研究揭示全球尺度下植物水力性狀與最大樹高的協調機制

經典的「樹木生長水力限制假說」認為，高大樹木的水分必須經過長距離運輸到達頂端，運輸阻力隨高度增加並導致生長下降，進而限制了樹木在特定生境下能夠達到的最大高度。然而，全球尺度下最大樹高、植物水力性狀以及生境水分狀況之間的協調關係並不清楚。

中國科學院華南植物園生態及環境科學研究中心全球變化與植物功能性狀研究組博士劉慧在研究員葉清的指導下，通過建立全球369個樣地1281種木本植物的最大樹高和11個水力性狀的資料庫，基於多種模型分析，探討了最大樹高對植物水分運輸「效率-安全」權衡關係的影響模式。研究發現：不同物種通過提高枝條導水率來補償樹高帶來的水分運輸阻力和葉片蒸騰需求；高大的植物具有更高的水分運輸效率但是更低的水分運輸安全性，更粗而稀疏的導管/管胞，更低的邊材密度；通過進一步量化植物分布生境水分狀況對植物最大樹高和水力性狀的影響程度，揭示了最大樹高和不同水力性狀之間的顯著協調關係與植物分布生境水分狀況密切相關，同時也對全球尺度下植物的地理分布格局產生重大影響。

該論文將植物水力性狀的研究從區域擴展到全球尺度，對未來氣候變化背景下預測植物的生長、存活和分布具有重要意義。相關研究結果已在線發表在《科學進展》（Science Advances）上；該研究得到國家傑出青年科學基金、國家自然科學基金面上項目等資助。

圖：全球尺度下植物水力性狀與樹高的協調關係。大圖為最大樹高，小圖為實際樹高；不同顏色代表不同生物區系；圓點實線為被子植物，叉和虛線為裸子植物。用以分析的水力性狀為(a)木質部枝條比導水率 (Ks); (b)水力導度損失50%的木質部水勢 (P50);(c) Ks和P50的權衡關係; (d) 葉邊材面積比 (AL/AS); (e) 驗證達西定律; (f) 導管/管胞直徑 (Vdia);(g) 導管/管胞密度 (VD); (h) 邊材密度 (WD)。

來源：中國科學院華南植物園

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