冬季至春季持续干旱对不同预处理蒙古松幼苗物候、生长及生理特性的影响

本研究针对全球变暖背景下冬季-春季持续干旱对树木生长的影响机制，通过设置不同越冬预处理（太阳能温室与塑料隧道）的蒙古松（Pinus sylvestris var. mongolica）幼苗为对象，探究持续干旱（0/15/30/45天）对其物候、生长及生理的调控作用。研究发现，长期干旱（D30/D45）显著延迟芽萌发8-18天，降低地上/地下生物量，且小苗因低温预适应表现出更强抗性。该研究为干旱区造林苗木越冬管理及种植时机选择提供了理论依据，发表于《Trees》。

　　

研究背景
随着全球变暖加剧，干旱已成为威胁森林生态系统的核心因素。以往研究多关注夏季干旱，但近年冬季-春季干旱频发，其通过影响树木初始生长期的水分供应，可能改变物候节律并最终影响碳汇功能。蒙古松作为中国北方生态修复的关键树种，其人工林常出现成活率低、生长衰退现象，推测与季节性干旱密切相关。然而，持续跨季干旱如何通过生理机制调控树木响应？苗木越冬环境是否影响其抗旱能力？这些问题尚未被系统揭示。

研究设计与方法
河北农业大学的研究团队设计了一项创新性实验：将蒙古松幼苗分为两组——在太阳能温室（BIG幼苗）和塑料隧道（SMALL幼苗）中越冬，形成显著体型差异（40.7 cm vs 29.3 cm）。次年春季土壤解冻后，施加0（CK）、15（D15）、30（D30）、45天（D45）持续干旱处理，监测芽物候（5级标准）、生长指标及生理参数（叶绿素含量、F_v/F_m、根系可溶性糖/淀粉、内源激素ABA/GA₃/IAA）。

研究结果

1. 芽物候发育
D30/D45使芽萌发延迟8-18天，且SMALL幼苗物候早于BIG幼苗。干旱导致的ABA上升（+341%）与GA₃下降（-48.9%）是延迟主因。

2. 生长响应
D45显著抑制地径（-21.5%）和株高增长，但SMALL幼苗恢复更快。根系生物量在D45下降11%，但SMALL幼苗通过提高根冠比（+27%）适应干旱。

3. 生理机制

• 光合特性：SMALL幼苗叶绿素荧光（F_v/F_m）初始值更高，维持更好光系统II效率。
• 碳代谢：干旱促使根系可溶性糖积累（+45.9%），但淀粉减少（-12.6%），体现碳分配策略转变。
• 激素调控：D45处理下ABA峰值出现在干旱45天时，与GA₃呈显著负相关（r=-0.89）。

4. 苗木类型差异
SMALL幼苗因越冬低温经历，具有更高根系糖储备（+35%）、更早启动代谢活动，表现出"逆境预适应"优势。

结论与意义
该研究首次揭示冬季-春季持续干旱通过ABA-GA₃激素通路延迟蒙古松物候，并通过碳重分配影响生长。实践层面指出：造林时大苗尺寸并非抗逆性保障，而越冬环境（如适度低温锻炼）能增强苗木抗旱能力。研究为干旱区森林管理提供了关键时间窗口（避免春季种植前45天干旱）和育苗策略（控制越冬条件），对维护生态系统碳汇功能具有重要指导价值。