中国不同属针叶树的水分利用效率与气候因素之间的关系

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Relationships Between Water-Use Efficiency and Climatic Factors in Conifers From Different Genera in China

　　摘要

气候变化深刻影响了森林生态系统中的水-碳通量平衡。树木的固有水分利用效率（iWUE）是其水-碳权衡的关键指标；然而，不同针叶树种之间的iWUE差异及其对环境变化的响应机制仍需进一步研究。为了解决这一问题，本研究基于中国43个采样点的年轮稳定碳同位素数据，分析了1901年至2008年间四种针叶树属（Pinus、Picea、Abies和Juniperus）的iWUE变化模式。结果显示，Juniperus的iWUE（104.72 ± 8.38 μmol·mol?1）显著高于Picea（93.94 ± 5.97 μmol·mol?1）、Pinus（84.88 ± 4.52 μmol·mol?1）和Abies（80.84 ± 7.28 μmol·mol?1），其iWUE增长率也超过了其他三种针叶树属。大气CO2浓度是所有针叶树iWUE增加的主要驱动因素，Picea和Abies表现出积极的气孔调节响应，而Juniperus的气孔响应较弱。此外，iWUE与气候因素之间的相关性在Picea和Pinus中普遍更强。我们的发现表明，大气CO2和蒸气压亏缺对树木生理过程的影响可能超过了物种间气孔调节策略的固有差异。

通俗语言总结

树木在生长过程中通过气孔吸收二氧化碳，同时失去水蒸气。这种平衡被称为固有水分利用效率（iWUE）。较高的iWUE意味着树木可以用更少的水分生长得更多。在这项研究中，我们考察了中国境内的四种主要针叶树，包括Abies、Picea、Pinus和Juniperus。我们想了解它们的iWUE是否存在差异，以及这些差异随时间的变化原因。研究结果表明，Juniperus的iWUE显著高于其他三种树种。我们还发现，过去几十年里，大气二氧化碳浓度的升高是所有四个树种iWUE增加的主要原因。此外，CO2和干燥空气对树木生理的影响可能比物种控制水分损失方式的固有差异更为重要。这些发现有助于我们理解中国针叶林如何应对未来的环境变化，并为森林保护和管理决策提供依据。

利益冲突

作者声明与本研究无关的利益冲突。

数据可用性声明

本研究使用的所有数据均为公开数据。本文使用的气象数据来自CRU数据集（http://climexp.knmi.nl/）。大气CO2浓度序列数据来自NOAA的全球监测实验室（https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/data.html）。不同采样点的原始年轮δ13C数据来源于Gong等人（2022年）的公开数据（https://doi.org/10.5061/dryad.c59zw3r9q）。

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