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树木能“喝”多少水受自身因素限制 精选

已有 8174 次阅读 2014-11-8 09:10 |系统分类:科普集锦| 机理, 树木, 蒸腾


 

“廉颇老矣,尚能饭否”,表达了一种“美人迟暮,英雄白头”的无奈与感慨,任何事物都有一个从初期到鼎盛再到萧条的过程,就像一个再牛气哄哄的人也终将变成尘埃一粒一样,树木也有同样的生长周期。

树的幼苗期充满生机和希望,但也比较脆弱,随时面临着外界因素的干扰甚至毁灭,这时的小树的根发育的不是很完善,仅能利用土壤表层的水分。当它茁壮长成时,逐渐能对周围的环境产生影响,活力迸发,能从更深层的土层吸收水分。慢慢地,树也会变老,那个时候的它对环境变化可能不那么敏感,它虽然有深入土层的根,也有优先利用光照的权利,但此时的它已经不能旺盛地生长了,表现出来的树木生理性状是: “喝水“(蒸腾)能力降低,吃得变少(光合能力降低)。 

树木蒸腾机理一直是植物生理学界研究的热点,人们提出了很多假说解释刚才提及的树木蒸腾耗水的个体发育进程变化,如有人认为树木随着年龄的增大,呼吸的比例也占的越大,所以净生长减慢;也有人认为,随着树木个体的增大,光合同化碳的能力降低,即“碳饥饿假说”;还有人认为随着树体或树形的增大,输水阻力(路径)增大,产生了明显的水力限制,即“水力限制假说”。目前,无论在非洲的干旱地区,还是热带的亚马逊,“水力限制假说”得到了树木生理学界的普遍认可以及经验数据的验证。然而,人们并不知道树木蒸腾应对蒸气压差(VPD,蒸腾拉力)的机理何在?

利用南亚热带地区三块差异明显的样地,中国科学院华南植物园的研究人员高建国博士(本博主)等人发现: 树木蒸腾的能力从5年生的尾巨桉,到~25年生的次生林树种,再到~50年生的成熟外来树种是依次降低的,这种能力的降低与其树形(或年龄)的增大有关,与输水面积(边材大小)的减少有关,更与自身输水能力,如木材密度有关(上图)。研究人员继续深入分析数据,结果发现,这些研究样树应对蒸腾拉力的能力也受自身因素的限制,即随着木材密度的增大,蒸腾的敏感性和参比气孔导度(1kPa下的气孔导度值)依次降低,这是首次发现或第一次建立了木材密度与参比气孔导度的关系,从而可用于精确预测土地利用改变下的水量平衡以及模型化陆气之间的水汽交换。他们的研究论文“Biophysical limits to responses of water flux to vapor pressure deficit in seven tree species with contrasting land use regimes”已经发表在国际知名期刊Agricultural and Forest Meteorology上。

这项研究的亮点在于回答了生理学家普遍关心的蒸腾是如何调控的这一问题,果不其然,内部或者自身因素才是决定事物发展和运动的根本。应了那句古话: 打铁还须自身硬,真金不怕火来炼;事物发展看运势,个人成败在自身

我们的研究论文: Biophysical limits to responses of water flux .....pdf



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