树木年轮分析解释了干旱不耐受背后的生理学

2018年12月28日14:11:45 发表评论
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新的研究表明,树木年轮讲述了生理上发生的事情,因为灭火使森林变得更加密集,对干旱,害虫和野火的抵抗力更强。俄勒冈州立大学和犹他州立

新的研究表明,树木年轮讲述了生理上发生的事情,因为灭火使森林变得更加密集,对干旱,害虫和野火的抵抗力更强。

俄勒冈州立大学和犹他州立大学的科学家在俄勒冈州中部研究了2800公顷的混合针叶林,研究区内的许多黄松松树可追溯到1910年之前数百年,当时野火成为联邦政策。

该地区的其他树木,其中火灾历史已被广泛研究,是较年轻,相对火灾和干旱不容忍的盛大冷杉。

发表在“全球变化生物学”上的研究结果表明,随着树木在过去一个世纪中变得越来越厚,树木被迫逐渐使用更多的较重的碳稳定同位素进行光合作用,这表明干旱压力增加,因为它们限制了气体进入他们的叶子。

该研究还表明,自工业时代开始以来,二氧化碳含量不断上升 - 大气中二氧化碳含量增加了40% - 无法帮助树木克服森林变得更加密集而没有火灾的影响。

研究报告的共同作者克里斯托弗说:“我们希望记录对干旱胁迫敏感性的轨迹,以应对不断增加的火灾赤字,以及林分占用的阈值水平,其中抗旱性和对干旱胁迫,树皮甲虫和野火的抵抗力下降。”仍然是俄勒冈州立大学林业学院。“这是一个火灾生态学与生理生态学的交汇点 - 这两个领域并没有像他们应该的那样经常见面。”

在1910年之前,频繁的低强度地面火灾在维护美国西部干旱山区森林方面发挥了关键作用。几十年以来,联邦政策导致的火灾赤字 - 与放牧,伐木和土地利用变化相一致 - 导致了老树林的重大结构性变化,因为耐荫和不耐火的物种已经进入。

在同一时期,大气中的二氧化碳浓度不仅在上升,而且还在不断增加;较高的二氧化碳浓度对叶片气体交换有影响 - 树木为呼吸提供氧气和为光合作用提供二氧化碳。

另一位研究报告的共同作者林学院研究生安德鲁·梅歇尔说:“长期以来我们都知道灭火导致拥挤的森林,这意味着更多的资源竞争。”“我们已经知道,因为这样,树木更容易干旱,这是有道理的 - 地下深处的水更少,更多的树木将它抽出来。我们的研究以生理方式显示正在发生的事情。我们认为会有是年度树轮中的信号,还有。“

一棵树为每年的生长添加一个环,在针叶树中,环由浅色的“早期木材”部分和深色的“晚期木材”组成。

环尺寸变化反映了生长发生时的温度和降水。每个环的化学过程也讲述了一个故事,包括树是否可以使用更多的更喜欢的碳-12同位素,或者不得不求助于使用相对较多的较重碳-13同位素进行光合作用。

树木年轮碳同位素记录也表明树木通过提高水分利用效率来应对干旱。

然而,尚不清楚的是,二氧化碳浓度上升对水资源利用效率的提高是否足以克服由于最近的年轻,不耐火树木的增长脉冲导致的干旱压力增加。

“树木密度的增加似乎超过了二氧化碳施肥的好处,”Merschel说。“如果年轻的,干旱敏感的树木在火灾排除后死亡,那就不一定是因为这与这些森林看起来的方式一致 - 更加开放,让黄松松树活到600岁。树木减少,竞争减少经过几个世纪的干旱,昆虫和火灾的古老的防火树木作为干燥森林的结构支柱而存在。“

犹他州立大学的主要作者Steven Voelker指出,由于气候变化增加了无雪季节的长度,太平洋西北干旱山区森林的干旱敏感性可能会更加复杂。

“俄勒冈州立大学和其他机构最近的研究也显示,密度较大的森林减少了整个西北地区的积雪,”Voelker说。“我们无法准确预测影响森林的所有这些因素将来会如何相互作用,但可以肯定的是,低密度森林将有更多的降雪和更少的干旱压力。”

他说,如果没有“旨在减少林分密度的政策和管理方面的重大改变”,俄勒冈州中部的许多森林将越过一个门槛,使其对干旱的抵抗力降低,对野火和树皮甲虫暴发的抵抗力降低。

该研究小组今后的工作将把树木年轮同位素分析扩展到俄勒冈州和美国西部其他地区的不同地区,以评估针对可能干燥和更热的针叶林的竞争加剧的影响 - 从而提供更多全面了解森林恢复力如何因火灾压制而发生变化。

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