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植物水力性狀（Plant hydraulic trait）是生態學研究中重要的功能性狀類型之一，可反映植物如何應對氣候變化導致的干旱，是全球變化對植被動態影響的良好預測因子。木質部作為維管植物的水分運輸組織，其結構與水分運輸的有效性和安全性有著緊密聯系。探究木質部結構性狀及與之相關的功能性狀隨環境梯度的變異以及性狀網絡之間的差異性，有助于剖析植物對環境變化的響應與生態適應策略。目前，我國有關植物功能性狀的樣帶研究集中于中國東部濕潤、半濕潤區的森林樣帶，而有關西北荒漠區優勢灌木木質部解剖結構性狀的空間變異性及其驅動因素尚不明晰。

中國科學院新疆生態與地理研究所研究員張元明團隊基于前期已建立的西北荒漠樣帶，選取10個琵琶柴（Reaumuria soongarica）分布的樣點，并依據干旱指數AI將其劃分為干旱區（0.05 ≤ AI < 0.2）和極端干旱區（AI < 0.05），運用Pearson相關分析、線性混合模型（LMM）和植物性狀網絡分析（PTN）等方法對木質部結構、水力功能和機械強度3大類12個性狀的空間變異特征及其影響因素進行分析。

研究表明：所測定性狀的變異程度表現為干旱區大于極端干旱區（除導水面積百分比外），最干季平均溫度（TDQ）是驅動大多數性狀變異最重要的氣候因素。相關性分析表明：木質部導水系統存在效率與安全的權衡關系；從性狀網絡分析的對比結果可看出，多個性狀之間的協調性在樣帶尺度和區域尺度存在差異，平均導管直徑（D）和理論導水率（Kth）分別為干旱區和極端干旱區的中心性狀，極端干旱區具有比干旱區更緊密的性狀網絡。可見，琵琶柴木質部結構能夠采取不同的功能性狀組合方式來適應外界變化的環境。該研究有助于進一步闡明琵琶柴的生理生態適應性，為預測氣候變化背景下我國西北荒漠生態系統植被群落的動態變化及群落穩定性提供水力學依據。

相關研究成果以Spatial patterns and climatic factors influence the branch xylem anatomical traits of Reaumuria soongarica in the desert region of northwestern China為題，發表在Environmental and Experimental Botany上。研究工作得到國家自然科學基金-新疆聯合基金重點項目、中科院“西部之光”人才培養計劃“西部青年學者”A類項目和新疆維吾爾自治區自然科學基金重點項目的支持。

論文鏈接

琵琶柴采樣點的地理分布和生物氣候變量主成分分析

琵琶柴水力功能性狀與解剖結構性狀、機械強度之間的Pearson相關分析

樣帶尺度和氣候區域尺度的琵琶柴性狀網絡分析