典型防风固沙植物对极端干热胁迫的响应规律与适应机制

干热胁迫是干旱、半干旱沙地中威胁植物生存的主要胁迫因素,气候变化/暖干化进一步增加了水分受限地区植物暴露于极端干旱和高温等环境胁迫的可能性,导致防风固沙植物的生长和健康状况发生显著变化。提高对产生这些变化的背后生理机制的理解将有助于精准地预测防风固沙林对气候暖干化的响应,为气候变化背景下水分受限地区防护林可持续发展提供理论基础。基于树木年轮解剖技术评价了极端干旱气候对樟子松树木径向生长和木质部水力功能的影响。以具有不同水分利用策略的典型固沙灌木为研究对象,通过模拟极端高温热浪天气分析了水分利用策略对固沙灌木响应高温热浪的影响。结果表明:(1)与水分相关的气候因子对水分受限地区人工林樟子松树木的径向生长和茎木质部特征有着重要的影响,湿润的气候条件有利于促进形成较宽的年轮和较大的早材管胞直径,而相对干燥的气候条件则降低轮宽,增加早材管胞密度,极端干旱气候显著降低了樟子松的径向生长。在极端干旱响应方面,木质部结构特征与轮宽特征之间具有同步性,在导致轮宽下降的同时,极端干旱也显著降低了木质部理论导水率。极端干旱响应与恢复期间,早材管胞特征的调整符合水力传输安全—效率权衡。(2)在自然气象条件下,与采取相对获取型水分利用策略的小叶锦鸡儿相比,采取相对保守型水分利用策略的黄柳表现出较低的蒸腾速率,较高的叶温和较强的叶片耐热性。而在模拟的极端高温热浪天气期间,具有明显不同水分利用策略的小叶锦鸡儿和黄柳都没有增加叶片水分消耗用于蒸腾降温,但保持了相对稳定的叶片水势和木质部栓塞水平,表明对于处在极端高温胁迫下的固沙灌木而言,保水耐旱比蒸腾降温具有更高的优先级。