林业科学

作者：叶琳峰1,李彦1,2,3,王忠媛1,2,3,陆世通1,潘天天1,陈森1,谢江波1,2,3,*

单位：1. 浙江农林大学 省部共建亚热带森林培育国家重点实验室 杭州 3113002. 中国科学院新疆生态与地理研究所 荒漠与绿洲生态国家重点实验室 乌鲁木齐 8300113. 浙江农林大学林业与生物技术学院 杭州 311300

关键词：马尾松,日本五针松,湿地松,木质部结构,效率-安全权衡,栓塞,脆弱曲线,导水率

基金：国家自然科学基金项目(31770651);国家自然科学基金项目(41730638);国家自然科学基金项目(31901280);荒漠与绿洲生态国家重点实验室开放基金

目的: 干旱导致的树木衰退甚至死亡并不局限于干旱地区，湿润区树木干旱适应能力弱，更易因水力失效而死亡。建立湿润区树木器官水平上的木质部结构与水力功能性状（包括输水效率和安全）的数量关系，是解答湿润区树木干旱致死机制的关键。方法: 以湿润地区马尾松、日本五针松和湿地松为对象，测定其枝条、根的木质部水力功能性状（导水率与栓塞抗性）和结构性状（管胞、纹孔特征等）。结合已发表的其他松属树种相关数据，检验了松属枝条与根的水力效率-水力安全权衡；定量分析了木质部输水效率（Ks，单位边材面积的导水率）和栓塞抗性（P50，导水率损失50%时的木质部水势）的结构基础。结果: 1）对所研究的松属3个种，根比导率（Ksr，根单位边材面积的导水率）>枝条比导率（Kss，枝条单位边材面积的导水率），根P50 > 枝条P50；Kss与Ksr正相关，枝条P50与根P50也呈正相关；3个种均属低效率低安全性树种。2）相关分析表明：Kss与枝条P50负相关，枝条存在效率-安全权衡；Ksr与根P50的决定系数接近0（R2=0.01，P=0.94），即根无效率-安全权衡。这种功能权衡关系由其解剖结构决定：Kss与枝条P50对结构的需求趋异（枝条有效率-安全权衡），而Ksr与根P50对结构的需求趋同（根无效率-安全权衡）。3）冗余分析表明，枝条纹孔膜面积对Kss解释度最高，枝条纹孔塞面积对枝条P50解释度最高；根木材密度对Ksr解释度最高，根塞缘面积对根P50解释度最高。结论: 枝条和根的输水效率、栓塞抗性主要由木质部结构决定，其中纹孔结构影响最大，木材密度与管胞壁厚度次之。马尾松、日本五针松和湿地松的枝条存在效率-安全权衡，而根不存在这种权衡，其相关的结构性状解释为：效率与安全的结构需求趋异存在权衡，趋同则无权衡。

来源：2021年第7期

《林业科学》期刊编辑部

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