叶片习性调控栎属植物耐旱与避旱策略的协同适应机制：基于降水梯度的研究

《Functional Ecology》：The coordination of dehydration tolerance and avoidance in oaks is mediated by leaf habit across a precipitation gradient

本研究通过沿降水梯度(498–1793 mm)系统测定11种栎属植物的关键水力性状，揭示了常绿与落叶树种干旱适应策略的分异规律。研究发现常绿栎树通过协同增强耐旱性（更负的ΨP50/ΨTLP、更高的WD）和避旱性（更小的AL:AS）适应干旱，落叶树种则主要依赖避旱策略（更负的Ψclose、更小的AL:AS）并呈现性状弱耦合。研究强调需将叶片习性与多重干旱策略整合至森林响应预测模型。

　　

引言

森林作为地球生态系统的重要组成部分，覆盖全球约31%的陆地面积，储存近一半的陆地碳汇。随着气候变化加剧干旱对森林的威胁，树木通过耐脱水性（DT）和避脱水性（DA）两类生理策略适应水分胁迫。DT体现为树木耐受组织脱水的能力，常用水力导度损失50%时的水势（Ψ_P50）、叶片膨压丧失点水势（Ψ_TLP）和木材密度（WD）等性状表征；DA则通过水分获取（如枝条水容C_branch）和保守机制（如气孔关闭水势Ψ_close、最小叶片导度g_min、叶片-边材面积比A_L:A_S）维持组织水合状态。目前对树木如何协调多重DT与DA性状适应降水变化仍知之甚少。

材料与方法

研究沿中国降水梯度（年均降水量498–1793 mm）选取9个站点，测定6种常绿和5种落叶栎树的关键性状。DT性状采用台式脱水法测定Ψ_P50，压力-容积曲线法测定Ψ_TLP，排水法测定WD；DA性状通过枝条脱水法测定C_branch和Ψ_close，离体叶片失重法测定g_min，并计算A_L:A_S。利用线性模型和方差分解分析气候因子（MAP、MAT）对性状变异的影响。

结果

1. 1.
   性状沿气候梯度的分异规律：常绿树种在干旱生境中表现出更强的DT（更负的Ψ_P50、Ψ_TLP和更高的WD）和DA能力（更小的A_L:A_S），性状变异主要受MAP驱动；落叶树种在干旱地区DT减弱（更高的Ψ_P50），但DA增强（更负的Ψ_close和更小的A_L:A_S），性状变异受MAP与MAT交互作用主导。
2. 2.
   性状间协同关系：常绿树种中DT与DA性状显著相关（如Ψ_P50与Ψ_close、WD与C_branch负相关），落叶树种中性状关联较弱。主成分分析显示常绿树种沿PC1（方差解释度56.6%）与降水梯度显著关联，落叶树种则无清晰聚类模式。

讨论

1. 1.
   常绿与落叶树种的策略分异：常绿树种通过协同提升DT与DA性状实现全年抗旱，体现资源保守策略；落叶树种依赖落叶结合气孔调节和叶面积缩减等DA策略，适应生长季水分限制，符合资源获取策略。干旱生境中常绿树种Ψ_P50与落叶树种差异加剧，表明干旱环境促进水力性状多样化。
2. 2.
   性状间的权衡与补偿：WD与C_branch的负相关揭示木质部储水与机械支撑的固有权衡；落叶树种通过增强DA补偿其较弱的DT能力，常绿树种则以更耐脱水的水力系统支持延迟气孔关闭，体现性状功能整合。
3. 3.
   气候驱动机制：降水是常绿树种性状变异的主控因子，落叶树种则受温度及水热交互作用影响更大，反映其物候适应对干旱响应策略的调制作用。

结论

研究首次在统一框架下揭示叶片习性调控栎树干旱适应策略的互补机制：常绿树种通过DT与DA性状协同优化，落叶树种以DA策略为主导。该发现强调将叶片习性与多重抗旱策略整合至森林响应模型的重要性，为气候韧性森林管理提供理论依据。