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干旱胁迫对干旱区人工林影响显著，然成熟树木从生长受抑到死亡的干旱胁迫过程及土壤水分阈值尚不明确。本研究以中国西北落叶松人工林为对象，监测其对极端干旱响应，确定 5 个干旱胁迫等级及对应土壤相对含水量（RSW）阈值，为评估干旱影响提供依据。
干旱胁迫下落叶松人工林生存密码：土壤水分阈值与渐进死亡机制解析
全球气候变暖的浪潮中，干旱如同无形的杀手，正悄然侵蚀着干旱区森林生态系统的健康。干旱胁迫引发的树木生长衰退、冠层枯萎甚至大规模死亡事件频发，超过 20% 的全球干旱区人工林已因干旱面临衰退或不可逆损伤。然而，对于成熟树木如何从最初的生长受抑一步步走向死亡，尤其是不同死亡阶段对应的土壤水分阈值，科学界仍迷雾重重。这些未知如同蒙在森林保护面前的面纱，阻碍着人们精准预测干旱对人工林的威胁，也让针对性的保护措施难以有的放矢。
为揭开这层面纱，中国林业科学研究院的研究人员将目光聚焦于中国西北干旱区的落叶松（Larix principis-rupprechtii）人工林。这片自 20 世纪 80 年代广泛种植的森林，在 2021 年夏季遭遇了一场极端干旱事件，成为研究干旱胁迫下树木响应的天然实验室。研究团队以揭示树木对渐进干旱的响应特征、分析气象与土壤水分对树木的影响、确定渐进死亡阶段的胁迫阈值为目标，开展了一场深入的科学探索，相关成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》。
关键技术方法
研究人员在六盘山北部研究区（35°50′?36°20′ N, 105°48′?106°24′ E）设置样地，对落叶松人工林进行多维度监测。通过树干液流技术测定蒸腾作用，利用树干生长量测仪记录茎半径变化，借助光学仪器测量叶面积指数（LAI），并实地调查叶片变色、落叶、冠层枯萎和树木死亡情况。同时，同步采集 0–60 cm 土层的土壤水分数据，计算相对土壤含水量（RSW），结合气象站的降水、温度等数据，分析各因子与树木响应的关联。
研究结果
1. 极端干旱事件的气候特征
2021 年 6–8 月，研究区遭遇 41 年来罕见的气象干旱。DDG 样地该时段降水量仅 109.5 mm，约为 2019 年和 2020 年同期的四分之一，平均气温达 18.2 °C，高于前两年同期水平，极端气候条件对树木形成严峻考验。
2. 夏季干旱对树木响应的强烈抑制
干旱导致落叶松多项生理指标显著恶化：蒸腾作用迅速下降，树干大幅收缩，叶面积指数发展受到强烈限制。这与既往研究中夏季干旱抑制树木生长和蒸腾的结论一致，表明干旱胁迫对树木的生理功能产生了实质性损害。
3. 土壤水分主导的渐进死亡阶段与阈值
研究发现，树木响应强度主要取决于土壤水分而非气象因子，且与 0–60 cm 土层的相对土壤含水量（RSW）密切相关。基于树木对 RSW 的响应，划分出 5 个干旱胁迫等级及对应阈值：
- I 级（无显著水力限制）：RSW > 0.7，树木生理功能未受明显抑制。
- II 级（持续茎收缩与蒸腾开始下降）：0.45 < RSW ≤ 0.7，树干开始持续收缩，蒸腾作用启动下降机制。
- III 级（轻微变色与落叶开始）：0.35 < RSW ≤ 0.45，叶片出现轻微变色，落叶现象初现。
- IV 级（冠层枯萎与死亡开始）：0.25 < RSW ≤ 0.35，冠层枯萎现象显著，部分树木进入死亡阶段。
- V 级（严重落叶、冠枯与死亡）：RSW ≤ 0.25，树木遭受严重落叶、冠层枯萎，死亡率显著升高。
研究结论与意义
本研究清晰揭示了中国西北干旱区成熟落叶松人工林的渐进死亡过程由土壤干旱主导。轻度土壤干旱会导致树木蒸腾和生长受阻，而重度干旱则直接引发叶片变色、落叶、冠层枯萎直至死亡，且土壤水分越低，树木胁迫响应越显著。通过科学划分渐进死亡阶段并确定土壤水分阈值，为干旱区人工林的干旱损害程度评估、时空分布预测提供了关键理论依据。这一成果犹如一把精准的标尺，可帮助林业工作者在干旱威胁下，及时判断树木所处的胁迫阶段，针对性地实施灌溉、林分结构调整等保护措施，为干旱区森林生态系统的可持续管理注入了科学动力。研究同时强调，树木对气候干旱的响应具有强烈的立地特异性，土壤水分作为核心调控因子，在区域尺度的森林保护规划中需被优先考量。
这场对落叶松人工林与干旱博弈的深入研究，不仅解开了成熟树木在干旱胁迫下的死亡密码，更如同灯塔，为全球干旱区森林应对气候变化的挑战照亮了前行的方向。
