全球变暖背景下，干旱的加剧造成大范围的树木生长下降或死亡现象，严重影响着森林的碳汇功能。已有研究一致表明，白天升温比夜晚升温速率快加剧了干旱对树木生长的不利影响，而夜晚升温与干旱的协同作用既可能加剧也可能缓解干旱对生长的不利影响：人工模拟控制试验的结果大多表明夜间增温加剧了干旱的不利影响，而自然条件下的研究表明夜间增温减缓了干旱的不利影响。这可能是不同树种的不同抗旱策略导致树木对夜间增温的差异化响应。由于不同树种在面对干旱时的应对策略不同，随着变暖的加剧，昼夜温差变化与干旱的交互作用如何影响不同树种的生长依然是一个谜题。

北京大学城市与环境学院刘鸿雁教授研究组基于全球树木年轮数据库中23个分布广泛树种的2327个样点数据，利用结构方程模型、增强回归树模式、线性混合模型等方法量化了上个世纪初以来昼夜温差与干旱的交互作用对树木生长的影响与树种水力指数之间的关系。结果表明，在昼夜温差大的区域，对降水敏感的树木生长受干旱的不利影响较强，而对温度敏感的树木则受干旱的影响较小。昼夜温差降低（夜晚升温快于白天）可以减缓干旱导致的生长损失，相反，昼夜温差增加（白天升温快于夜晚）增强了干旱导致的生长损失。昼夜温差与干旱导致的生长损失之间的关系与树种的抗栓塞能力存在显著的正相关关系。对于抗旱树种，昼夜温差缩小对干旱造成生长损失具有显著的缓解作用；然而，对于不耐旱的树种，昼夜温差变化与干旱造成的生长损失之间不存在显著相关（图1）。研究结果还表明，自上个世纪初以来，整体上昼夜升温速率的差异在增加，昼夜温差在缩小，其与干旱造成的生长损失之间关系逐渐减弱（图1），尤其是对于抗旱树种，昼夜温差缩小对干旱造成的生长损失的缓解作用在减弱。

图1. 昼夜温差与干旱导致的生长损失之间的相关系数与树种的抗旱性之间的关系随时间的变化

昼夜温差调控干旱导致生长损失在耐旱和不耐旱树种之间可能存在不同的机制。耐旱树种在昼温升高快于夜温时，干旱加剧关闭气孔，使得树木生长下降，而夜温升高快于昼温时，云量的增多减缓了干旱对树木生长的影响，树木可以保持一定的气孔导度，从而减缓了生长下降（图2）；另外，由于树木主要在夜间生长，夜温升高导致了树木的夜间呼吸增加，诱发次日光合作用增强以补偿呼吸损失，从而使得生长损失降低。然而不耐旱树种气孔对于外界的干旱变化不敏感，在不同昼夜温差下都维持一定的气孔导度，从而使得昼夜温差变化对干旱时的树木生长损失没有调控作用（图2）。

图2. 昼夜温差变化调控干旱导致的生长损失的可能机制

该研究表明未来昼夜温差变化可能无法缓解干旱对树木生长的不利影响，从而使得干旱对所有树木生长产生更加不利的影响，当前尤其需要关注抗旱性强的树木如何应对气候变化。

该研究成果以“Fading regulation of diurnal temperatureranges on drought-induced growth lossfor drought-tolerant tree species”为题，于2023年10月30日发表于Nature Communications杂志。北京大学城市与环境学院访问学者张先亮博士（河北农业大学校聘教授）为第一作者，刘鸿雁为通讯作者，合作者包括瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）Rubén Manzanedo、加拿大魁北克大学Tim Rademacher和城环学院博士后王璐。该研究得到国家重点研发计划（No. 2022YFF0801803）和国家自然科学基金（No. 42161144008）等项目资助。