干旱威胁干热河谷树木存活的关键因素:叶片习性和植株高度
在全球气候变化的大背景下,森林生态系统正面临越来越频繁和严重的干旱威胁,导致全球范围内树木死亡率显著上升。已有研究表明叶片习性和植株大小在植物抗旱中起着重要作用。同时,植物群落中较高的植株密度可能导致更激烈的资源竞争,从而增加树木死亡风险。尽管大量研究探讨了干旱对森林生态系统树木死亡的影响,但对于叶片习性、植株大小、物种丰富度和多样性在干旱诱发树木死亡风险的相对重要性仍不清楚。
中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称“版纳植物园”)植物逆境生态学研究组依托元江干热河谷生态站,调查了2019年极端干旱事件前后树木的生长和死亡动态,并测定了不同物种的干旱耐受性状、水力安全阈值、叶片大小、比叶面积和木材密度等关键指标,探讨叶片习性、植株高度以及物种多样性和丰富度等因子对树木死亡风险的影响。研究结果表明:1)叶片习性显著影响存活率:落叶树种相较于常绿树种具有更低的水力安全阈值,在极端干旱条件下面临更高的死亡风险。2)植株高度与根系深度呈正相关关系,高大植物通常拥有更深的根系,能够在干旱期间更好地获取深层土壤中的水分资源,从而降低了死亡概率。3)物种多样性和丰富度影响有限:尽管生态系统中较高的物种多样性通常被认为能够增强系统稳定性,但在该研究中,群落层面的物种多样性和丰富度对个体植物死亡风险的影响微乎其微。这表明在植被稀疏的生态系统中,种内和种间资源分配的竞争压力较小,多样性可能并非决定干旱胁迫下植物存活的关键因素。
该研究为解析干旱条件下植物群落动态变化提供了新的视角,并为植被恢复工作提供了重要参考。研究表明,叶片习性和植株高度是预测干旱导致植物死亡风险的最佳指标。在未来的植被恢复项目中,应优先选择常绿树种和具有深根系的物种,特别是在半干旱和干旱地区的退化生态系统中。在应对气候变化带来的干旱威胁时,选择具有抗旱性强的物种对于提高生态系统的恢复力和稳定性至关重要。未来的研究可以进一步探索这些因素在不同生态系统中的作用机制,并开发更加精准的预测模型,为全球森林管理和?;ぬ峁┛蒲б谰荨?/span>
相关研究成果以“Leaf habit and plant height are associated with mortality risk of trees and shrubs during extreme drought in a Chinese savanna ecosystem”为题发表在学术期刊Journal of Forestry Research上。版纳植物园联合培养硕士研究生戴芳煜为论文第一作者,张树斌副研究员为论文通讯作者。该研究在数据采集和分析过程中得到了版纳植物园元江干热河谷生态站的大力支持,同时得到了国家自然科学基金、云南省中青年学术和技术带头人后备人才、版纳植物园“十四五”等项目的资助,在此表示感谢。?
图1?研究树木死亡风险和多种潜在影响因子关系的假设
图2?不同叶片习性树木死亡风险的对比及其与树木高度的关系