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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 點將科技 327

       氣候變化是本世紀最大的挑戰(zhàn),通常我們認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干旱時也很脆弱。干旱造成的森林衰退可以使世界的熱帶雨林在本世紀內(nèi)從凈碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮吞荚础?/p>

      當干旱來臨,植物蒸騰速率增大,通過木質(zhì)部運輸?shù)乃痔幱谶^度的負壓下,因此產(chǎn)生“栓塞”堵塞木質(zhì)部導管,削弱植物將水從土壤輸送到光合部位的能力,嚴重時導致植物死。木本植物的干旱致死機制與其木質(zhì)部導水系統(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環(huán)境的干旱程度有關(guān)。

木質(zhì)栓塞

     因此研究團隊在研究時選擇了 8 種不同材性的木本植物作為研究對象,所選樹種都是常見的造林植物,同時具有較高的生態(tài)和經(jīng)濟價值。供試植物包括 5 個散孔材樹種(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 個環(huán)孔材樹種(槲 Q. dentata、楝 M. azedarach、野核桃 J.cathayensis)。


導水率的測定方法:采集的樣品運送到實驗室后,迅速將枝條被的切割一端浸入自來水中,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。在進行導水率測定之前,用電子卡尺測定莖段的長度和兩端的直徑。隨后連接到木質(zhì)部導水率與栓塞測量系統(tǒng) XYL’EM-Plus(Bronkhorst,Montigny-les-Cormeilles,F(xiàn)rance),用于測量液壓導水率(Kh, kg·s-1·MPa-1)。測量溶液(20 mmol·L-1 KCl + 1 mmol·L-1 CaCl2 混合溶液)流經(jīng) 0.20 μm 的濾膜,過濾雜質(zhì)后用于測量和沖刷莖段。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)下測量 莖段最大液壓導水率(Khmax,kg·s-1·MPa-1),為獲得準確的最大液壓導水率值。

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     木質(zhì)部栓塞脆弱曲線的測定:通過空氣注入法獲取木質(zhì)部脆弱曲線(VC)(Wang et al., 2014)。過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)。在確定最大液壓導水率后,將莖段放入長度約為 8 cm 的雙端壓力套中,加壓 10 min 以誘導栓塞形成。加壓結(jié)束后,將莖段從壓力套上取下,用測量最大液壓導水率(Khmax)的方法測定相應導水率(Khi;kg·s-1·MPa-1)。重復加壓 5-8 次,直到導水損失率(PLC)達到 90%這個過程中壓力以 0.2-0.5 MPa 的增量逐漸增大(不同物種可做相應調(diào)整)。導水率損失百分比計算如下:PLC = 100 ×(1 - Khi/Khmax)。在 R 中使用 fitplc 軟件包擬合 PLC 與水勢之間的脆弱性曲線通過 getPx()函數(shù)計算 P50。

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結(jié)論:

1、散孔材樹種的栓塞抗性比環(huán)孔材樹種更強

2、在跨物種水平上,環(huán)孔材樹種的比導率顯著大于散孔材樹種

3、散孔材和環(huán)孔材樹種的比導率和栓塞抗性之間存在極顯著負相關(guān)關(guān)系(P < 0.01),隨著  比導率增大木質(zhì)部栓塞抗性逐漸減小,即跨樹種水平上散孔材和環(huán)孔材樹種木質(zhì)部存在效率-安全權(quán)衡。

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