木质部输导组织的变异性及其对气候变化的响应研究

木质部输导组织(导管和管胞)是树木自下而上长距离输送水分和无机养料的主要通道，其变异性是树木对生长环境长期驯化和适应的结果。木质部输导组织的变异性以及其对环境变化的响应研究目前已成为科学家们共同关注的热点之一。本项目拟选用我国东北地区的天然林落叶松(针叶材)、大青杨(散孔材)和水曲柳(环孔材)为研究对象，采用树干解析和树轮生态学方法，结合木材解剖图像处理技术，研究木质部输导组织的径向和轴向变异规律，并揭示其对气候变化的响应机理。重点研究(1)同一树轮内输导组织经由树干基部到梢头的轴向变异性；(2)基于默里定律研究输导组织各项指标的异速生长规律；(3)分析输导组织在树干径向上对气候的响应机制，并探讨不同高度输导组织对气候的响应的异同。研究结果不仅是探明树木水分输导机制的解剖学基础，而且可以为科学改良速生人工林定向培育模式提供理论指导，这在全球变暖的背景下具有更为深远的意义。

木质部中的输导组织是长距离输送水分及无机养料的管道，其变异性关系到水分运输的效率和安全。本项目以落叶松、白桦和蒙古栎为对象，采用树干解析和树轮生态学方法，结合木材解剖图像处理技术，研究了树木的生长过程，分析了次生木质部的解剖学结构和水分输导组织的变异规律，揭示了其对气候变化的响应机理。结果表明，树木的生长具有很大的可塑性。树根、树干和树枝次生木质部的解剖结构在进化过程中不同步。水分输导组织的变异受形成层年龄和运输路径长度的协同影响。在干基靠近树皮处管道尺寸较大，数量较少，水分传导率较高，安全性较低。水力直径细化的最小临界值是一个常数，白桦约40μm，蒙古栎早材约75μm，落叶松早材约30μm，落叶松晚材约20μm。水分运输组织对气候变化的响应与树种和树干部位有关。气温高、降水量少容易导致运输管道的尺寸和数量减小。本研究丰富了树木水分运输机制的基础理论，并为科学改良人工林定向培育模式提供理论指导。