旦大学博士后),利用鹤山站森林降水季节分配变化(Precipitation Seasonal Distribution Changes,PSDC)野外控制实验平台(图1)),对次生常绿阔叶林两个共存树种火力楠(Michelia macclurei)和木荷(Castanopsis fissa)的树木液流变化、水分利用效率、叶片和木材养分含量以及形态参数进行了2年的观测研究,以解析响应降雨季节格局改变的生理生态学机制。

研究结果显示,两树种的整树液流和内在水分利用效率(WUEi)对降雨处理表现一定的生理稳态性,树木蒸腾对水汽压亏缺(VPD)和光合有效辐射(PAR)的响应无论在干旱、春旱还是加水期均无明显的处理差异。与此相反,单位面积的叶N和P含量呈现一定的波动,特别是叶片N : P有明显的处理效应,说明降雨季节分配改变对N和P双重限制的森林生态系统的养分吸收和利用产生不利影响,进而影响森林生态系统的生物地球化学循环过程。木材的化学计量特征相比于叶片更为保守。在给定的叶片13C甄别率(≈ci/ca,胞间二氧化碳与大气二氧化碳比值),木材13C甄别率没有表现出处理或树种间的差异,说明树木的碳转移没有受到降雨季节改变的影响,部分解释了与“碳经济(Carbon economy)”相关的保守的化学计量特征。枝条边材面积:叶片面积(As:Al)与树木蒸腾对VPD的敏感性参数显著负相关,说明树木调整水力结构并结合气孔控制,实现水分利用的稳态性响应,以保持最大的水分利用。进一步的分析发现,火力楠在湿生或轻度水分胁迫下有更强的生长优势;木荷由于根系对土壤深层水分的较多利用和较强的形态可塑性,在未来降雨分配不均或干旱加剧的情形下具有竞争优势。研究结果已发表在专门刊登长文的Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics(2017, 25: 1-19)上(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S143383191630052X)。本研究得到了国家自然科学基金的资助(项目批准号: 41630752;31130011;41030638)。

图1. 本研究的试验设计(DD:干季更干、湿季更湿,ED:干季更干、延长干季,AC:对照)

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