喀斯特不同生境类型树种水力特征及其权衡关系研究

Karst species exhibit excellent competitiveness and adaptability to heterogeneous environments, which has a direct relationship with its special hydraulic characteristics and water use efficiency. The distribution of tree species in the Karst region shows obvious habitat heterogeneity, but its intrinsic hydraulic mechanism has not been reported in previous studies. To discuss whether the differences in hydraulic characteristics and their inherent trade-offs play an important role in the heterogeneity of species habitats, this project take species growing in the habitat of Rock mountain, Tushan and both of Rock and Tushan mountain as study object, we measured the xylem water conductivity, resistance to drought-induced cavitation and embolization, and xylem construction (including the characteristics of the conduit and level), as well as drought-resistance hydraulic characteristics of leaf water relations. Through comparative study on the differences in hydraulic characteristics among different habitat types in dry season and rainy season, we further explore how different habitat tree species balance water transport efficiency and hydraulic resistance relationships under water stress environment to adapt heterogeneous environments better. We are look forward to reveal the intrinsic mechanism of dominance species in different habitat types from the perspective of water physiological ecology. Results of this project will provide a theoretical and scientific basis for the selection of ecological rehabilitation tree species in different Karst habitats, as well as restoration and reconstruction of Karst mountain ecosystems.

喀斯特不同生境类型树种对异质性环境出色的竞争力和适应力与其特殊的水力学特征和水分利用效率有着直接的关系。喀斯特地区树种分布表现出明显的生境异质性，然其内在的水力学机制尚未见报道。为探讨水力学特征差异及其内在的权衡关系是否在物种生境异质性中具有重要的作用，本项目以我国西南喀斯特地区广西弄岗国家自然保护区内石山生境、土山生境树种以及土石山共有种为研究对象，测定木质部水分传导效率、抗干旱诱导气穴化栓塞能力及其木质部构建相关的导管和纹孔结构特征，以及叶片水分关系等耐旱性水力特性。通过对比研究旱季和雨季不同生境类型树种水力学特征的差异性，探讨不同生境类型树种在水分胁迫环境下如何权衡水分运输效率和抗气穴化间关系，更好地适应异质性环境，进而从水分生理生态学角度揭示不同生境类型树种占据优势地位的内在机理，为喀斯特不同生境生态修复树种的选择、喀斯特山地生态系统恢复和重建提供理论基础和科学依据。

喀斯特不同生境类型树种对异质性环境出色的竞争力和适应力与其特殊的水力学特征和水分利用效率有着直接的关系。典型石山喀斯特地区树种分布表现出明显的生境异质性，然其内在的水力学机制尚未见报道。本项目以北热带喀斯特森林中三个生境类型（典型石山、土石山共有和土山）15种木本植物为研究对象，测定了植物水力结构功能性状和水分关系特征，并监测重要水力指标的季节动态，阐明不同生境类型植物水力适应机制及植物应对季节性干旱的水力适应策略；综合木质部内在导管、纹孔和纹孔膜结构综合分析水力效率与安全间的相关关系。遵照项目任务书的研究内容，已经完成了预期目标，取得的主要成果如下：.（1）发现尽管不同生境类型喀斯特植物间水力结构和水分关系特征差异不显著，但是不同树种间差异显著。.（2）发现喀斯特木本植物耐旱性普遍较强，大部分树种干湿季木质部气穴化栓塞程度均比较低，且干湿季间没有显著差异。同时，厘清所研究树种耐旱性差异的内在机制。.（3）发现相比非喀斯特森林，喀斯特植物具有较大的水力安全阈值，不支持全球森林面临同等程度的水力胁迫的观点。.（4）发现木质部水分运输效率性和安全性间的关系是解耦的，即不存在权衡关系。结合木质部边材密度、饱和含水量、导管和纹孔解剖，综合分析这些特征与水力效率和水力安全间的关系，发现植物木质部储水在一定程度上可以优化水力效率与安全间的权衡关系。.（5）揭示了由于研究地为热带季风气候，具有明显降水季节性差异，且喀斯特生境的森林因小生境多样性、复杂性和异质性，植物呈现高度多样性和特有种丰富的特征，该区域森林群落植物间的强竞争使得植物水力适应策略趋向多样化。此外，这种水力适应策略及其机制的多元化是解释喀斯特植物水力效率和安全解耦的关键。. 基于这些水力学性状的生理生态基础数据，阐明了北热带喀斯特植物应对季节性干旱的多元化水力适应策略，为植物多样性保护和生态修复过程中树种的选择、喀斯特山地生态系统恢复和重建提供理论参考。