氮沉降作为全球气候变化的重要现象，对森林生态系统从个体到群落各尺度的生理生态过程均有显著影响，成为生态学领域的研究热点。植物个体维持体内水分收支平衡的策略直接制约其生长和存活，深入研究氮沉降对植物水分关系和生长特征的影响及其生理生态机制，对预测全球气候变化背景下的植被动态和生态系统功能演变等科学问题具有重要意义。京津冀地区是全球典型的高氮沉降区，近年来，该地区由高浓度的氮氧化合物和其他可溶性气溶胶形成的雾霾引起了科学界和社会大众的广泛关注。

      中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室生物多样性与生物安全研究组张守仁研究团队，以北京东灵山辽东栎（Quercus wutaishanica）林为研究对象，探讨氮沉降背景下群落内优势树种水分关系和生长特征的变化规律，以期揭示氮沉降对该地区森林生态系统的影响机制。

辽东栎林本底调查

本研究依托国家重点研发计划“中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究——生态系统碳氮耦合循环生物学机制（No.2016YFA0600802）”，在北京森林站科学实验区选择暖温带森林生态系统顶级群落——辽东栎林，对群落内乔木优势种辽东栎和伴生种五角枫（Acer mono），进行了野外取样和指标测定。

辽东栎叶片野外取样

在实验室内，测定了气孔行为（叶片气孔导度、冠层导度敏感性及其与环境的关系）、叶片水势、水分运输效率与安全（枝条木质部脆弱性曲线、木质部导水率、木质部导管直径、导管腔面积）、生长（胸径增长量、当年生枝条生物量、种子均重）等水分和生长指标。

叶片水势测定

   研究发现，施氮处理不同程度地提高了东灵山辽东栎林两个主要树种辽东栎和五角枫的枝条最大导水率、木质部导管腔面积、导管直径、冠层导度敏感性以及长期水分利用效率，但同时，两个树种的水分运输安全性都发生不同程度的降低。氮添加对两个树种的胸径增长、当年生枝条生物量以及辽东栎种子单粒重均具有促进作用，但存在年际和种间差异。施氮对辽东栎的正向促进程度高于五角枫，但在2017至2020年期间，对部分指标的促进作用在不断减弱。

枝条木质部脆弱性曲线测试实验

        可以推测，在未来大气氮沉降环境下两个树种的水分运输效率与安全的权衡关系会发生变化：辽东栎和五角枫水分运输安全性下降，应对未来干旱胁迫的水力脆弱性提高，两个树种可通过改变木质部导管结构、冠层导度敏感性等来进行适应性调节，以维持体内水分平衡关系。生物多样性与生物安全研究组张守仁研究员和北京林业大学樊大勇研究员指导的硕士研究生杨晓芳全程参加了该项研究，并于2021年6月完成学位论文答辩，顺利取得硕士学位。