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我院在树木季节性水力适应机制研究领域取得重要成果

发布时间：2026-06-30

在全球气候变暖日益加剧背景下，森林生态系统正面临前所未有的挑战。树木如何应对寒冷季节的冻融胁迫、如何在春季恢复水分供应并启动生长是理解森林健康与安全的关键科学问题。然而，季节性寒冷环境下树干内部水分的连续动态变化及其气候响应机制，缺乏长期原位观测与量化证据。近日，我院刘敬泽教授团队联合北京师范大学江源教授团队，基于6年（2017-2022）逐小时的连续径向变化和气象监测，构建了树木季节性水分变化的量化解析框架，系统揭示了亚高山混交林落叶树种与常绿针叶树种水分动态的分异规律及其环境驱动机制。

研究发现：（1）华北落叶松和白杄在秋季脱水过程无显著差异，但华北落叶松春季再充水开始时间比白杄提前30天，结束时间晚59天，白杄的春季再充水速率是华北落叶松的7倍。华北落叶松倾向于“早启动、慢补给”，而白杄则采用“晚启动、快完成”的春季水分恢复策略。（2）华北落叶松春季再充水开始的阈值气温低至-5.5 °C，而白杄需接近0.1 °C，但华北落叶松（10.7 °C）比白杄（5.2 °C）完成春季再充水需要更高的温度阈值。白杄春季水分恢复的温度窗口非常狭窄（0.1-5.2 ℃），且再充水速率对温度升高极其敏感，气候变暖可能导致白杄过早完成水分恢复，增加早春霜冻风险；而华北落叶松较宽的水分恢复温度窗口和较慢的再充水速率，可使其与展叶过程保持更好的协调性。（3）华北落叶松径向生长开始依赖于春季再充水的完成，体现了“水力恢复-生长启动”的耦合；而白杄径向生长启动则与前一年秋季茎干脱水速率显著相关，即白杄快速完成秋季脱水有利于其次年更早启动生长，反映了常绿树种通过冬季抗冻准备调控次年生长节律的跨季遗留效应。

左图：基于高分辨率径向变化提取及量化水分动态的模型方法；

右图：华北落叶松和白杄水分变化过程的差异

该研究创新性地将高分辨率径向变化监测与双逻辑斯蒂模型相结合，突破了传统树木水分动态研究的时间限制，首次系统量化了亚高山混交林落叶与常绿针叶树跨季节水分变化过程，对于预测气候变化背景下温带森林的物候动态、种间竞争格局以及制定适应性管理策略等具有重要科学价值。该成果以“Quantifying seasonal stem water-related radial variations in Larix gmelinii var. principis-rupprechtii and Picea meyeri in a sub-alpine habitat, North-Central China”为题，于6月28日在农林科学领域权威期刊《Agricultural and Forest Meteorology》发表。团队薛峰副教授（在站博士后）为论文第一作者，刘敬泽教授和北京师范大学江源教授为共同通讯作者，北京师范大学杜恩在教授、康慕谊教授、我校地理科学学院青年教师潘宁博士和多名在读研究生参与了该项工作。伟德国际1946为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金和河北省教育厅科技项目等基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2026.111316