Forestry Res | 安徽农业大学夏志超/方立东团队在干旱区杨树水力限制与衰退机制方面取得进展

在全球气候变暖背景下，极端干旱事件频发，森林衰退与树木死亡现象日益加剧。尤其是在我国“三北”防护林区域，长期水分亏缺严重威胁人工防护林的稳定性与生态功能。杨树（Populus spp.）作为我国干旱区防护林建设的重要树种，其衰退和死亡问题近年来受到广泛关注。然而，不同杨树品种之间为何会表现出显著不同的衰退模式，其背后的生理机制仍不清楚。目前，关于树木干旱死亡机制主要存在“水力失效假说”与“碳饥饿假说”两种理论。其中，水力失效强调木质部栓塞导致水分运输受阻，而碳饥饿则认为长期气孔关闭导致碳同化下降、非结构性碳水化合物耗竭。但在干旱区防护林杨树中，究竟是哪种机制主导树冠衰退，仍缺乏直接证据。

2026年5月，Forestry Research 在线发表了安徽农业大学方立东副教授与夏志超教授团队题为Hydraulic limitation drives differential crown dieback in Populus alba varieties 的研究论文。该研究以新疆阿拉尔地区两种典型银白杨变种—光皮银白杨（Populus alba var. bachofenii，P.b）和新疆杨（Populus alba var. pyramidalis，P.p）为研究对象，系统比较了不同冠层位置的水力特性、非结构性碳水化合物（NSC）以及树轮生长动态，揭示了不同树冠衰退模式形成的生理机制。

图1 银白杨变种间与变种内树冠水力协同差异及顶端枯梢机制解析示意图

研究发现，虽然两种杨树的水力传导效率（K_s与K_l）差异并不显著，但新疆杨（P.p）上层冠层枝条表现出更高的导水率损失（PLC）以及更负的中午水势（Ψ_md），说明其顶部枝条承受了更强的水分胁迫，更容易发生木质部栓塞，从而诱发顶部枯梢和树冠衰退。相比之下，光皮银白杨（P.b）在上层冠层仍能够维持较低的PLC和相对稳定的水力安全性，表现出更强的抗旱能力。进一步研究表明，发生衰退的新疆杨个体（P.p-D）虽然顶部枝条PLC显著升高，但其NSC含量与健康植株之间并无明显差异，说明树木衰退并非主要由“碳饥饿”引起，而更多与局部水力功能失调有关。树轮分析结果进一步支持了这一结论。P.b年轮宽度变化相对稳定，而P.p对环境波动更加敏感；衰退个体的径向生长率明显下降，并表现出长期生长减弱趋势。这表明，上层枝条持续发生的栓塞积累可能逐渐限制整株树木的水分运输能力，最终导致“自上而下”的树冠衰退。该研究从冠层垂直梯度角度揭示了不同白杨品种抗旱能力差异的水力机制，为干旱区防护林树种选择与退化防控提供了新的理论依据。

安徽农业大学方立东副教授和夏志超教授为该论文共同通讯作者，硕士研究生刘书典为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（32001288）、塔里木盆地生物资源保护利用省部共建国家重点实验室培育基地开放基金（BRZD2502）、安徽省高等学校科学研究项目（2023AH051041）、森林生态系统可持续经营教育部重点实验室开放基金（KFJJ2023ZD01）、安徽农业大学青年教师“攀登计划”以及安徽省高校优秀青年科研项目（2024AH020003）等资助。

团队介绍

团队长期致力于干旱区人工林衰退与树木水力生态学研究，重点围绕杨树等防护林树种的水力安全机制、碳-水耦合关系以及树木死亡过程开展研究，尤其在干旱胁迫下树木水力失败机制、冠层衰退及功能性状协调关系等方面取得了一系列重要研究成果。近年来，团队围绕“三北”防护林退化与生态恢复问题，在树木水力学、树轮生态学及干旱适应机制等领域开展了系统研究，相关成果发表于New Phytologist、Tree Physiology、Forest Ecology and Management、Forestry Research 等期刊。

团队合照