气候变化正在持续增加全球干旱的频率、严重程度和持续时间，导致了大量树木死亡，进而威胁着森林生态系统健康。掌握干旱胁迫下树木死亡的驱动因子和规律是生态学研究关注的重要问题。干旱期间的树木死亡是一个复杂的生理生态过程，冠层结构被认为是其中的重要影响因素之一。一般认为，冠层结构对干旱期间树木死亡率的影响主要有两条途径：一是通过调控树木个体在干旱期间的水分供需，二是通过改变与邻体间的资源竞争与分配。但是，目前这两条路径对干旱期间树木死亡率的作用方向和机制仍存在着争议，亟待进一步明晰。
为解决上述科学问题，中国科学院植物研究所苏艳军研究组与国内外科研人员合作，利用机载激光雷达和多时相高分辨率影像构建了近百万株树木的个体数据集，对每株树木的树种、冠层结构参数和死亡情况进行了精准识别，并基于该海量数据集系统分析了干旱期间树木死亡率与冠层结构间的关系。研究发现，随着树木个体大小（如树高）的增加，干旱期间树木死亡率在不同树种间普遍呈现出“上升—下降—上升”的分段规律，而不是单调上升的现有认知；而反映树木个体与邻体间资源竞争关系的冠层结构参数与干旱期间树木死亡率在不同树种间呈现出统一的负相关关系。通过结合辐射传输模拟和BEPS陆地生态系统模型模拟，研究人员发现上述现象可能与复杂森林冠层所产生的遮阴效果有关。虽然在正常气候条件下，光竞争是树木生长的限制因子，但在干旱期间，复杂森林冠层所带来的光竞争可以显著提高冠层的阴影比例，并从而降低由蒸散发所带来的水分丢失，提高树木的存活概率。上述研究结果表明，在全球气候变化背景下，森林管理与保护应充分考虑冠层结构复杂性，由不同物种、年龄组成的复杂森林冠层有助于提高森林生态系统抵御干旱的能力。此外，本研究也揭示了遥感技术带来的海量数据在森林管理与保护中的巨大潜力，我们应进一步推动遥感技术的研究与应用相结合，促进多效益森林管理与保护的发展。
上述研究成果于11月17日在线发表于国际学术期刊Nature Communications。南京师范大学马勤副教授为论文的第一作者，植物所苏艳军研究员为通讯作者，新加坡国立大学罗翔中、新泽西理工学院台晓楠、宾夕法尼亚州立大学邱桐、北京大学张尧、加州大学默塞德分校Roger C. Bales、加州大学伯克利分校Maggi Kelly、植物所刘玲莉和北京大学郭庆华等科研人员参与了本项研究。该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目及国家自然科学基金等项目的资助。
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https://www.nature.com/articles/s41467-023-43083-8
（植被生态实验室供稿）
