全球範圍內乾旱導致樹木死亡加劇，然而現時乾旱脅迫下樹木死亡預測仍然十分困難，其主要原因是對於樹木死亡的生理機理認識不够充分。水力學失敗和碳饑餓是當前解釋樹木死亡的兩個主要假說，然而現時關於這兩個假說的試驗主要集中於生長季，關於跨季節持續乾旱下樹木死亡機理的報導比較少見。
鑒於此，研究人員通過為期13個月（包括生長季和休眠季）的連續乾旱處理試驗，通過分析乾旱過程中幼苗水力學功能和非結構性碳水化合物（NSC：可溶性糖+澱粉）儲存變化，探究了持續乾旱下幼苗死亡機理。研究結果發現，休眠季死亡幼苗體內可溶性糖和澱粉濃度不足對照的20 %。第二年生長季時，乾旱導致幼苗水力學功能嚴重受損，幼苗死亡時水力學功能完全喪失，但其體內NSC儲存較對照無顯著降低現象。由此可見，碳饑餓可能是休眠季幼苗死亡的重要原因，而水力學失敗是生長季幼苗死亡的主要原因。
本研究發現樹木水力學功能和非結構性碳的變化受乾旱和季節交互作用影響，有助於增强對於乾旱脅迫下溫帶樹木死亡機理的認識。研究結果以“Seasonal responses of hydraulic function and carbon dynamics in spruce seedlings to continuous drought”為題於2022年4月發表在Frontiers in Plant Science期刊上。中科院瀋陽生態所森林生態系統管理組博士生韓豔剛為該論文第一作者，於大炮研究員和王慶偉研究員為該論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金資助（41871105和41971148）。
圖1實驗過程中土壤含水率和幼苗死亡率變化
圖2幼苗水勢變化
圖3幼苗可溶性糖、澱粉和NSC濃度變化