防风固沙灌木水力结构及其相关生理适应机制

固沙灌木林是沙地生境中主要的木本植物类群,在我国北方干旱半干旱地区的沙丘植被恢复重建过程中起着重要作用。因地制宜地选择造林物种营建防风固沙林,对短期沙地生态环境的改善和长期固沙植被的可持续发展至关重要。木本植物的水力结构和水分利用策略对其干旱环境适应能力具有重要影响,也是决定干旱沙地中固沙灌木生存的重要生理学因素。分析不同固沙灌木水力结构、水分利用策略及衰退生理机制,对人工固沙植被的营建和管理具有重要意义。在科尔沁沙地植被恢复工程中,山竹子(Hedysa rum fruticosum Pall。)和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam。)通常混合搭配使用,在沙丘恢复不同时期两种灌木的优势地位往往发生转变,分别在沙丘固定早期和后期占据优势地位,因此在同质园条件下对比与木质部水力结构和叶片水分利用策略相关的生理性状,评估不同固沙灌木的水分利用策略。结果显示,山竹子具有高的水力导度和“索取型”的水分利用策略,边材导水率和叶片净光合同化速率分别为 5.94 kg m-1 s-1 MPa-1和 31.5μ mol m-2 s-1,显著高于小叶锦鸡儿(1.48 kg m-1 s-1 MPa-1和18.9μ mol m-2 s-1),使其在水分条件相对较好的沙丘固定初期能够快速生长,从而占据优势地位。而小叶锦鸡儿则采取“保守型”水分利用策略,虽然导水率较低,但其木质部栓塞抵抗能力强,导水率丧失 88%时的水势和膨压丧失点为-3.05 MPa 和-2.15 MPa,显著低于山竹子(-2.24 和-1.48 MPa)。更高的茎木质部栓塞抗性和叶片耐失水能力,使小叶锦鸡儿在沙丘固定后期土壤水分下降的情况下具有相对更高的生存适合度。研究结果表明,不同的木质部水力结构和叶片水分利用策略决定了固沙灌木对干旱环境的适应性差异。