氣候變化背景下全球大范圍地區干旱加劇，已造成大面積的森林衰退死亡，尤其是在干旱、半干旱地區該現象更為嚴重。楊樹是我國北方廣大地區防護林建設的主要樹種，對保護農田、改善生態環境起著重要作用，但目前楊樹防護林存在嚴重的衰退死亡問題。尤其是在水分較為匱乏的地區，楊樹樹冠從上至下枝條枯死的現象非常普遍，但相關生理學機制還有待明確。鑒于此，中國科學院沈陽應用生態研究所的科研人員以科爾沁沙地的小青楊防護林為對象，研究了該樹種枝條水力結構及其相關生理指標沿著枝條高度的變化規律，以期揭示楊樹在此地區經常發生頂端枯死現象的生理學機制。
小青楊頂端枝條枯黃示意圖（左圖）、樹冠不同高度小枝的形態差異（中圖）和不同高度枝條的水力結構相關生理指標梯度變化（右圖）
結果表明，枝條水力結構和葉片水分關系相關生理參數隨高度的增加表現出顯著的梯度變化。具體表現為隨高度增加水勢顯著降低，高處枝條面臨更大的水力失敗風險，木質部栓塞程度也更大，即高處枝條水分傳輸通路出現了更大程度的功能障礙。受木質部栓塞風險沿樹高梯度變化的影響，枝條水力導度隨高度增加呈顯著降低趨勢。與樹高水力限制測定結果相一致，樹冠高處的葉片表現出顯著的干旱脅迫特征，如面積顯著降低、具有更低的膨壓喪失點和飽和滲透勢、可溶性糖含量顯著增加等。研究結果揭示了水分傳輸的樹高限制是楊樹防護林常見“枯梢”現象發生的重要生理機制。從另一角度講，冠層上部枝條的枯死可理解為干旱脅迫下樹木對其整體水力結構的可塑性調整，通過優先舍棄頂端枝條減少水分的進一步散失，從而保護了主干等更重要部分器官的水力安全。該結果暗示矮化型樹種具有更強的抗旱性，從而更適合在水分受限地區造林，相關研究結果正在進一步整理中。
本研究從樹木水力結構角度探討了楊樹“枯稍”的衰退死亡機制，研究結果可為水分受限地區楊樹防護林經營管理提供科學依據。該研究成果近期以“Hydraulic limitation underlies the dieback of Populus pseudo-simonii trees in water-limited areas of northern China”為題發表在Forest Ecology and Management期刊。植物生理生態學科組方立東博士為該論文第一作者，郝廣友研究員為通訊作者，該研究得到了國家自然科學基金優秀青年科學基金(31722013)等項目的支持。
