水汽压差升高加剧了热带季节雨林红椿径向生长的膨压限制

　　热带森林贡献了全球约1/4的陆地碳库和1/3的初级生产力，研究热带森林树木生长对环境变化的响应，对于模拟和预测全球碳循环动态非常重要。受全球气候变暖的影响，热带地区的大气水汽压差（VPD）普遍升高，可能对树木的径向生长造成不利的影响。过去的研究往往将VPD升高导致的树木生长下降归因于光合碳同化能力的降低（源限制），而忽略了环境条件（特别是水分状况）对树木形成层活动和木质部发育的限制作用（汇限制）。热带地区VPD的升高如何调节树木形成层的膨压动态，进而影响树木的径向生长过程，仍知之甚少。  

　　中国科学院西双版纳热带植物园树木年轮与环境演变研究组博士研究生Arisa Kaewmano，在范泽鑫研究员和付培立副研究员的指导下，对西双版纳热带季节雨林树种红椿（Toona ciliata）的径向生长、树干液流和叶片水势等进行了持续的观测，与瑞士巴塞尔大学的Richard Peters博士以及荷兰瓦赫宁根大学和比利时根特大学的科研人员合作，结合气象数据、土壤含水量和树型参数，利用膨压驱动生长模型（Turgor-driven growth model），模拟了热带树种红椿的树干形成层膨压和径向木质部生长的日动态和季节变化，并分析了冠层导度和气孔调节能力对VPD变化的响应。结果表明：1）基于树干液流的膨压生长模型能很好地模拟红椿树干形成层的膨压变化和径向生长日动态和季节变化；2）红椿的径向生长主要发生在夜间，夜间形成层细胞膨压恢复的水平直接影响到木质部细胞的生长和扩大过程（汇限制）；3）红椿形成层的夜间膨压与前一天正午的VPD呈显著负相关，即白天较高的VPD和冠层导度降低了夜间膨压的恢复水平，从而限制翌日凌晨阶段的细胞扩大和生长，这可能与红椿相对较弱的气孔调节能力有关。  

　　该研究首次证实了热带树木生长主要发生在夜间且受膨压的限制，为利用机理模型预测热带树木径向生长和碳汇过程对气候变化的响应提供了的参考依据。相关研究结果以“High vapour pressure deficit enhances turgor limitation of stem growth in an Asian tropical rainforest tree”为题发表在Plant, Cell & Environment上。瑞士巴塞尔大学的Richard Peters为第一作者，范泽鑫研究员为通讯作者。相关研究工作得到了国家自然科学基金的支持，西双版纳森林生态系统国家野外科学观测研究站提供了气象和土壤含水量数据。  

　　图:（a）前一天正午VPD（D_{previous midday}）与形成层区域凌晨细胞膨压（ψ^P_S）的关系，（b）前一天正午VPD（D_{previous midday}）及木质部日生长速率（d^X_stem）的关系，（c）模型模拟的木质部日生长速率（d^X_stem）与正午VPD的季节动态。