作者：西双版纳站
在以极端气候事件频发为特征之一的全球变化的背景下，植物的水分利用效率(WUE)是表征其水分利用策略和碳水循环等生理生态过程对极端气候事件响应的重要指标之一。橡胶树(Hevea brasiliensis)碳水耦合的年内变化格局、年际变化趋势以及其与因子的关系已有报道，但鲜有从植物个体和生态系统尺度上对其进行比较，橡胶树的碳水耦合对冰雹事件和低温胁迫的响应仍然未知。
版纳植物园林友兴助理研究员和张一平研究员以橡胶林为研究对象，通过对连续4年(2013~2016年)的生物调查法(胸径)和热扩散探针技术(液流密度)以及3年(2012-2014年)的涡度相关通量等数据进行分析，从植物个体和生态系统两个尺度探究了橡胶林水分利用效率的年内变化格局，以及对冰雹事件和低温胁迫的响应，并从胸径增长率与液流密度的关系分析潜在的调控机制(图1)。研究结果如下：(1) 在植物个体和生态系统尺度上，水分利用效率的年内变化格局高度正相关(r = 0.74, P<0.05)，均表现为雨季高于干季；(2) 橡胶树对低温胁迫的响应表现为碳水耦合强度的降低，表现为胸径增长率与液流密度的比值在遭受低温胁迫时非常低(slope = 0.007, P > 0.05)，而在低温胁迫结束后恢复到较高水平(slope = 0.03, P < 0.05)；(3) 冰雹事件则严重干扰了橡胶树水分利用效率的年内变化，表现为遭遇冰雹事件后橡胶树的胸径增长率与液流密度存在弱的线性关系(slope = 0.01, r = 0.35, P > 0.05)，而未经历冰雹事件橡胶树的胸径增长率与液流密度存在较强的线性关系(slope = 0.07, r = 0.63, P < 0.05, 图2)。综上所述，我们认为橡胶树对频繁(每年)的低温胁迫的响应策略可能是通过碳水耦合的短期解耦合(长期适应的结果)并进入短暂休眠来实现，而偶然发生的冰雹事件可能对橡胶树下一年的生长(胸径增长率)的影响更为深刻。
相关研究结果以Hail event rather than cold stress, has profound effects on the carbon-water coupling process of Hevea brasiliensis in Xishuangbanna为题，发表在Industrial Crops & Products上。本研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划以及中国科学院等项目的资助，并得到了西双版纳生态站和公共技术服务中心的支持和协助。论文详见https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669021010025?dgcid=coauthor
图1. 橡胶林植物个体和生态系统尺度水分利用效率的年内变化规律(a)及其对低温胁迫(a)和冰雹事件(b)的响应。WUEeco：生态系统水分利用效率；WUEplt：植物个体尺度水分利用效率；δ13C：13C同位素；WUEplt_hail：经历过冰雹事件年份(2013年)橡胶树个体的水分利用效率；WUEplt_without hail：未经历过冰雹事件年份(2014-2016年)橡胶树个体的水分利用效率。
图2. 橡胶林植物个体尺度水分利用效率(胸径增长率与液流密度的关系)对冰雹事件的响应。(a)未经历冰雹事件的年份(2014-2016年)；(b)经历冰雹事件的年份(2013年)。Rdbh：胸径增长率；Js：液流密度。