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珠江三角洲常见树种水分关系对城乡梯度环境变异的响应及调控机制

批准号:
31800336
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
梁星云
学科分类:
生理生态学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘慧、殷德意、张统、吴桂林、侯皓

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
植物水分关系影响植物生长与存活,是理解树木响应和适应全球变化的关键。城市与周边乡村区域构成的城乡环境梯度能反映未来全球环境变化的趋势,是研究树木响应全球变化的“天然实验室”。本项目拟以珠江三角洲“城区-近郊-远郊-乡村”梯度上的6个常见树种为研究对象,测定一系列树木水力效率性状(叶片与枝条导水率)、水力安全性状(栓塞脆弱性、膨压丧失点、气孔控制能力)以及水力结构性状(胡伯尔值、纹孔、导管、叶脉、气孔等特征),结合叶片光合能力和年轮生长等重要功能性状,通过构建城乡梯度综合环境指标,定量分析植物水力性状与环境因子之间的关系,以期揭示珠三角地区常见树种水分关系对城乡梯度环境变异的响应规律及其调控机制,深入探究全球变化背景下树木的生理生态响应机理,为区域森林经营管理提供科学依据。
英文摘要
Plant water relations affect plant growth and survival, and consequently play a critical role in the response and adaptation of trees to global change. The environmental gradients across cities and their surrounding areas, which can represent future trend of global environmental change, have been recognized as “natural laboratories” for studying the responses of trees to global change. In this project, plant water relations of six common tree species distributed along an urban-rural transect in the Pearl River Delta will be investigated. Suites of functional traits related to hydraulic efficiency (i.e. leaf water conductance and branch water conductance), hydraulic safety (i.e. embolism vulnerability, turgor lose point, stomatal regulation) and hydraulic architecture (the Huber value, the anatomy and structure of pits, vessels, veins, and stomata) will be measured. In addition, leaf photosynthetic capacity and tree-ring growth related traits will also be determined. An Environmental Comprehensive Index will be calculated using the principal component analysis, and the correlations between plant hydraulic traits and environmental factors will be quantified using linear or nonlinear mixed effect models. The major objective of this project is to reveal the responses and regulatory mechanisms of plant water relations to environmental changes across the urban-rural gradients, for a better understanding of eco-physiological regulation of subtropical trees to global change scenarios.
植物水分关系影响植物生长与存活,是理解植物响应和适应全球变化的关键。城市与周边乡村区域构成的城乡环境梯度能反映未来全球环境变化的趋势,是研究树木响应全球变化的“天然实验室”。本项目以珠江三角洲“城区-近郊-远郊-乡村”梯度上的6个常见树种为研究对象,测定了一系列与植物水力结构、安全和效率相关的性状,分析了植物水力性状与环境因子之间的关系。以南亚热带常绿阔叶林的广布种丝栗栲(Castanopsis fargesii)为例,我们发现随着年均降水量从1690mm下降到1120mm,植物枝条导管密度变化不显著,但导管直径显著变小,导致枝条理论导水率显著下降;叶脉密度和气孔指数分别降低了15%和30%;叶片膨压丧失点从−1.51 MPa显著降低到−2.29MPa。同时,通过Blomberg’s K检验和系统发育主成分分析,发现丝栗栲种内系统发育对其水力性状的变异以及不同性状之间的相互关系均没有显著影响。因此,降水梯度是丝栗栲水力性状变异的主要驱动因子,该研究结果以第一标注发表SCI论文一篇(Liang et al., 2019, Agricultural and Forest Meteorology)。此外,我们定量了全球尺度下不同群系树种干旱死亡的水势阈值,并发现木材密度可以代替P50/88来预测树木干旱死亡的水势阈值,为气候变化背景下树木干旱死亡的理解和预测提供了新的见解,该研究结果以第二标注发表SCI论文一篇(Liang et al., 2021, New Phytologist)。最后,我们整合了全球尺度607篇论文的数据,定量了5个全球变化因子(二氧化碳增加、温度上升、降水改变、大气氮沉降增加、臭氧污染增加)对植物气孔导度的影响及其交互作用,发现二氧化碳增加(无论单独作用还是与其他因子结合)显著降低了气孔导度,与其他因子的作用通常是可加和的,但随着效应值的增加而趋于拮抗,该研究结果表明气孔导度对全球变化有显著的反馈。综上,该项目研究结果加深了我们对植物水分关系对环境变异的响应规律及其调控机制的理解,为全球变化背景下植物动态及碳水循环模型提供了重要信息。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1016/j.agrformet.2019.02.043
发表时间: 2019-06
期刊: Agricultural and Forest Meteorology
影响因子: 6.2
作者: [Liang Xingyun, He Pengcheng, Liu Hui, Zhu Shidan, Uyehara Isaac Kazuo, Hou Hao, Wu Guilin, Zhang Hui, You Zhangtian, Xiao Yiying, Ye Qing]
通讯作者: Ye Qing
Wood density predicts mortality threshold for diverse trees
木材密度预测不同树木的死亡率阈值
DOI: 10.1111/nph.17117
发表时间: 2020-12-19
期刊: NEW PHYTOLOGIST
影响因子: 9.4
作者: [Liang, Xingyun, Ye, Qing, Brodribb, Timothy J.]
通讯作者: Brodribb, Timothy J.
亚热带常绿阔叶林树木水分关系及其对 生产力的调控机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    100.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    梁星云
  • 依托单位:
不同气候带森林栎属植物水分关系及其干旱死亡的生理学阈值研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    梁星云
  • 依托单位:
基于树轮13C、18O稳定性同位素探究南亚热带常绿阔叶林优势树种生长对氮添加的响应机制
  • 批准号:
    2020A151501688
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    梁星云
  • 依托单位:
国内基金
海外基金