①课题来源于广东省科学技术厅;课题背景是桉树(Eucalyptus)作为我国南方重要的战略树种,面积已高达546.74万ha,提供全国25%的木材产量,极大的保障着我国的木材供给安全。然而全球气候变化背景下,陆地生态系统的降雨格局正在发生重大改变,我国桉树种植区的季节性干旱程度不断加重,我国桉树产业面临的潜在干旱胁迫风险的不断加剧使得桉树人工林生产力及生物量碳汇存在严重下降的风险,同时还极大的威胁着我国桉树人工林生态系统的稳定性。植物吸收和利用水分的模式及适应机制在一定程度上决定了生态系统对环境水分状况发生改变时的响应结果,但桉树人工林应对干旱胁迫的水分利用策略及适应机制还不清楚,这不利于未来我国桉树人工林的可持续经营和桉树产业的健康发展。
②研究目的与意义:针对全球气候变化背景下,区域降雨格局改变导致的桉树种植区潜在干旱胁迫风险不断加剧的问题,本项目以种植面积最广最具代表性的尾巨桉为研究对象,基于稳定同位素技术通过研究雷州半岛典型立地条件下尾巨桉人工林旱雨季的水分利用来源及水分利用效率特征,探索桉树人工林应对环境水分变化的水分利用策略,并结合冠层结构特征及生理特征对季节性干旱的响应,系统的从“水分利用策略”、“冠层结构适应对策”及“生理特征响应”3个层面,揭示桉树人工林对环境水分变化的适应机制,为全球气候变化背景下桉树人工林的建设和恢复以及可持续经营管理、水资源利用提供数据支持和理论指导。
③主要论点与论据:1)尾巨桉在雨季主要利用浅层土壤水,而在旱季转为主要利用深层土壤水和地下水,而在旱季大量降雨后,土壤水分尤其是浅层土壤水得到大量补充后,尾巨桉的主要水分利用层又转回利用浅层土壤水,这说明尾巨桉面对环境可利用水资源的变化,具有灵活多变的水分利用来源策略,表明其对季节性干旱具有较强的适应能力。2)尾巨桉在雨水充足时通常采取挥霍型的水分利用策略,而受到水分胁迫后会通过提高自身的水分利用效率向节约型水分利用策略转变。3)尾巨桉会通过主动的叶运动(增加叶倾角和主动落叶)的方式减少截获的辐射,从而降低水分散失;同时尾巨桉通过降低冠层气孔导度来降低蒸腾速率以减少树木的水分散失;同时为应对季节性干旱期存在的水分胁迫,还会通过降低其水势并提高叶片与土壤之间的水势差来提高其吸水保水能力。
④创见与创新:1)本项目首次量化了典型立地条件下尾巨桉的水分利用来源,并分析了其旱雨季间的差异,并发现其面对环境水分变化后的灵活的水分利用来源策略,结合水分利用效率的变化,探明了其适应季节性干旱的水分利用策略,这为评估全球气候变化背景下降雨格局的改变对我国桉树产业的影响以及全球气候变化背景下桉树人工林的可持续经营管理及水资源利用提供数据支持和理论指导。2)本项目突破以往单纯依靠盆栽控水试验对桉树幼苗开展抗旱生理响应的研究,在复杂自然环境条件下探索了尾巨桉生理特征对季节性干旱的响应,填补了大田试验的生理抗旱机制方面的空白,同时还探讨了冠层结构对季节性干旱的响应,从生理和形态两个方面综合揭示了其对季节性干旱的适应对策。这为了解全球气候变化背景下未来大气蒸潜力增加以及土壤干旱程度加剧风险下的桉树人工林的生存机制提供了帮助。
⑤社会经济效益:通过本项目的实施我们明晰了尾巨桉适应干旱胁迫的水分利用策略及其生理形态适应机制,这为全球气候变化背景下桉树人工林的建设和恢复以及可持续经营管理、水资源利用提供数据支持和理论指导,对桉树适应季节性干旱机制成果的转化、应用和推广,可为桉树经营者制定科学的经营管理方案提供 理论依据和科学指导,从而提高桉树成活率和生产力,进而增加经济收入。存在的问题:目前研究的结论只局限于单一林龄,由于桉树生长速度快,不同林龄阶段之间,其根系发育程度不同, 水力结构及生理特性差异较大, 其水分利用来源也会有较大差异,从而会导致其水分利用效率对相同环境变化的响应模式和程度产生较大差异,生理形态适应对策也可能会发生不同变化,但这些本研究依然解决不了,还需要扩大林龄范围,探讨典型立地条件下幼龄林、中龄林、近成熟林及成熟林适应季节性干旱是否有不同的适应机制,这一科学问题的解决将对评估全球气候变化背景下降雨格局的改变对桉树产业的影响以及更加精准地指导桉树产业的可持续经营管理和水资源高效利用提供更加详细的理论依据和数据支持。
⑥历年获奖情况:无