模拟降雨格局变化对亚热带地区两树种液流特征的影响

在全球变化的影响下,中国亚热带地区近几十年降水格局发生了急剧变化。这种变化对亚热带常绿阔叶林植物的生长和森林水分平衡的影响尚不清楚。为此,该研究从植物整树蒸腾角度出发,通过在天然次生林中进行人工隔除降雨模拟降水格局变化,研究降水变化对植物水分利用的影响。试验于2012年9月至2014年12月在广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站内的常绿阔叶林内进行,通过林下搭建遮雨棚,截留干季(10月至次年3月)的降雨,并在湿季(次年4至9月)等量返还到样地中,在保证总降水量不变的前提下模拟干季更干、湿季更湿(DD)的降雨格局变化。在此期间对样地内的木荷(Schima superba)与火力楠(Micheliamacclurei)树干液流特征进行连续监测。运用独立样本t检验对对照组(AC)两个树种间的平均最大液流通量密度(JS)差异性进行分析,并将DD处理下两个树种的JS与AC进行对比,来检验隔除降雨对森林蒸腾的效应。结果表明:当光合有效辐射(PAR)大于1100μmol·m–2·s–1时,对照样地火力楠和木荷的JS分别为(49.5±1.7)和(43.6±2.0)mL?m–2?s–1,且前者表现出对光合有效辐射(PAR)更强的敏感性。截留降雨处理开始后(2012-10),两个树种DD与AC处理的JS比值(DD:AC)均先减小后增加,其中木荷的比值从处理前的0.74下降到了第1次截留降雨处理期(2012-10至2013-03)的0.68,增加到了第2次截留降雨处理期(2013-10至2014-03)的0.93以及第3次截留降雨处理期(2014-10至2014-11)的1.04;火力楠则从处理前的1.00下降到了第1次截留降雨处理期的0.94,在第2次截留降雨处理期增长到1.06,变化幅度小于木荷。此外,在第3次截留降雨处理期,木荷在相同的水汽压亏缺及PAR下能够保持更高的JS。这些结果表明,短期干旱事件会促使森林蒸腾急剧下降,然而在长期干旱下,植物会通过提高JS来弥补干旱带来的损失,而木荷由于具有较大的JS可塑性,从而使其在干旱条件下维持更高的水分传输速率。

喀斯特弃耕地草本植物根茎叶经济型谱间协调及其对极端降雨的响应

植物功能性状之间的关系是反映植物在资源获取和资源保守策略之间权衡的有力指标。喀斯特是全球最脆弱的陆地生态系统之一,其中的植被长期遭受干旱的胁迫,对极端天气和极端降水高度敏感。在降雨极端化的背景下,喀斯特地区植物生态策略的变化还不得而知。以西南喀斯特弃耕地演替初期群落中12种草本植物为对象,通过保持年降水量不变,人为控制单次降水量以及降水频率,以自然降雨为对照组(CK),设置中雨频率增强处理组(T10),大雨频率增强处理组(T25)和暴雨频率增强处理组(T50)3个处理组。模拟在全球变化导致的降雨极端化情境下,研究植物根茎叶功能性状的响应特征及经济型谱之间的关系。主要结果如下:(1)根茎叶的功能性状对降雨极端化的响应不同,其中根的理论导水率随着降雨极端化增强而增加,而茎和叶的理论导水率仅在T25增加,根茎叶三种器官中对降雨极端化最敏感的是茎;(2)根茎叶各器官均有自身稳定的“快-慢”经济型谱。降雨极端化仅T50的植物会选择介于资源获取和资源保守策略之间稳定的经济型谱;(3)不同植物器官之间的经济型谱的协调并不一致,其中茎根经济型谱之间的相关系数在三个处理组中均变大,而叶根经济型谱之间的相关系数仅在T25变大,叶茎经济型谱之间的相关系数仅在T10变大。总之,喀斯特弃耕地演替初期群落中草本植物的根茎叶有自身稳定的经济型谱,降雨极端化导致了以根茎叶经济型谱所反映的植物地上和地下资源保存和获取策略的解耦;本研究中的植物最容易发生功能性状变异的器官是茎。本研究提高了对植物不同器官各功能性状之间关系和植物地上与地下部分关联性的理解,揭示了植物不同器官的“快-慢”植物经济型谱以及由此反映的植物适应能力的差异和功能策略的多样性,促进了对植物资源获取与环境响应策略的深入认识,为预测未来气候变化背景下喀斯特弃耕地草本植物的适应趋势和响应策略提供了新见解。