热带干旱森林五种树种形成层活动的季节性动态及其与降水模式的关联研究

为解决热带干旱森林树种形成层活动与环境因子关系不明的问题，研究人员通过为期一年的月度采样，分析了墨西哥三个不同降水梯度站点中五种代表性树种的维管形成层（vascular cambium）细胞分裂动态。研究发现形成层活跃期持续6-9个月，韧皮部（phloem）分化时间显著长于木质部（xylem），且细胞分裂速率与降水呈负相关。该研究首次系统揭示了热带树种形成层活动的功能多样性，为预测气候变化下森林生长响应提供了关键数据。

　　

热带干旱森林是地球上最受气候变化威胁的生态系统之一，其树木生长动态与水分可利用性密切相关。然而，关于这类森林中树种形成层活动的季节性规律及其环境驱动因素，长期以来缺乏系统性研究。传统观点认为，热带树木的生长主要受降水季节性的调控，但不同功能类群的树种可能表现出截然不同的适应策略。这一知识缺口限制了我们对热带森林碳汇功能的准确预测。

墨西哥国立自治大学的研究团队在《Trees》发表了一项开创性研究，首次对热带干旱森林五种典型树种的维管形成层（vascular cambium）活动进行了完整的年度监测。通过比较不同降水梯度下树种的细胞分裂动态，揭示了形成层活动与降水模式的复杂关系，为理解热带树木的生长适应机制提供了新视角。

研究团队采用横跨墨西哥三个降水梯度站点（年降水量586-1254 mm）的对比设计，选取了代表不同功能策略的五个树种：低密度速生的Cochlospermum vitifolium（Bixaceae）、中密度落叶的Spondias purpurea（Anacardiaceae）、晚落叶的Tabebuia rosea（Bignoniaceae）以及高密度慢生的Pithecellolum dulce和Lysiloma divaricatum（Fabaceae）。关键技术包括：（1）月度微钻取样（Trephor设备）获取形成层样本；（2）显微解剖学分析确定细胞分裂活性；（3）生长模型拟合评估环境梯度影响。

Cambial activity and seasonal variation in cell number
研究发现形成层活跃期持续6-9个月，显著长于温带树种。其中C. vitifolium和T. rosea活跃期最长（8-9个月），而高密度树种L. divaricatum仅维持6个月。值得注意的是，韧皮部母细胞（phloem mother cells）的分裂持续到旱季，且在2023年干旱条件下，形成层通过优先形成新韧皮部实现再生。

Monthly dynamics of cell divisions
细胞数量在雨季初期（6-7月）呈指数增长（R²>0.5），旱季转为线性下降。三个站点中，最干旱的Manantlán（年降水586 mm）表现出最快的细胞分裂速率，符合"快速生长-早休眠"的适应策略。相反，多雨的Huatulco（1254 mm）树种保持较高初始细胞数但增长缓慢。

Xylem and phloem formation patterns
木质部形成严格受限雨季（4-7个月），而韧皮部产生可延续至旱季（最长10个月）。旱季开花的树种（如S. purpurea）表现出独特的细胞数量波动，暗示繁殖需求可能驱动形成层二次活化。高密度树种L. divaricatum的木质部形成完全限制在雨季，反映了其保守的生长策略。

这项研究突破了传统木质部中心论的局限，首次系统论证了韧皮部形成在延长热带树种形成层活动中的关键作用。研究发现的不同功能类群响应模式（如低密度树种的"机会主义"策略 vs 高密度树种的保守策略），为建立热带森林生长预测模型提供了功能性状基础。特别值得注意的是，在极端干旱条件下形成层通过调整分裂方向（优先形成韧皮部）维持基本生理功能的发现，揭示了热带树木应对气候变化的潜在适应机制。

研究结果对准确评估全球变化背景下热带干旱森林的碳汇功能具有重要意义。建立的生长模型（雨季指数模型/旱季线性模型）可直接应用于区域尺度生长预测。未来研究需扩大物种和站点覆盖，并整合激素调控等分子机制研究。该成果为制定基于生态功能的森林保护策略提供了科学依据。