华南植物园揭示降雨季节变化对树木生理的影响

摘要: 　　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 ...

　　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，中国科学院华南植物园生态及环境科学学习中心毕业生高建国（现复旦大学博士后）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年的观测学习，以解析响应降雨季节格局改变的生理生态学机制。
　　学习结果显示，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，局部解释了与“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。
　　相关学习结果已发表在国际期刊Perspectives in Plant Ecology， Evolution and Systematics (2017， 25: 1-19)上。该学习得到了国家自然科学基金的资助。