中国湿润亚热带森林马尾松径向生长对旱季短期干旱胁迫的敏感性响应机制研究

针对全球变暖背景下亚热带森林干旱胁迫加剧的科学问题，研究人员通过10×10经纬梯度采样网络，结合树轮年代学与广义加性混合模型，首次量化了马尾松径向生长对旱季干旱的响应时序（6月）与时间尺度（10个月），揭示其生长在水分平衡-294.17 mm时损失达34%的非线性响应规律，为预测亚热带森林碳汇功能对气候变化的脆弱性提供了关键证据。

　　

随着全球变暖加剧，干旱事件的频率和强度显著上升，这对森林生态系统构成了严峻挑战。中国湿润亚热带森林作为全球重要的碳汇区域，贡献了约8%的全球净初级生产力。然而，这片绿肺正面临日益严重的干旱威胁——尤其是在旱季，土壤干旱化趋势可能导致树木生长受阻，进而影响整个生态系统的碳储存能力。马尾松作为该地区的先锋树种，其径向生长动态成为理解森林响应气候变化的关键窗口。但长期以来，科学家们对亚热带树木如何响应干旱的精确时序、持续时间及恢复能力缺乏系统认知。

山西省自然科学基金等项目支持的研究团队开展了一项突破性工作。通过跨越23°17′N-33°33′N和108°92′E-119°27°E的10×10经纬梯度采样网络，研究人员收集了23个站点的树轮样本，运用树轮年代学(dendrochronology)和广义加性混合模型(GAMM)等方法，首次揭示了马尾松径向生长对干旱的敏感性机制。这项发表在《Agricultural and Forest Meteorology》的研究表明，旱季短期干旱可能对中国亚热带森林的碳储存功能产生深远影响。

关键技术方法包括：1) 空间替代时间法构建10×10经纬梯度采样网络；2) 树轮宽度年表建立与气候响应分析；3) 抗性(Rt)、恢复力(Rc)和弹性(Rs)指数量化生长响应；4) 水分平衡阈值建模。

【研究结果】

1. 径向生长的时空格局
   聚类分析显示23个树轮年表可分为3类，内陆站点(集群I)表现出与沿海站点(集群II/III)不同的生长模式，暗示地理气候梯度对生长的显著影响。

2. 干旱响应的关键时序
   通过移动窗口分析确定马尾松径向生长对干旱最敏感的时段为6月(旱季中期)，响应时间跨度为10个月，表明短期干旱即可造成持续性生长抑制。

3. 水分平衡的阈值效应
   研究发现生长响应与水分平衡呈非线性关系：当水分亏缺达-294.17 mm时预测生长损失34%，而过量水分(3536.96 mm)仍导致20%损失。最适生长区间为235.43-1457.38 mm，超出此范围树木难以完全恢复。

【讨论与结论】
该研究首次量化了中国湿润亚热带森林主要树种对旱季干旱的敏感性。10个月尺度的响应机制说明，即使短期干旱也可能通过抑制形成层活动(cambial activity)和碳同化作用，对树木生长产生持续性影响。特别值得注意的是，树木在极端干旱条件下的低恢复力(Rs<1)预示着：随着气候变化加剧，亚热带森林可能面临碳汇功能衰退的风险。

这项研究为理解森林生态系统对气候变化的响应提供了新视角：1) 揭示了旱季干旱对亚热带树木生长的"记忆效应"；2) 建立了水分平衡与生长损失的定量关系；3) 证实了马尾松在干旱适应中的生态局限性。未来研究需进一步探讨物种特异性响应机制，以及水分利用效率与生长恢复的权衡关系，为亚热带森林可持续管理提供科学依据。