不同材性樹種枝木質部水力與解剖結構的關系

2023-09-20 09:22:25 點將科技 403

氣候變化是本世紀最大的挑戰，通常我們認為幼樹更易受干旱影響而死亡，但最近的證據表明，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從凈碳匯轉變為大型碳源。

當干旱來臨，植物蒸騰速率增大，通過木質部運輸的水分處于過度的負壓下，因此產生“栓塞”堵塞木質部導管，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部導水系統栓塞抗性密切相關，而植物木質部栓塞抗性和降水量又有很強的相關性。不同樹種栓塞抗性具有差異性，木質部栓塞抗性的變化與年均降水量和植物生長環境的干旱程度有關。

木質栓塞

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和經濟價值。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。隨后連接到木質部導水率與栓塞測量系統 XYL’EM-Plus（Bronkhorst，Montigny-les-Cormeilles，France），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 0.20 μm 的濾膜，過濾雜質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。

木質栓塞

木質部栓塞脆弱曲線的測定：通過空氣注入法獲取木質部脆弱曲線（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()函數計算 P50。

木質栓塞