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实验室在深根在改善旱生树种水、碳状况研究中取得新进展

依赖于树木大小或年龄(不同发育阶段)的特定死亡率分布格局对森林的结构和组成起到基础性作用,影响其地理分布的范围,决定森林的碳储存能力,并且对气候变化响应敏感。在资源丰富的条件下(如热带雨林),植物对资源的竞争通常是非对称的,如光照通常被高大的植物优先获取。而在土壤养分和水分匮乏的环境中,如干旱荒漠区,植物的竞争主要集中在根系,且地下资源竞争通常是大小对称的;在水分极度匮乏情况下,则完全依赖个体大小的对称资源分割,树木可利用资源的数量与其个体大小成比例增加。这意味着,对于荒漠区植物而言,在植物个体发育过程中,伴随生物量分配变化发生的根系维度调整(根系大小、分布和根深)可能在决定不同大小植物的存活上发挥着作用。因此理解干旱与树木个体发育阶段或大小之间的相互作用关系是一个重要的优先研究方向,个体发育过程中生物量分配变化引发的对干旱胁迫的生理响应差异和水力特征变化或许能解释与个体大小相关的树木死亡率分布格局。

针对上述问题,中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室阜康荒漠站研究团队以旱生树种梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过测定越夏生长期间不同个体大小梭梭同化枝黎明前叶水势(Ψpd)、压力容积曲线、最大气孔导度(Gs),叶绿素荧光(Fv/Fm),调查不同个体大小梭梭根系分布和根深;将越夏生长期间土壤水分状况、植物生理性状与根深相结合,分析不同大小梭梭对干旱胁迫的响应差异。研究结果表明:(1)夏季干旱胁迫显著降低了梭梭幼苗生理性状的特征值;同成年植株相比,梭梭幼苗同化枝黎明前叶水势(Ψpd)PSⅡ反应中心最大光化学效率(Fv/Fm)、饱和膨压渗透势(π100)、膨压消失点渗透势(Ψtlp)显著降低;(2) 不同大小梭梭生理性状与根深之间存在线性关系,根深决定了不同大小梭梭的水分状况(Ψpd)进而决定了越夏生长期间的其它生理性状表达(Fv/Fm、π100、Ψtlp);(3)不同大小的梭梭对干旱胁迫的响应差异是植物根系分布特征和生境相互作用的结果,根深在梭梭应对夏季干旱胁迫中起到了重要作用,根深主导根系在不同的土壤深度和空间获取水分进而决定了不同个体大小梭梭的水分状况和生理响应特征。梭梭幼苗根系发育不完全(浅根系),只能利用降水带来的有限的浅层土壤水,对干旱胁迫响应敏感。而成年梭梭植株能最大限度的利用深层土壤水分,减少表层土壤干旱对其不利影响。研究结果以Deepening Rooting Depths Improve Plant Water and Carbon Status of A Xeric Tree during Summer Drought为题,发表在Forests上。 

 

不同基茎组梭梭黎明前叶水势、最大气孔导度和光量子效率季节变化


 
 

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