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PCE | 貴州大學馬尾松團隊首次揭示馬尾松干旱死亡的水分閾值

2023-07-06 16:33:12 點將科技 87

      近40年證據表明,世界范圍內的森林死亡事件與高溫和極端干旱高度相關。未來氣候變化背景下,更加頻發(fā)的高溫與干旱將嚴重威脅森林物種的存活,從而進一步影響森林生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能及碳匯潛力。因此,闡明樹木干旱死亡機制及其應對干旱的生理響應與恢復策略,對準確預測森林應對氣候變化具有重要意義。近年來樹木干旱死亡機制研究大多基于“水力失衡”和 “碳饑餓”兩個假設,揭示了水力失衡對樹木死亡的主要作用。然而,一些重要機理性問題,如水力失衡與樹木死亡的關系、死亡水分閾值、碳水過程耦合、不同器官間碳水庫存的協(xié)同等,仍探討較少,并亟待進行深入的實驗研究。

     近日,貴州大學貴州省森林資源與環(huán)境研究中心丁貴杰教授、段洪浪教授、博士生邵暢暢與國外相關學者合作在國際知名期刊《Plant, Cell & Environment》上發(fā)表了題為“Root relative water content is a potential signal for impending mortality of a subtropical conifer during extreme drought stress”的研究論文,詳細闡述了馬尾松干旱死亡的水分閾值、碳水耦合及器官間的水分協(xié)同性等問題。

馬尾松干旱死亡的水分閾值


     

    本研究以中國亞熱帶重要的人工林樹種馬尾松為對象,分別在莖木質部導水率下降50%(PLC50), 85%(PLC85)和100%( PLC100)時進行復水15天處理,測定干旱及復水過程中各器官水勢、相對含水量(RWC)與非結構性碳水化合物(NSC)、莖木質部栓塞程度以及死亡率。結果表明,馬尾松死亡的水力閾值高于PLC50,但低于PLC85。干旱至死亡點附近,根RWC相對于其他器官的RWC下降更快,體現(xiàn)了根系更大的干旱敏感性。水力失衡與整株的水分虧缺是導致馬尾松死亡的主要生理機制,而NSC可利用性對細胞水分狀態(tài)的調節(jié)作用不明顯,進一步顯示碳水過程的解耦效應。

干旱下各器官水勢、相對含水量及非結構性碳水化合物時間動態(tài)

圖1 干旱下各器官水勢、相對含水量及非結構性碳水化合物時間動態(tài).

干旱過程中植物碳水指標的相關性解析

圖2 干旱過程中植物碳水指標的相關性解析.

馬尾松干旱死亡機制總結圖

圖3 馬尾松干旱死亡機制總結圖.

評述:

    本研究首次揭示了馬尾松死亡的水分閾值,并否定了之前業(yè)界普遍認為裸子植物閾值為PLC50的論斷。根系作為馬尾松感知土壤干旱的重要器官,相對于其他器官具有更大的干旱敏感性,對馬尾松死亡點的判定具有潛在指示作用。該研究可為氣候變化及極端天氣加劇背景下馬尾松的苗木培育、人工林經營與管理以及固碳潛力評估提供重要參考。


撰稿:段洪浪;編輯:王好運


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