季节性干旱维持木质藤本多样性的生理机制研究

木质藤本是热带森林重要的组分，对热带森林结构组成、森林更新、物质循环起着重要作用。最近，热带地区藤本丰富度不断增加的趋势引起了许多生态学家的关注。研究表明季节性干旱可能是促进藤本增加的重要原因之一，但内在机制尚不清楚。本项目以西双版纳热带森林常见木质藤本及伴生的树木为研究材料，拟通过对不同季节藤本和树木树干液流、茎干储存水日动态及冠层叶片生理生态特征的原位观测，结合两个类群枝条、叶片水力结构、解剖结构、叶片叶脉和气孔等特征的测定，以及不同季节水分来源的分析，研究不同季节藤本和树木的水分关系、其对气侯因子的响应与生理生态特征和解剖构造上的适应和调节，阐明藤本对其特殊生境适应的解剖学和生理生态学基础，将为揭示季节性干旱促进藤本生长的内在机理以及藤本对水分亏缺的应对策略、推测未来干旱加剧环境下藤本群落可能的响应提供科学依据。

本项目从木质藤本的水分利用特征及应对水分亏缺的机制开展了一系列研究，探讨了木质藤本在具有显著季节性干旱的森林具有更高丰富的的生理机制：（1）研究了西双版纳地区常见的木质藤本和伴生树木的水力学特征、解剖及力学特征；（2）以具有显著土壤干湿季周期的热带喀斯特森林（ KF， Tropical karst forest）和热带季节性森林（ TSF, Tropical seasonal forest）、 常年具有充足土壤水分供给的河漫滩雨林(FPF, Flood plain forest)中常见的木质藤本和伴生树木为研究对象，研究了木质藤本和树木不同季节对水分的获取能力（包括根系及叶片） 和运输能力；（3）研究了生理调节能力（气孔调节）对于藤本调控水分平衡中的作用；（4）茎干储存水对于藤本的日间及季节间日间水分平衡的贡献。结果表明：从解剖结构、水力学等特征以及对于储存水的利用能力方面不能解释藤本植物在季节性干旱森林具有更高丰富度。但是，藤本具有发达的根系，能够在旱季获得更深层土壤水并且还能通过叶片吸收雾水从而减轻水分胁迫对生理功能的影响。此外，较强的叶片气孔调节能力以及在雨季极高的光合能力也从生理上为其在季节性干旱的森林中具有更高丰富度提供了解释。本研究中建立的3个液流监测样地以及积累的监测数据将继续用于研究木质藤本水分利用应对气候变化的响应其他方面的实验（如长期水分控制实验等）；本项目收集的近80余种藤本和伴生树木叶片及枝条水力学、解剖及力学等二十几个功能性状数据将与其他地区（如美洲、东南亚和非洲）数据相结合，从全球尺度分析对木质藤本对于水分亏缺耐受能力、机械稳定性作出一个综合评价。基于本项目，一名博士研究生顺利完成了所有研究工作圆满毕业，已发表3篇研究论文，其中包括两篇SCI核心期刊（New Phytologist和American Journal of Botany）和一篇中文核心期刊（中国科学），另有两篇论文投稿后完成初审，目前正根据审稿人意见进行返修。