2022年聯(lián)合國(guó)氣候變化委員會(huì)(IPCC)發(fā)布的報(bào)告指出, 未來全球氣候迅速變暖將顯著改變熱帶、亞熱帶地區(qū)的降水強(qiáng)度及其季節(jié)間分配, 導(dǎo)致極端干旱事件頻發(fā), 從而威脅植物的生存發(fā)展。干旱是引起植物木質(zhì)部導(dǎo)管輸水功能發(fā)生障礙的主要因素。

   木質(zhì)部氣穴化栓塞程度通常用干旱栓塞引起導(dǎo)水率損失的百分比(PLC), 即木質(zhì)部最大導(dǎo)水率與干旱下導(dǎo)水率之差與最大導(dǎo)水率之比表示, 其隨水分脅迫不斷加重的變化過程常用木質(zhì)部水勢(shì)與其PLC間的關(guān)系即脆弱性曲線來描述。

   木質(zhì)部栓塞抗性常用導(dǎo)水率損失50%所對(duì)應(yīng)的木質(zhì)部水勢(shì)(P50, MPa)來量化, 數(shù)值越負(fù)則代表木質(zhì)部栓塞抗性越強(qiáng)。

   中國(guó)西南喀斯特是全球三大喀斯特集中分布區(qū)中面積最大、巖溶發(fā)育最強(qiáng)烈的地區(qū), 面積約45.2 萬km2 (白曉永等, 2023)。由于喀斯特地區(qū)土壤淺薄以及碳酸鹽巖的強(qiáng)滲透性和低保水率等特點(diǎn), 相比非喀斯特地區(qū), 嚴(yán)重的季節(jié)性巖溶干旱是喀斯特地區(qū)植物面臨的最大脅迫環(huán)境。

實(shí)驗(yàn)方法：

   最大導(dǎo)管長(zhǎng)度(MVL)測(cè)定：使用注氣法測(cè)量最大導(dǎo)管長(zhǎng)度。

  枝條脆弱性曲線測(cè)定：采用自然干燥法測(cè)定枝條脆弱性曲線。通過壓力室水勢(shì)儀PMS監(jiān)測(cè)葉片水勢(shì)，用單面刀片在兩端切掉0.1 mm的薄片后 , 連接流量計(jì) (Liqui-Flow L13-AAD-11-K-10S; Bronkhorst, Ruurlo, the Netherlands)測(cè)定枝條初始導(dǎo)水率(ki), 之后用0.02 mol·L–1的KCl溶液在0.1 MPa的壓力下沖洗20 min后, 枝條重新連接流量計(jì)測(cè)定最大導(dǎo)水率(kmax)。木質(zhì)部導(dǎo)水率損失百分率(PLC)計(jì)算公式為。

   本研究結(jié)果顯示導(dǎo)管特征如平均水力直徑和導(dǎo)管密度與干旱誘導(dǎo)的栓塞抗性之間均沒有顯著相關(guān)關(guān)系。

   研究結(jié)果顯示導(dǎo)管組指數(shù)與干旱誘導(dǎo)的栓塞抗性之間的關(guān)聯(lián)性不明顯。這與部分實(shí)驗(yàn)證據(jù)相反,這些證據(jù)指出高導(dǎo)管組數(shù)與低脆弱性存在聯(lián)系, 因?yàn)楦邔?dǎo)管成組程度為已栓塞的導(dǎo)管提供了其他替代路徑, 進(jìn)而降低了栓塞脆弱性。

   植物對(duì)于干旱脅迫的反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過程, 而喀斯特生態(tài)系統(tǒng)生境的高度異質(zhì)性迫使植物進(jìn)化出多樣化的內(nèi)在結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其耐旱性, 保證其生存和發(fā)展。然而, 復(fù)雜多樣化的耐旱性策略是植物根-莖-葉協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果, 僅依據(jù)單一器官如枝條來評(píng)估其耐旱性策略是不全面的, 這正是本研究存在的不足之處。因此, 未來期望將根和葉等重要器官的栓塞抗性及其解剖結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與枝條結(jié)合起來, 從根-莖-葉整株水平上全面探討植物的耐旱性, 以期深入理解喀斯特植物的水力適應(yīng)策略和耐旱性機(jī)制, 為喀斯特植被恢復(fù)提供理論依據(jù)。

文中涉及的儀器部分，點(diǎn)將可以可以給科學(xué)家提供更加先進(jìn)的儀器，讓科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)更精準(zhǔn)。DJ-3500 便攜式植物水勢(shì)壓力室是用于測(cè)定植物水勢(shì)，用它研究植物的水分關(guān)系和植物與環(huán)境的關(guān)系。

XYL’EM-Plus木質(zhì)部導(dǎo)水率與栓塞測(cè)量系統(tǒng)就是可以測(cè)量植物導(dǎo)水率和栓塞速率的一款設(shè)備。既可以用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于野外。

來源：馬琳, 巢林, 何雨莎, 李忠國(guó), 王愛華, 劉晟源, 胡寶清, 劉艷艷 (2024). 熱帶喀斯特季節(jié)性雨林12個(gè)樹種木質(zhì)部栓塞抗性與其解剖結(jié)構(gòu)及相關(guān)性狀間的關(guān)系. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 48, 00-00. DOI: 10.17521/cjpe.2024.0016