当前位置:首页 > 新闻动态 > 学术进展

森林如何适应频发的干旱?

发布时间:2020-07-14

作者:地球科学前沿

随着全球气候变暖,极端干旱事件呈现出强度更强、发生更加频繁、持续时间更久的特点。极端干旱对于植被,特别是森林的生长威胁很大,而森林具有重要生态服务价值,因此森林如何应对频发的干旱事件,是目前气候变化领域的研究热点之一。抵抗力和恢复力是评估森林树木对干旱胁迫应对能力的关键指标:抵抗力是指相比正常生长状态干旱导致的树木生长下降的程度;恢复力是指干旱结束后树木生长恢复的速率。在干旱事件频发的情况下,树木对于干旱的抵抗力和适应力如何变化,导致这两个指标变化的因素又是哪些?本文作者利用国际树轮数据库(ITRDB)中2935个点的树轮年表数据,研究了1901-2015年间全球树木生长应对干旱胁迫策略的变化。

1. 1901-2015年全球树木对干旱胁迫的抵抗力和恢复力时空变化特征

首先,作者分析了1901-2015年全球树木对干旱胁迫的抵抗力和恢复力时空变化特征。结果表明,树木抵抗力和恢复力不仅与树木的种类相关,同时也与干旱发生的季节有关。相比于被子植物,裸子植物对于干旱的抵抗力更强,而恢复力更弱。而以前的研究也表明,树木应对干旱胁迫的抵抗力和恢复力在空间分布上存在权衡关系:抵抗力愈低,恢复力愈高;反之亦然。不同季节的干旱对于树木抵抗力和恢复力也有很大影响,裸子植物对于旱季出现的干旱表现出更强的抵抗力,但是被子植物对于旱季和湿季出现的干旱表现出类似的抵抗力。

2. 树木对于干旱的抵抗力和恢复力与不同因子之间的关系

进一步研究发现,抵抗力和恢复力的空间差异与主要的环境因子和植被的生理性状之间的关系,结果表明,裸子植物的抵抗力和恢复力与植被的生理性状密切相关,特别是表征植被水力学性状的参数,比如最大根深度、树木高度、植被损失一半导水率时的木质部水势。与裸子植物不同,植被的生理性状和环境因子对于被子植物的抵抗力和恢复力都有较大的影响。

3. 1950-2009年树木的抵抗力和恢复力的时间变化

作者还研究了裸子植物对干旱胁迫的抵抗力和恢复力之间的权衡关系随时间的变化。1950年以后,裸子植物的树木生长在干旱后的恢复速率显著增加,但对干旱的抵抗力却明显降低,表明随着干旱胁迫的增强,裸子植物应对干旱的策略可能也发生了改变。而裸子植物这种应对干旱策略的变化可能与大气CO2浓度上升有关。随着大气CO2浓度快速上升,叶片的气孔导度减小,因此树木在应对干旱时相应的表现出抵抗力降低。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41559-020-1217-3