PCE | 貴州大學(xué)馬尾松團(tuán)隊(duì)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(guān)。未來(lái)氣候變化背景下，更加頻發(fā)的高溫與干旱將嚴(yán)重威脅森林物種的存活，從而進(jìn)一步影響森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及碳匯潛力。因此，闡明樹木干旱死亡機(jī)制及其應(yīng)對(duì)干旱的生理響應(yīng)與恢復(fù)策略，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)森林應(yīng)對(duì)氣候變化具有重要意義。近年來(lái)樹木干旱死亡機(jī)制研究大多基于“水力失衡”和 “碳饑餓”兩個(gè)假設(shè)，揭示了水力失衡對(duì)樹木死亡的主要作用。然而，一些重要機(jī)理性問(wèn)題，如水力失衡與樹木死亡的關(guān)系、死亡水分閾值、碳水過(guò)程耦合、不同器官間碳水庫(kù)存的協(xié)同等，仍探討較少，并亟待進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)研究。
近日，貴州大學(xué)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(guó)外相關(guān)學(xué)者合作在國(guó)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(xì)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(wèn)題。
本研究以中國(guó)亞熱帶重要的人工林樹種馬尾松為對(duì)象，分別在莖木質(zhì)部導(dǎo)水率下降50%(PLC50), 85%(PLC85)和100%( PLC100)時(shí)進(jìn)行復(fù)水15天處理，測(cè)定干旱及復(fù)水過(guò)程中各器官水勢(shì)、相對(duì)含水量(RWC)與非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)、莖木質(zhì)部栓塞程度以及死亡率。結(jié)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(diǎn)附近，根RWC相對(duì)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(dǎo)致馬尾松死亡的主要生理機(jī)制，而NSC可利用性對(duì)細(xì)胞水分狀態(tài)的調(diào)節(jié)作用不明顯，進(jìn)一步顯示碳水過(guò)程的解耦效應(yīng)。
圖1 干旱下各器官水勢(shì)、相對(duì)含水量及非結(jié)構(gòu)性碳水化合物時(shí)間動(dòng)態(tài).
圖2 干旱過(guò)程中植物碳水指標(biāo)的相關(guān)性解析.
圖3 馬尾松干旱死亡機(jī)制總結(jié)圖.
評(píng)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(rèn)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(duì)于其他器官具有更大的干旱敏感性，對(duì)馬尾松死亡點(diǎn)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(yíng)與管理以及固碳潛力評(píng)估提供重要參考。
撰稿：段洪浪；編輯：王好運(yùn)
木質(zhì)部導(dǎo)水率栓塞測(cè)量
XYL’EM-Plus木質(zhì)部導(dǎo)水率與栓塞測(cè)量系統(tǒng)就是可以測(cè)量植物導(dǎo)水率和栓塞速率的一款設(shè)備。既可以用于實(shí)驗(yàn)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(yīng)單元。XYL’EM-Plus木質(zhì)部導(dǎo)水率與栓塞測(cè)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(jī)面板上有一套控制閥門，可以用來(lái)選擇水壓的高低。液晶顯示屏可以即時(shí)顯示流速、水壓和溫度。
測(cè)量原理：
XYL’EM-Plus木質(zhì)部導(dǎo)水率與栓塞測(cè)量系統(tǒng)采用參比“水壓”法，先測(cè)量一段樣品的導(dǎo)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(zhì)部導(dǎo)管中的空氣。起始導(dǎo)水率/全飽和導(dǎo)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(shì)氣穴壓力室來(lái)測(cè)量植物的脆弱曲線。脆弱曲線是表征植物隨著木質(zhì)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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