开口导管比例对栓塞脆弱性曲线类型的影响

作者：赵涵; 黄瑾; 张友静; 鲁彦君; 姜在民; 蔡靖^*

来源：林业科学, 2020, 56(05): 50-59.

• 栓塞
• 脆弱性曲线
• 开口导管
• Cavitron离心机
• 威布尔曲线

【目的】栓塞脆弱性是木本植物水力学研究的热点,一般通过建立栓塞脆弱性曲线(VC)来评定。离心机法是建立VC的主要方法之一,前人研究普遍认为Cavitron离心机法建立长导管树种VC时,离心枝条内的导管被切开,大量开口导管的存在造成栓塞假象,致使曲线呈现极为脆弱的"r型",显著高估了植物的栓塞脆弱性。本研究拟在种间水平检验脆弱曲线类型是否受开口导管比例的影响,为离心机法评估植物栓塞脆弱性的可靠性提供参考,从而更准确地评估植物抗栓塞能力,为抗旱树种选择提供可靠依据。【方法】选取具不同导管长度的9个树种,根据Cavitron离心机转子直径的大小(27.4 cm),将9个树种分为3类:长导管树种(平均导管长度>15 cm:刺槐、桑、紫薇)、中导管树种(平均导管长度10～15 cm:女贞、桃、沙棘)和短导管树种(平均导管长度<10 cm:元宝槭、榛、秦白杨)。使用Cavitron离心机法建立VC,采用注气法测定最大和平均导管长度,分析开口导管比例与VC曲线特征的关系。【结果】长导管树种及短导管树种的元宝槭和榛的VC能用单威布尔函数良好拟合,中导管树种和短导管树种秦白杨的VC能用双威布尔函数良好拟合。长导管树种刺槐和桑的VC相似,呈"r型",而紫薇呈"s型";中导管树种女贞、沙棘及短导管树种秦白杨的VC呈2条"s型"曲线组成的双威布尔形,而中导管树种桃的VC更接近于"s型";短导管树种元宝槭和榛的VC均呈"s型"。长导管树种的平均导管长度(Lv)接近20 cm,两端开口的导管比例(F27.4)达20%左右,一端开口到离心机转子中心的导管比例(F13.7)达60%左右;中导管树种的Lv接近离心机转子半径(13.7 cm),F27.4达10%左右,F13.7达40%左右;短导管树种的Lv在5 cm以下,F27.4均小于0.1%,F13.7最大为2.68%。9个树种的栓塞脆弱性指标P12、P50(分别对应导水率损失12%、50%时的木质部水势)均与开口导管比例(F27.4、F13.7)呈显著正相关(P<0.05),但P88(导水率损失88%时对应的木质部水势)与开口导管比例不具有显著相关。【结论】在种间水平验证开口导管比例能使Cavitron离心机建立的VC发生类型变化,当开口导管比例极少时,脆弱曲线呈"s型",随着开口导管比例增多可能会造成"r型"曲线及介于"s型"与"r型"之间的"中间型"曲线。此结论能进一步支持开口导管栓塞假象的假说,为Cavitron离心机法测定栓塞脆弱性时的树种选择提供理论依据。

• 出版日期2020
• 单位生命科学学院; 西北农林科技大学