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植物水力性状决定极端干旱引起的干热河谷植物枯死率
 

干旱是全球范围内影响植物生长最常见的胁迫因子。气候模型预测本世纪全球气温升高将引发极端干旱事件的频度和强度的增加,许多森林将经历更频繁的极端干旱事件。最近几十年中,全球范围内由于干旱引发的大量森林死亡的报道引起学者和大众的广泛关注。干旱引发的植物死亡的生理机制以及未来气候变化条件下森林的响应是最近十多年来学术界一个热点研究领域。

一般认为,极端干旱引发的植物水分运输系统发生“栓塞”导致的水分运输系统崩溃,水分运输能力的下降直至完全失去传导能力是干旱引起树木死亡的重要原因。植物与水分运输相关的水力性状被寄予厚望用于预测植物极端干旱下的响应表现。然而,由于自然条件下极端干旱事件往往难以预测,许多研究多在控制条件下开展。此外,由于水力性状测定的困难,使得在先前的研究中往往涉及的物种数量较少,难以在较大尺度上探讨不同功能类群的差别。

我国西南地区由于高山引起的雨影效应和冬半年干暖的环流西风南支槽的影响,河谷地区气候干热,发育特有的“河谷型萨王纳植被”,主要分布在怒江、澜沧江、元江和金沙江的部分河谷地段,植物具有典型旱生特征。在干热河谷共存着不同的生活型和落叶习性的木本植物,为研究不同类群植物对于干旱的响应提供了良好的场所。在2015年包括我国在内的整个东南亚经历了一次强的厄尔尼诺带来的极端干旱事件,本次干旱过程中,干热河谷许多植物末梢枯死和地上部分死亡。利用这次极端干旱事件,中科院西双版纳热带植物园,广西大学林学院等机构科研人员选择了元江干热河谷40种常见的木本植物,前后三年持续监测了干旱不同阶段植物的生理功能变化、旱灾后个体的末梢枯死和地上部分死亡情况,同时,系统研究了这些植物枝条和叶片的水力性状,重点探讨了不同类群干热河谷植物的水力性状差别以及与植物在极端干旱时期植物的响应表现。结果表明,元江干热河谷植物在叶片和枝条水平均表现出很强的耐旱能力,但种间差异极大,植物叶片的落叶习性(常绿,旱季前期落叶和半落叶)而非生活型(藤本、乔木、灌木)主要驱动植物枝条和叶片水力特征的适应,相同落叶习性的不同生物型的植物多表现出驱同的适应特征。半落叶植物、灌木种类相比其他类群具有更高的枝条枯死和地上部死亡率。研究指出水力性状可以较好地预测植物在极端干旱中的表现,预测要考虑落叶习性和生活型的影响。

本研究有助于评估气候变化对干热地区木本群落物种组成和群落结构的影响,同时在今后群落的恢复和重建过程中,有针对性地进行植物种选择。相关研究结果近期发表在《生态学快报(Ecology Letters)》上(DOI: 10.1111/ele.13856)。

            极端干旱引起元江干热河谷植物枯死



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