不同材性樹種枝木質(zhì)部水力與解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系

2023-09-20 09:22:25 點(diǎn)將科技 273

氣候變化是本世紀(jì)最大的挑戰(zhàn)，通常我們認(rèn)為幼樹更易受干旱影響而死亡，但最近的證據(jù)表明，高大及成熟的樹木在面對(duì)干旱時(shí)也很脆弱。干旱造成的森林衰退可以使世界的熱帶雨林在本世紀(jì)內(nèi)從凈碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮吞荚础?/p>

當(dāng)干旱來(lái)臨，植物蒸騰速率增大，通過(guò)木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)乃痔幱谶^(guò)度的負(fù)壓下，因此產(chǎn)生“栓塞”堵塞木質(zhì)部導(dǎo)管，削弱植物將水從土壤輸送到光合部位的能力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致植物死。木本植物的干旱致死機(jī)制與其木質(zhì)部導(dǎo)水系統(tǒng)栓塞抗性密切相關(guān)，而植物木質(zhì)部栓塞抗性和降水量又有很強(qiáng)的相關(guān)性。不同樹種栓塞抗性具有差異性，木質(zhì)部栓塞抗性的變化與年均降水量和植物生長(zhǎng)環(huán)境的干旱程度有關(guān)。

木質(zhì)栓塞

因此研究團(tuán)隊(duì)在研究時(shí)選擇了 8 種不同材性的木本植物作為研究對(duì)象，所選樹種都是常見的造林植物，同時(shí)具有較高的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。供試植物包括 5 個(gè)散孔材樹種（白檀A. ginnala、茶條槭 S. paniculata、楓香 L. formosana、旱柳 S. matsudana、深山含笑 M. maudiae）和 3 個(gè)環(huán)孔材樹種（槲 Q. dentata、楝 M. azedarach、野核桃 J.cathayensis）。

導(dǎo)水率的測(cè)定方法：采集的樣品運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室后，迅速將枝條被的切割一端浸入自來(lái)水中，另一端緊緊包裹在不透明的塑料袋中。然后迅速在水中多次修剪樹枝，目的是剪去栓塞的莖段。而后在水下切割去除所有剩余的側(cè)枝以消除被測(cè)莖段的所有葉子。并用螺紋密封膠帶將切割產(chǎn)生的疤痕包裹，以隔絕空氣。在進(jìn)行導(dǎo)水率測(cè)定之前，用電子卡尺測(cè)定莖段的長(zhǎng)度和兩端的直徑。隨后連接到木質(zhì)部導(dǎo)水率與栓塞測(cè)量系統(tǒng) XYL’EM-Plus（Bronkhorst，Montigny-les-Cormeilles，F(xiàn)rance），用于測(cè)量液壓導(dǎo)水率（Kh, kg·s-1·MPa-1）。測(cè)量溶液（20 mmol·L-1 KCl + 1 mmol·L-1 CaCl2 混合溶液）流經(jīng) 0.20 μm 的濾膜，過(guò)濾雜質(zhì)后用于測(cè)量和沖刷莖段。莖段在高壓（120 kPa）下沖刷 20 min，以確保去除潛在栓塞，隨后在低壓（6 kPa）下測(cè)量莖段最大液壓導(dǎo)水率（Khmax，kg·s-1·MPa-1），為獲得準(zhǔn)確的最大液壓導(dǎo)水率值。

木質(zhì)栓塞

木質(zhì)部栓塞脆弱曲線的測(cè)定：通過(guò)空氣注入法獲取木質(zhì)部脆弱曲線（VC）（Wang et al., 2014）。過(guò)去的研究表明了使用此法可以獲得可靠的水力脆弱性曲線（Ennajeh et al., 2011）。在確定最大液壓導(dǎo)水率后，將莖段放入長(zhǎng)度約為 8 cm 的雙端壓力套中，加壓 10 min 以誘導(dǎo)栓塞形成。加壓結(jié)束后，將莖段從壓力套上取下，用測(cè)量最大液壓導(dǎo)水率（Khmax）的方法測(cè)定相應(yīng)導(dǎo)水率（Khi；kg·s-1·MPa-1）。重復(fù)加壓 5-8 次，直到導(dǎo)水損失率（PLC）達(dá)到 90%這個(gè)過(guò)程中壓力以 0.2-0.5 MPa 的增量逐漸增大（不同物種可做相應(yīng)調(diào)整）。導(dǎo)水率損失百分比計(jì)算如下：PLC = 100 ×（1 - Khi/Khmax）。在 R 中使用 fitplc 軟件包擬合 PLC 與水勢(shì)之間的脆弱性曲線通過(guò) getPx()函數(shù)計(jì)算 P50。

木質(zhì)栓塞