森林木本植物的树皮性状研究：联系系统发育和环境梯度探讨树皮功能权衡机制

The bark describes all tissues outside the vascular cambium covering the secondary phloem, the secondary cortex and the periderm. The bark plays a vital important roles in protection, water storage and mechanical support of woody plants. However, it is especially unknown about bark ecology and functional tradeoffs. There are tropical, subtropical, temperate and alpine vegetation characteristics in different altitudes of Yunnan province to form complete climate zones. Based on four field ecological research stations belonged to Xishuangbanna tropical botanical garden and Kunming institute of botany, Chinese academy of sciences, the program will sample main woody plants as research object from tropical seasonal rainforest, subtropical evergreen broad-leaved forest, savanna and alpine coniferous forest. The program will measure functional traits of bark morphology, water storage and mechanical property in relation to hydraulic transport and woody and leaf anatomy. Using phylogenetically independent contrast (PICs) and environmental gradients, this program clarify tradeoff mechanisms and evolution relationship of bark functional traits. Meanwhile, this program investigates the effects of habitat differences on bark functional traits and adaptive significance. These results about bark function traits not only theoretically elaborates the tradeoff mechanisms and ecological adaptation of bark functions, but also provides reference to make strategies for restoration of degraded ecosystems.

树皮是树木维管形成层以外的复合结构，在植物的保护、水分存储和机械支撑等方面发挥着重要作用，目前对树皮生态学研究非常缺乏。利用云南低纬高原独特的环流特点和三维地理分异，使得云南省具有从热带-亚热带-温度-寒带等完备的生物气候带的特点，本项目依托云南的四个现有的野外台站多年的生态监测，选定热带季节雨林、亚热带常绿阔叶林、稀树灌丛和寒温性针叶林主要木本植物为研究对象，测定树皮形态、水分存储和力学特性等功能性状，并结合这些木本植物的水分运输、木材解剖和叶片性状等，联系多年积累的气象、水分和火灾等生态因子，采用系统发育独立对比方法，阐明木本植物树皮功能性状之间的权衡关系和关联进化，评价生境差异对树皮功能性状影响，并探讨影响树皮功能性状的主要生态因子，揭示木本植物树皮功能性状的进化趋势及生态适应意义，在理论上深入扩展树皮多重功能的权衡机制，实践上为当地植被保护策略制定和退化生态系统的的修复提供参考。

树皮在植物的保护、水分存储和机械支撑等方面发挥着重要作用，然而，对树皮的功能生态学的研究非常缺乏。本项目基于云南典型植被，以热带季节雨林、湿润常绿阔叶林、稀树灌丛和亚高山性针叶林主要树木和藤本植物作为研究对象，测定了树皮形态、水分存储和力学特性等功能性状，并结合这些木本植物的水分运输、木材解剖和叶片性状等，探讨树皮的多种功能的权衡关系，分析树皮功能性状的沿环境梯度的分布格局。结果表明：藤本植物比伴生树种具有显著更高的相对树皮厚度，藤本植物投入更到的资源到树皮，尤其是韧皮部，以满足高的光合产物的运输需求；树皮的密度和含水量存在显著的负相关关系，反映了树皮在保护和水分存储的功能上存在权衡关系。同时，植物的枝条木质部和树皮的密度，含水量和弹性模量存在共变关系。随着干旱程度的增强，植物具有更高的相对树皮厚度，树皮具有更高的弹性模量。在森林演替过程中，木本植物不断增强叶片和茎干的的生物力学，以提高对生物和非生物的抵御能力。在考虑植物枝条水分存储和机械支撑方面，树皮发挥的重要作用不能被忽略，树皮的功能性状变化有助于解释植物群落演替过程中生态策略和生长死亡表现。