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干季雾水维持热带喀斯特森林附生维管植物水分平衡

时间:2018-06-11  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:吴毅     打印  字体: 关闭

  西双版纳热带森林是在水分、热量和海拔极限条件下发育形成的森林类型。同时,该地区是我国辐射雾日最多、雾时最长、雾量最大的典型区域之一。长期以来,雾水被认为能补充干季降雨不足,避免低温伤害,进而形成了“雾水维持热带雨林存在的假说(简称雾水假说)”。 该地区前期系列研究已经表明,干季滴落雾水是热带森林的重要水源补给。总体而言,与大树,乔木和常绿植物相比,幼苗,藤本和落叶植物更多地依赖干季雾水。作为热带森林重要结构性成分的附生植物,西双版纳地区的附生系数高达11%,高于世界平均水平(9%)。雾水对于该地区较高的附生植物丰富度也可能起到了积极作用。理论上讲,林冠附生类群脱离土壤水源,将面临更严酷的水分胁迫,更多地利用雾水,且叶片吸收凝结雾水而非根系吸收滴落雾水可能是重要的吸水途径。但是,相关研究却鲜有报道。     

  版纳植物园博士研究生吴毅在导师刘文耀研究员的指导下,在前人“雾水假说”的基础上,与其他科研人员合作,采用碳、氢、氧稳定性同位素技术(δ13C、δD、δ18O)、MixSIAR贝叶斯混合模型以及扫描电镜等方法,研究了干季喀斯特森林中常见的附生维管植物及其乔木宿主的水分利用效率(WUE),不同水源的水分利用比例(PWU)以及叶片吸水能力(FWU)。结果显示:(1)与宿主相比,附生植物叶片δ13C往往更富集,意味着林冠干旱缺水生境以及附生植物更强的WUE;(2)附生植物利用大量空气中的雾水,雾水的PWU30.5-87.3%之间。宿主几乎不利用雾水,而是吸收不同深度的土壤水源(主要是深层土壤水);(3)所有植物叶片都能够显著地吸收水分。然而,与预设不符的是,附生植物的FWU并不显著高于宿主,这可能与附生植物具有储水器官的缓冲作用有关(如兰科的假鳞茎)。有趣的是,部分附生植物叶片上具有内生真菌菌丝穿过气孔进入叶片内部,推测这种结构具有类似灯蕊效应,促进叶片吸水。   

  综上所述,与乔木宿主相比,附生植物通过更高的WUE,更大的雾水PWU以及特殊的叶片表面结构以适应间歇性水分供给的林冠生境。干季雾水对于附生维管植物维持水分收支平衡具有重要意义。然而,正因如此,附生植物对于土地利用变化导致的云雾格局变化(如雾日数减少和云底抬升)也将更为敏感。该研究结果以Fog water is important in maintaining the water budgets of vascular epiphytes in an Asian tropical karst forests during the dry season发表Forests上。 

西双版纳云海 

  喀斯特森林丰富的附生植物 

  附生植物和乔木宿主对不同水源的利用比例 

  附生植物叶片表面的真菌菌丝穿透气孔 

 

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