【摘 要】
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植物水力性状对干旱的响应已成为全球气候变化背景下的研究热点。该研究选取了湿润的关帝山和干旱的黑茶山两种对比水分条件下的八个相同树种,测量其根-茎-叶水力性状、导管性状和形态性状,探索不同树种的水力性状对水分条件变化的响应模式及其驱动因素,并分析根、茎、叶水力性状之间的权衡关系、耦联关系和脆弱性分割机制。结果如下:(1)对同一树种而言,湿润的关帝山根、茎、叶最大导水率(Kmax)和栓塞脆弱性(P50
【基金项目】
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山西省应用基础研究项目(201801D121246); 山西省重点研发计划(201903D221051);
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植物水力性状对干旱的响应已成为全球气候变化背景下的研究热点。该研究选取了湿润的关帝山和干旱的黑茶山两种对比水分条件下的八个相同树种,测量其根-茎-叶水力性状、导管性状和形态性状,探索不同树种的水力性状对水分条件变化的响应模式及其驱动因素,并分析根、茎、叶水力性状之间的权衡关系、耦联关系和脆弱性分割机制。结果如下:(1)对同一树种而言,湿润的关帝山根、茎、叶最大导水率(Kmax)和栓塞脆弱性(P50)均高于干旱的黑茶山,对同一地区而言,从湿润的山谷到干旱的山脊,Kmax和P50均逐渐下降,且两地阔叶树种的导水率和栓塞脆弱性均大于针叶树种。以上结果表明,随着水分条件变差,根、茎、叶的水力效率均降低,水力安全性均提高,且针叶树种的抗栓塞能力均比阔叶树种更强。(2)不同树种的叶P50与导管性状的关系大于形态性状,同一树种叶δP50与形态性状变化量的关系大于导管性状变化量,根和茎的P50与导管直径和(t/b)~3均显著相关(p<0.05),根的δP50与导管直径变化量呈负相关关系,与(t/b)~3变化量呈正相关关系,但茎的δP50与两者均不相关,且阔叶树种的导管直径变化量显著大于针叶树种(p<0.05),(t/b)~3变化量显著小于针叶树种(p<0.05)。以上结果表明,不同树种叶水力性状的差别主要受叶导管性状的影响,同一树种叶水力安全性对水分条件变化的响应主要依靠叶形态性状的驱动。根和茎均会通过减小导管直径和提高导管壁抗塌陷能力的方式来提升其抗栓塞能力,但当水分条件变差时,各树种的根均主要通过提升导管壁抗塌陷能力来提高其栓塞抗性,而不同树种的茎则分别选择了不同的方式,阔叶树种侧重于调节导管直径,针叶树种侧重于调节导管壁抗塌陷能力。(3)根、茎、叶的Kmax与P50均呈负相关关系,三个器官的P50均呈正相关关系,Kmax也均呈正相关关系,三个器官的栓塞脆弱性从大到小依次为根>叶>茎,关帝山的P50leaf-branch、P50root-leaf和P50root-branch均低于黑茶山的同一树种,同一地区从山谷到山脊,三个P50差值均逐渐升高,且两地阔叶树种的P50差值均低于针叶树种。以上结果表明,根、茎、叶均存在水力效率-安全权衡关系,且三个器官之间的水力性状均存在耦联关系。根是最为脆弱的部分,且干旱生境中的植物脆弱性分割机制比湿润生境中的植物更强,针叶树种的脆弱性分割机制比阔叶树种更强。
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