隨著溫度的升高和區(qū)域降水格局的變化，水資源匱乏日益嚴重，全球大多數(shù)地區(qū)處于干旱、半干旱狀態(tài)，且干旱半干旱區(qū)域正在不斷擴大。苗木對不同程度干旱條件的生長和生理響應尤為關鍵。因此，探討不同水分控制和栽培基質條件下我省珍貴闊葉樹種苗木生長和生理生化響應具有重要的意義。非結構性碳水化合物（NSCs）能夠反映植物對外界環(huán)境條件變化的緩沖能力，是植物對環(huán)境脅迫生理調節(jié)的關鍵因子。近些年來，國內外眾多學者圍繞水分、溫度、CO₂濃度等因子，在植物的組織或器官尺度上對NSCs的動態(tài)變化規(guī)律展開了大量的研究，但對根系的研究較少，尤其是根尖。

研究團隊以核桃楸、水曲柳和黃檗三個溫帶闊葉樹種的兩年生幼苗為研究對象，采用盆栽控水法，設置土壤基質和水分控制兩個因素的隨機區(qū)組試驗，選取腐殖土、壤土和砂壤土作為基質，設置4個水分梯度，即正常供水CK、輕度脅迫T1、中度脅迫T2和重度脅迫T3（分別為田間持水量的80%、60%、40%、20%），測定苗木生長、物質分配、葉片生理、根尖形態(tài)學性狀、化學性狀和NSCs含量，以期探究在不同水分和土壤基質條件下下，苗木根尖NSCs變化的差異，解析細根性狀與NSCs的耦合關系，并探究核桃楸苗木培育的最適條件。

研究發(fā)現(xiàn)，細根比根長（SRL）和比根表面積（SRA）在T3處理下分別升高了17.22%和14.77%，但組織密度（RTD）和平均直徑（AD）未受到水分條件變化的影響。與砂壤土相比，SRL和RTD在腐殖土處理下分別升高了20.19%和20.56%。水分脅迫對3樹種細根的C、N和P濃度影響較小，但土壤基質顯著改變了細根C、N和P濃度。隨著脅迫程度的加深，細根可溶性糖、淀粉和總NSC濃度呈顯著降低的趨勢。AD和SRL分別是解釋可溶性糖（解釋了6.8%）和淀粉（解釋了32.1%）變異的主要性狀。同時，土壤基質和干旱脅迫對核桃楸幼苗的生理生化和光合特性產生了顯著的影響，重度脅迫對幼苗的葉綠素、滲透物質和酶體系產生了嚴重的損傷，同時降低了核桃楸幼苗的光合生產力?？傮w上，腐殖土中的幼苗有著較好的抗旱表現(xiàn)，腐殖土在40%田間含水量、壤土和砂壤土在60%田間持水量的條件下核桃楸幼苗能有較好的生長表現(xiàn)。

同時，團隊編制了吉林省東部山區(qū)核桃楸天然次生混交林地位指數(shù)表，并利用隨機效應模型模擬了東北三省核桃楸地位指數(shù)，為準確、客觀評價核桃楸天然次生混交林的立地質量，以及更好地為核桃楸培育和經(jīng)營管理提供了科學依據(jù)。本研究通過在遼寧（4個區(qū)域53塊樣地）、吉林（12個區(qū)域136塊樣地）和黑龍江（7個區(qū)域71塊樣地）三省內23個典型區(qū)域設置樣地260塊，共得到2137組樹高-年齡數(shù)據(jù)（遼寧371組，吉林1084組，黑龍江685組），通過單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，坡位是影響胡桃楸優(yōu)勢木生長最顯著的因素，其次為土壤深度、坡度和坡向；通過對8種常見模型的擬合以及建立隨機因素地位指數(shù)模型，并用K均值聚類分組法最終得到非線性混合效應模型。

由我院楊雨春組建的團隊，包括及利、王君、王芳、陸志民、李紹臣等人員，通過上述研究形成了系列論文。具體如下：

[1] Ji, L.; Attaullah, K.; Wang, J.; Yu, D.; Yang, Y.*; Yang, L.; Lu, Z. Root Traits Determine Variation in Nonstructural Carbohydrates (NSCs) under Different Drought Intensities and Soil Substrates in Three Temperate Tree Species. Forests, 2020, 11, 415.

[2] 及利,韓姣,王芳,王君,宋笛,張麗杰,祁永會,楊雨春*.干旱脅迫對不同土壤基質下核桃楸幼苗的生理特性的影響[J].植物研究,2019(05):1-11.

[3] 羅也,楊雨春*,王君,及利,劉婷,于海洋,李焱龍,王元興.吉林省長白山區(qū)胡桃楸天然次生混交林立地指數(shù)模型[J].應用生態(tài)學報,2019,30(12):4049-4058.

[4] 羅也,王君,楊雨春*,及利,朱瑞,楊斌,張麗杰,祁永會.利用隨機效應模型模擬東北三省胡桃楸地位指數(shù)[J].應用生態(tài)學報,已接收待見刊.

該系列研究成果得到了國家重點研發(fā)計劃(2017YFD0600605)、吉林省科技廳項目（20160203010NY）、吉林省林業(yè)科技項目（2014-006）、吉林省人才開發(fā)資金項目和中央高校基礎科研業(yè)務費專項資金項目(2572019AA07)的支持。