背景：一些溫帶樹種通過正壓恢復(fù)受損的水力功能，減輕了霜誘導(dǎo)的木質(zhì)部空化的負(fù)面影響，因此可能比非壓力產(chǎn)生物種更能抵抗霜疲勞（冷凍后木質(zhì)部更容易受到水力功能障礙的影響）。

       在較高緯度的溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)中，樹木越冬過程中頻繁發(fā)生的凍融交替可誘導(dǎo)木質(zhì)部產(chǎn)生氣穴化栓塞（embolism），對樹木的水分傳輸功能造成較嚴(yán)重的損傷（圖1）。

      木質(zhì)部管道（導(dǎo)管或管胞）中的水柱在結(jié)冰過程中，溶解其中的空氣離析出來形成大小不一的氣泡，冰融化后水柱通常承受較大張力（負(fù)壓），這時(shí)較大的氣泡即可迅速擴(kuò)張導(dǎo)致木質(zhì)部管道產(chǎn)生氣栓，威脅木質(zhì)部正常的水分傳輸功能。越冬過程中發(fā)生的水分傳輸功能損傷若不能及時(shí)修復(fù)，將影響樹木在生長季的蒸騰用水和其它相關(guān)重要生理過程，嚴(yán)重時(shí)可造成樹木衰退死亡。一方面，有關(guān)木質(zhì)部栓塞發(fā)生和修復(fù)的過程和機(jī)理研究是樹木抗逆生理學(xué)理論研究的重點(diǎn)和前沿方向。同時(shí)，凍融造成的水力傳輸失敗是我國北方地區(qū)樹木受害的一個重要原因，與森林生產(chǎn)力降低、衰退死亡、建群／優(yōu)勢樹種天然更新障礙（越冬過程中幼苗大量死亡）等制約林業(yè)發(fā)展的重大問題密切相關(guān)。因此，亟需在該地區(qū)開展相關(guān)生理生態(tài)研究。

圖1：長白山針闊混交林常見樹種冬季枝條木質(zhì)部導(dǎo)水率喪失的百分比（PLC）

    實(shí)驗(yàn)：通過普通園林試驗(yàn)，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所植物生理生態(tài)組研究了18種同域樹種的關(guān)鍵水力特征，如導(dǎo)水率、脆弱性曲線、50%導(dǎo)水率損失對應(yīng)的莖木質(zhì)部水勢和詳細(xì)的木質(zhì)部解剖特征。這些物種屬于三個功能組，即一個同時(shí)產(chǎn)生根和莖壓力（RSP），一個只產(chǎn)生根壓力（RP），另一個不能產(chǎn)生這種壓力（NP）。

圖2：18個研究物種的三個關(guān)鍵樹干水力特征與邊材結(jié)構(gòu)特征之間的相關(guān)性

結(jié)果：研究結(jié)果表明，在霜凍脅迫強(qiáng)烈的環(huán)境中：在水力效率、抗旱性和抗霜疲勞性之間進(jìn)行多重權(quán)衡后，這些群體在水力功能上存在差異；以及解剖特征的差異如何導(dǎo)致物種之間的這種差異。

對干旱誘導(dǎo)栓塞的抵抗力這三個重要水力學(xué)特征上存在顯著差異，而該水力學(xué)功能的差異是由于不同功能類群間木質(zhì)部組織水平（光學(xué)解剖）和紋孔水平（掃描電鏡）的結(jié)構(gòu)特征存在顯著分化（圖2）。該研究首次較系統(tǒng)地闡述了緯度較高環(huán)境中木質(zhì)部水分傳輸效率、對凍融造成的木質(zhì)部功能損傷的抵抗力、對干旱誘導(dǎo)栓塞的抵抗力三者間較復(fù)雜的權(quán)衡關(guān)系（three-way trade-offs），為探討溫帶森林樹種的環(huán)境適應(yīng)性提供了新的視角。

來源：Divergent hydraulic strategies to cope with freezing in co-occurring temperate tree species with special reference to root and stem pressure generation"，《New Phytologist》，Xiao-Han Yin Frank Sterckand Guang-You Hao