干熱河谷木本植物采用多種水力安全策略應(yīng)對季節(jié)性干旱
水力脆弱性分割(Vulnerability segmentation),即植物的末端器官比近端器官更容易受到干旱影響而發(fā)生氣穴化,在遭受干旱脅迫時,植物常常以犧牲樹葉和根等末端器官維持整株植物的水力安全。同時,植株在干旱條件下往往表現(xiàn)出明顯的氣孔調(diào)控(Stomatal control),氣孔的關(guān)閉能最大限度地減少植物的蒸騰失水,以維持木質(zhì)部較高的水勢。在熱帶季節(jié)性森林和薩王納生態(tài)系統(tǒng)中,季節(jié)性干旱對植物的水分利用策略將是一個較強(qiáng)的選擇壓力,從而出現(xiàn)了常綠、冬季落葉和干季落葉等物候類型的分化,三種物候類型均能適應(yīng)長期的干旱生境。然而,不同物候類型的植物在應(yīng)對干旱時是否均表現(xiàn)出脆弱性分割和氣孔調(diào)控卻并不清楚。
版納植物園元江干熱河谷生態(tài)站的張樹斌博士在張教林研究員和曹坤芳研究員的指導(dǎo)和幫助下,選擇了干熱河谷稀樹灌叢漆樹科三個不同物候類型的植物,即常綠的清香木(Pistacia weinmanniifolia),干季落葉的三葉漆(Terminthia paniculata)和冬季落葉的厚皮樹(Lannea coromandelica),比較了三個樹種的水力安全策略。結(jié)果表明:冬季落葉植物采用了避旱的水力安全策略,具有明顯的脆弱性分割和氣孔調(diào)控,在干季初期落葉,以保全可塑性較低,構(gòu)建成本較高的枝條和主干的水力安全;常綠植物具有抗氣穴化較強(qiáng)的枝條和葉片,具有強(qiáng)烈的氣孔調(diào)控作用,采用了耐旱的水力安全策略應(yīng)對季節(jié)性干旱;干季落葉植物則缺乏脆弱性分割,氣孔調(diào)控作用也較小,在干季末期犧牲部分枝條及其附著的葉片,只有在極端干旱的年份才會落光所有葉片。
在未來氣候變化的背景下,許多地方可能出現(xiàn)更為頻繁和嚴(yán)重的干旱事件。而已有的研究表明,森林樹木具有狹窄的水力安全閾值(<1 MPa),嚴(yán)重干旱事件將導(dǎo)致更大范圍的樹木死亡。我們的研究結(jié)果暗示:在大尺度范圍內(nèi),評價和預(yù)測干旱導(dǎo)致的樹木死亡時,需要考慮不同物候類型植物的水力安全策略。