全球多生物群落树木水分利用对干旱的恢复力评估

本研究针对全球气候变化下干旱频率加剧导致的森林功能退化问题，通过分析SAPFLUXNET数据库中89个样地、96种>900棵树木的液流数据，揭示了土壤水分有效性(REW)、大气干旱(VPD)及树种水力性状(P50 等)对水分利用恢复力(Rs)的调控机制。研究发现：干旱前后土壤湿润度提升恢复力，而干旱复发会削弱该能力；大气干旱在干旱前期促进但后期抑制恢复力；树木直径与水力抗性性状正相关恢复力。该成果为预测气候变化下森林适应性提供了生理学依据。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为威胁森林生态系统的首要因素。近年来，从亚马逊雨林到地中海森林，大规模树木死亡事件频发，这些现象被证实与土壤水分亏缺和大气干旱密切相关。然而，究竟是什么因素决定了树木在干旱中的生存能力？为什么有些树种能在干旱后快速恢复水分运输功能，而另一些则持续衰退？这些问题直接关系到未来森林的存续与碳汇功能。更棘手的是，现有研究多基于年轮生长或遥感数据，难以捕捉树木水分运输的实时动态变化，而后者正是决定干旱响应的核心生理过程。

针对这一科学难题，来自西班牙和英国的研究团队开展了一项跨生物群落的创新研究。他们利用全球液流数据库SAPFLUXNET中89个样点的监测数据，涵盖96个树种、超过900棵树木的液流记录，首次在全球尺度量化了树木水分利用对干旱的恢复力(Rs)及其驱动机制。这项开创性工作发表在农林气象学顶级期刊《Agricultural and Forest Meteorology》上，为理解森林应对气候变化的生理基础提供了关键证据。

研究采用三阶段方法：首先通过土壤相对含水量(RWD)识别干旱事件，继而计算树木水分利用的抵抗力和恢复力指标，最后建立多因素模型解析环境、树种特性与恢复力的关系。关键技术包括：基于液流数据的日尺度水分利用计算、土壤水分动态阈值法界定干旱期、以及整合植物水力性状数据库(如木质部栓塞抗性P₅₀
和膨压丧失点π_tlp
)的多层次建模。

【Effect of drought characteristics on resilience】
研究发现干旱特征呈现"双刃剑"效应：干旱前期较高的土壤相对含水量(REW)和大气水汽压差(VPD)能提升恢复力(Rs)，但干旱后期高VPD则产生抑制作用。值得注意的是，连续干旱会使恢复力降低23%，凸显干旱复发的累积危害。针叶树对土壤水分的敏感性普遍高于阔叶树，但在应对大气干旱时表现出更强的调节能力。

【Discussion】
与假设相符的是，水力性状显著影响恢复力：具有较高木质部栓塞抗性(即P₅₀
值较小负值)和较低膨压丧失点的树种表现出更强的恢复力。意外发现是，传统认为易受栓塞损害的树种反而恢复更快，这可能与其主动气孔调节策略有关。树木直径每增加10cm，恢复力提升7%，支持了"大树优先"假说。

【Conclusions】
该研究首次在全球尺度证实：树木水分利用恢复力受土壤-大气-生物三重调控。短期看，干旱间隔期延长和湿润条件有利于功能恢复；长期而言，气候变化导致的干旱复发将削弱森林恢复潜力。研究建立的"水力性状-恢复力"关系模型，为预测特定树种在气候变化下的适应性提供了量化工具。这些发现对全球森林保护具有深远意义：在造林实践中应优先选择具有有利P₅₀
和π_tlp
性状的树种，同时需加强对连续干旱事件的监测预警。

这项研究的创新性在于将传统生态恢复力概念拓展到树木生理过程层面，通过液流技术实现了从生态系统到木质部导管的多尺度观测。正如通讯作者Jordi Martínez-Vilalta强调的："理解水分运输的实时动态，是预测森林能否度过下个干旱世纪的关键钥匙。"未来研究需要整合更多功能性状数据，特别是在亚洲和热带地区的代表性仍需加强。