Communications Biology | 半干旱森林中树木的干旱调节异速生长模式

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北京大学城市与环境学院刘鸿雁教授课题组在Communications Biology期刊上发表题为“Drought-modulated allometric patterns of trees in semi-arid forests”的论文。博士生戴景钰为该文第一作者。

课题组与中科院植物所、英国埃克塞特大学、德国马普生物地球化学研究所同行合作，借助地基激光雷达，系统地研究了我国北方地区广泛分布的蒙古栎（Quercus Mongolica）的树高-冠幅-胸径(Height-CA-DBH)关系，揭示了茎干两大主要功能，即：Height代表的茎水分输导功能和CA代表的叶片空间排布功能间的相对独立性，气候条件影响了二者的定量关系。

半干旱区森林贡献了全球陆地二氧化碳吸收趋势和年际变化的57%和39%，其小树高、大冠幅的异速关系可能起到了缓冲水分亏缺，维持固碳潜力的重要作用。然而，多数动态全球植被模型中的异速生长模块并未考虑这种特殊的树高(Height)-冠幅(CA)-胸径(DBH)关系。例如，在Lund-Potsdam-Jena (LPJ)模型中，Height-DBH及CA-DBH的异速关系仅凭借北美落基山脉中湿润气候下的研究成果建立。在森林自疏法则下，此异速关系仅由林分密度决定。若将LPJ模型中所使用的方程Height=40×DBH^0.5和CA=100×DBH^1.6组合成CA-Height理论模型CA=0.000747×Height^3.2，则半干旱区的树木均表现为小树高和小树冠，难以解释半干旱区森林高生产力。

本研究的结果说明，在半干旱区森林等非郁闭林中，树木生长不再受光照限制，转由水分亏缺程度决定，从而形成小树高、大冠幅的特殊异速生长模式。动态全球植被模型低估了半干旱区树木的CA，高估了Height，从而大大低估了半干旱区森林的固碳潜力。

茎水分输导功能和叶片空间排布功能间的解耦合关系说明小树高、大冠幅的生长模式有助于树木弱化在水力安全和固碳潜力间的权衡，避免干旱发生时由于水力失衡引起的森林异常死亡。在未来研究中，对树木异速生长模式和影响因素的探讨可以为认识树木抗旱机制以及改进植被动态模型提供理论支持。

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