PCE | 贵州大学马尾松团队首次揭示马尾松干旱死亡的水分阈值

2023-07-06 16:33:12 点将科技 56

      近40年证据表明,世界范围内的森林死亡事件与高温和极端干旱高度相关。未来气候变化背景下,更加频发的高温与干旱将严重威胁森林物种的存活,从而进一步影响森林生态系统的结构、功能及碳汇潜力。因此,阐明树木干旱死亡机制及其应对干旱的生理响应与恢复策略,对准确预测森林应对气候变化具有重要意义。近年来树木干旱死亡机制研究大多基于“水力失衡”和 “碳饥饿”两个假设,揭示了水力失衡对树木死亡的主要作用。然而,一些重要机理性问题,如水力失衡与树木死亡的关系、死亡水分阈值、碳水过程耦合、不同器官间碳水库存的协同等,仍探讨较少,并亟待进行深入的实验研究。

     近日,贵州大学贵州省森林资源与环境研究中心丁贵杰教授、段洪浪教授、博士生邵畅畅与国外相关学者合作在国际知名期刊《Plant, Cell & Environment》上发表了题为“Root relative water content is a potential signal for impending mortality of a subtropical conifer during extreme drought stress”的研究论文,详细阐述了马尾松干旱死亡的水分阈值、碳水耦合及器官间的水分协同性等问题。

马尾松干旱死亡的水分阈值


     

    本研究以中国亚热带重要的人工林树种马尾松为对象,分别在茎木质部导水率下降50%(PLC50), 85%(PLC85)和100%( PLC100)时进行复水15天处理,测定干旱及复水过程中各器官水势、相对含水量(RWC)与非结构性碳水化合物(NSC)、茎木质部栓塞程度以及死亡率。结果表明,马尾松死亡的水力阈值高于PLC50,但低于PLC85。干旱至死亡点附近,根RWC相对于其他器官的RWC下降更快,体现了根系更大的干旱敏感性。水力失衡与整株的水分亏缺是导致马尾松死亡的主要生理机制,而NSC可利用性对细胞水分状态的调节作用不明显,进一步显示碳水过程的解耦效应。

干旱下各器官水势、相对含水量及非结构性碳水化合物时间动态

图1 干旱下各器官水势、相对含水量及非结构性碳水化合物时间动态.

干旱过程中植物碳水指标的相关性解析

图2 干旱过程中植物碳水指标的相关性解析.

马尾松干旱死亡机制总结图

图3 马尾松干旱死亡机制总结图.

评述:

    本研究首次揭示了马尾松死亡的水分阈值,并否定了之前业界普遍认为裸子植物阈值为PLC50的论断。根系作为马尾松感知土壤干旱的重要器官,相对于其他器官具有更大的干旱敏感性,对马尾松死亡点的判定具有潜在指示作用。该研究可为气候变化及极端天气加剧背景下马尾松的苗木培育、人工林经营与管理以及固碳潜力评估提供重要参考。


撰稿:段洪浪;编辑:王好运


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