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
近40年證據(jù)表明，世界范圍內(nèi)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。
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(diào)節(jié)作用不明顯，進一步顯示碳水過程的解耦效應。
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).
圖2 干旱過程中植物碳水指標的相關性解析.
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(jīng)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
木質部導水率栓塞測量
XYL’EM-Plus木質部導水率與栓塞測量系統(tǒng)就是可以測量植物導水率和栓塞速率的一款設備。既可以用于實驗室，也可以用于野外。配置包括手提便攜箱和1套12V的電源供應單元。XYL’EM-Plus木質部導水率與栓塞測量系統(tǒng)可以在低壓下工作（最大1米水柱），也可以在高壓下工作（典型3 bar，最大7 bar）。采用集成的水容器。主機面板上有一套控制閥門，可以用來選擇水壓的高低。液晶顯示屏可以即時顯示流速、水壓和溫度。
測量原理：
XYL’EM-Plus木質部導水率與栓塞測量系統(tǒng)采用參比“水壓”法，先測量一段樣品的導水率，然后用脫氣水在一定壓力下連續(xù)灌注樣品使之水分飽和，這種灌注排泄或溶解掉包含在栓塞木質部導管中的空氣。起始導水率/全飽和導水率的比率給出栓塞水平的定量值。
推薦：可配合1505D-EXP型便攜式植物水勢氣穴壓力室來測量植物的脆弱曲線。脆弱曲線是表征植物隨著木質部壓力的增大脅迫環(huán)境的加劇發(fā)生栓塞的脆弱程度
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