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青藏高原所揭示樹木形成層活動(dòng)的低溫閾值是冷濕環(huán)境下高山樹線形成的關(guān)鍵生理機(jī)制

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青藏高原所揭示樹木形成層活動(dòng)的低溫閾值是冷濕環(huán)境下高山樹線形成的關(guān)鍵生理機(jī)制

摘要: 　　高山樹線作為樹木分布的最高海拔界限，對(duì)氣候變化具有潛在的敏感性，在全球變化學(xué)習(xí)中日益受到關(guān)注。然而，歷經(jīng)近一個(gè)世紀(jì)的爭論，學(xué)者們對(duì)高山樹線形成機(jī)制仍存在廣泛爭議�！　∫岳錆駳夂�?yàn)樘卣鞯牟貣|南分布有 ...

　　高山樹線作為樹木分布的最高海拔界限，對(duì)氣候變化具有潛在的敏感性，在全球變化學(xué)習(xí)中日益受到關(guān)注。然而，歷經(jīng)近一個(gè)世紀(jì)的爭論，學(xué)者們對(duì)高山樹線形成機(jī)制仍存在廣泛爭議。
　　以冷濕氣候?yàn)樘卣鞯牟貣|南分布有北半球最高海拔的高山樹線，且受人為活動(dòng)干擾少，是開展高山樹線形成機(jī)制學(xué)習(xí)的理想材料。以中國科學(xué)院藏東南高山環(huán)境綜合觀測學(xué)習(xí)站為依托，中國科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、青藏高原學(xué)習(xí)所高寒生態(tài)學(xué)與生物多樣性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)員梁爾源課題組（論文第一作者為李曉霞）及其合作者，以藏東南色季拉山天然急尖長苞冷杉樹線為學(xué)習(xí)對(duì)象（圖1），在2個(gè)樹線樣點(diǎn)開展了連續(xù)3-4個(gè)生長季的形成層活動(dòng)和微氣象的同步監(jiān)測學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，大氣最低溫是影響木質(zhì)部生長的主要?dú)夂蛞蛩�，而且存在限制木質(zhì)局部化開始的最低溫閾值（0.7±0.4℃）（圖2），遠(yuǎn)低于以往溫帶和寒溫帶森林木質(zhì)局部化學(xué)習(xí)中所報(bào)道的最低溫閾值（4-5℃）。
　　基于0.7℃最低溫閾值，樹木生理過程模型所模擬的樹輪寬度指數(shù)與實(shí)測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較高的一致性，然而基于5℃溫度閾值的模擬結(jié)果與實(shí)測值相差較大，進(jìn)一步證明了這一低溫閾值的樹木生理意義（圖3）。高山樹線樹木形成層活動(dòng)最低溫閾值是對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)策略，確保了高山樹線上的樹木能有足夠的時(shí)間完成形成層細(xì)胞分裂、木質(zhì)部細(xì)胞生長、分化和成熟過程，保障了樹木生理生態(tài)過程所必要的生長季長度（3個(gè)月以上），為濕潤氣候區(qū)高山樹線形成機(jī)制提供了樹木生理方面的解釋。另外，如果以形成層活動(dòng)的5℃最低溫閾值來推算，樹線樹木木質(zhì)局部化時(shí)間平均僅為79天，難以滿足更新、生長和木質(zhì)局部化等生理生態(tài)過程需求，從而進(jìn)一步揭示了高山樹線樹木形成層活動(dòng)低溫閾值是維持樹線形成的關(guān)鍵生理機(jī)制。
　　此學(xué)習(xí)揭示，藏東南冷濕環(huán)境下，大氣最低溫閾值通過調(diào)節(jié)木質(zhì)局部化開始與結(jié)束的時(shí)間從而控制著生長季長度和高山樹線的形成，為理解高山樹線形成機(jī)制提供了新視角。
　　此學(xué)習(xí)受到國家杰出青年基金等的資助，相關(guān)學(xué)習(xí)成果以封面文章發(fā)表于科學(xué)通報(bào)（Science Bulletin）2017年第62卷11期上（圖1）：Li X， Liang E*， Griĉar J， Rossi S， Čufar K， Ellison AM. 2017. Critical minimum temperature limits xylogenesis and maintains treelines on the southeastern Tibetan Plateau. Science Bulletin， 62 (11): 804–812。
　　論文鏈接



　　圖1. Science Bulletin 雜志2017年第62卷11期雜志封面。



　　圖2. 藏東南兩個(gè)天然急尖長苞冷杉樹線樣點(diǎn)木質(zhì)局部化開始、結(jié)束對(duì)應(yīng)的大氣最低（黑點(diǎn)）、平均（白點(diǎn)）及最高（灰點(diǎn)）溫度閾值（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，樣本量=5）。



　　圖3. 實(shí)測（紅線）與模擬的藏東南急尖長苞冷杉林線1960-2006年的樹輪寬度指數(shù)序列。Vaganov-Shashkin樹木生理模型采用0.7℃閾值（藍(lán)線）模擬的輪寬指數(shù)與實(shí)測數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.66(p0.01)，而采用5℃閾值（虛線）模擬的相關(guān)結(jié)果僅為0.41(P0.05)。

青藏高原所揭示樹木形成層活動(dòng)的低溫閾值是冷濕環(huán)境下高山樹線形成的關(guān)鍵生理機(jī)制  |  責(zé)任編輯：蟲子
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