林业科学

作者：王一君1,陈立欣1,3,陈左司南1,2,张志强1,3,4,*,许行1,姚飞5,陈胜楠1

单位：1. 北京林业大学水土保持学院　北京 1000832. 北京林业大学生态与自然保护学院　北京 1000833. 山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站　临汾 0422994. 国家林业和草原局水土保持与荒漠化防治重点实验室　北京 1000835. 北京市共青林场　北京 101300

关键词：环境稳定性,昼夜差异,树干液流,叶片水分生理,昼夜节律

基金：中国博士后科学基金项目（2021M700449）。

目的: 以杨树人工林生态系统为研究对象，研究环境因子与内源性昼夜节律对树木叶片水分生理和树干液流的生物物理调控机制，旨在揭示树木水分生理过程（叶片气孔导度、叶片蒸腾、叶片水势和树干液流）在夜间对不同环境稳定性条件的响应模式和影响因素。方法: 对位于北京市顺义区潮白河沿岸的欧美杨人工林，在生长季期间选定7个晴朗的昼夜，连续监测3棵样树的叶片气体交换和叶片水势。同时，使用热扩散探针技术监测样树的树干液流密度变化，同步记录环境因子变化，并使用日落后历时量化昼夜节律的影响。结果: 1）夜间出现树木气孔开放的现象，叶片蒸腾和液流同步发生。夜间环境稳定（v=0且?VPD ≤0.1 kPa）条件下，树木水分生理指标主要受大气和土壤温度影响（P<0.05），且较弱。夜间液流与叶片气孔导度显著负相关（P<0.01），表明液流主要用于茎干补水。2）夜间环境波动（v>0或?VPD≥0.1 kPa）条件下，叶片气孔导度和树干液流密度受大气温度（Ta）和VPD的正向调控，与空气湿度（RH）显著负相关(P<0.05)，且Ta为主导影响因素。叶水势主要受Ta、土壤含水量（SWC）和温度（ST）的共同影响。夜间液流与叶片气孔导度、蒸腾速率和水势显著正相关（R2=0.67）。3）日间环境波动较强，叶片水分生理指标与树干液流密度的相关性显著高于夜间，但叶片气孔导度与VPD呈负相关，且气孔导度与液流密度之间表现出解耦现象（P=0.078）。4）以日落后历时为表征的昼夜节律对树木水分生理指标的作用方式随夜间环境稳定性变化而不同。在夜间环境稳定条件下，日落后历时显著影响叶片气孔导度、叶片水势和叶片蒸腾（P<0.01）；而在夜间环境波动条件下，该因子对叶片水分生理指标的影响程度均有所降低且对气孔导度和叶片水势的影响不显著（P1=0.066, P2=0.08），说明夜间环境波动影响了昼夜节律对树木水分生理过程的作用方式和程度。结论: 在夜间不同环境稳定性条件下，树木水分生理的生物物理过程和调控机制有显著差异，当环境因子波动较小时，树木水分生理过程受昼夜节律调控形成了显著的夜间模式，此时应考虑其对植物水分的影响。本研究强调了昼夜节律在调控林木水利用中的关键作用，并建议制定基于时间和环境稳定性的灌溉策略，以优化水分管理和应对气候变化。

来源：2024年第8期

《林业科学》期刊编辑部

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