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植物水力性狀（Plant hydraulic trait）是生態(tài)學(xué)研究中重要的功能性狀類型之一，可反映植物如何應(yīng)對(duì)氣候變化導(dǎo)致的干旱，是全球變化對(duì)植被動(dòng)態(tài)影響的良好預(yù)測(cè)因子。木質(zhì)部作為維管植物的水分運(yùn)輸組織，其結(jié)構(gòu)與水分運(yùn)輸?shù)挠行院桶踩杂兄o密聯(lián)系。探究木質(zhì)部結(jié)構(gòu)性狀及與之相關(guān)的功能性狀隨環(huán)境梯度的變異以及性狀網(wǎng)絡(luò)之間的差異性，有助于剖析植物對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)與生態(tài)適應(yīng)策略。目前，我國(guó)有關(guān)植物功能性狀的樣帶研究集中于中國(guó)東部濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)區(qū)的森林樣帶，而有關(guān)西北荒漠區(qū)優(yōu)勢(shì)灌木木質(zhì)部解剖結(jié)構(gòu)性狀的空間變異性及其驅(qū)動(dòng)因素尚不明晰。

中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所研究員張?jiān)鲌F(tuán)隊(duì)基于前期已建立的西北荒漠樣帶，選取10個(gè)琵琶柴（Reaumuria soongarica）分布的樣點(diǎn)，并依據(jù)干旱指數(shù)AI將其劃分為干旱區(qū)（0.05 ≤ AI < 0.2）和極端干旱區(qū)（AI < 0.05），運(yùn)用Pearson相關(guān)分析、線性混合模型（LMM）和植物性狀網(wǎng)絡(luò)分析（PTN）等方法對(duì)木質(zhì)部結(jié)構(gòu)、水力功能和機(jī)械強(qiáng)度3大類12個(gè)性狀的空間變異特征及其影響因素進(jìn)行分析。

研究表明：所測(cè)定性狀的變異程度表現(xiàn)為干旱區(qū)大于極端干旱區(qū)（除導(dǎo)水面積百分比外），最干季平均溫度（TDQ）是驅(qū)動(dòng)大多數(shù)性狀變異最重要的氣候因素。相關(guān)性分析表明：木質(zhì)部導(dǎo)水系統(tǒng)存在效率與安全的權(quán)衡關(guān)系；從性狀網(wǎng)絡(luò)分析的對(duì)比結(jié)果可看出，多個(gè)性狀之間的協(xié)調(diào)性在樣帶尺度和區(qū)域尺度存在差異，平均導(dǎo)管直徑（D）和理論導(dǎo)水率（Kth）分別為干旱區(qū)和極端干旱區(qū)的中心性狀，極端干旱區(qū)具有比干旱區(qū)更緊密的性狀網(wǎng)絡(luò)?？梢?jiàn)，琵琶柴木質(zhì)部結(jié)構(gòu)能夠采取不同的功能性狀組合方式來(lái)適應(yīng)外界變化的環(huán)境。該研究有助于進(jìn)一步闡明琵琶柴的生理生態(tài)適應(yīng)性，為預(yù)測(cè)氣候變化背景下我國(guó)西北荒漠生態(tài)系統(tǒng)植被群落的動(dòng)態(tài)變化及群落穩(wěn)定性提供水力學(xué)依據(jù)。

相關(guān)研究成果以Spatial patterns and climatic factors influence the branch xylem anatomical traits of Reaumuria soongarica in the desert region of northwestern China為題，發(fā)表在Environmental and Experimental Botany上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金-新疆聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃“西部青年學(xué)者”A類項(xiàng)目和新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接

琵琶柴采樣點(diǎn)的地理分布和生物氣候變量主成分分析

琵琶柴水力功能性狀與解剖結(jié)構(gòu)性狀、機(jī)械強(qiáng)度之間的Pearson相關(guān)分析

樣帶尺度和氣候區(qū)域尺度的琵琶柴性狀網(wǎng)絡(luò)分析