全球變暖背景下，干旱的加劇造成大范圍的樹木生長下降或死亡現象，嚴重影響著森林的碳匯功能。已有研究一致表明白天升溫比夜晚升溫速率快加劇了干旱對樹木生長的不利影響，而夜晚升溫與干旱的協同作用既可能加劇也可能緩解干旱對生長的不利影響：人工模擬控制試驗的結果大多表明夜間增溫加劇了干旱的不利影響，而自然條件下的研究表明夜間增溫減緩了干旱的不利影響。這可能是不同樹種的不同抗旱策略導致樹木對夜間增溫的差異化響應。由于不同樹種在面對干旱時的應對策略不同，隨著變暖的加劇，晝夜溫差變化與干旱的交互作用如何影響不同樹種的生長依然是一個謎題。

北京大學城市與環(huán)境學院劉鴻雁教授研究組基于全球樹木年輪數據庫中23個分布廣泛樹種的2327個樣點數據，利用結構方程模型、增強回歸樹模式、線性混合模型等方法量化了上個世紀初以來晝夜溫差與干旱的交互作用對樹木生長的影響與樹種水力指數之間的關系。結果表明：在晝夜溫差大的區(qū)域，對降水敏感的樹木生長受干旱的不利影響較強，而對溫度敏感的樹木則受干旱的影響較小。晝夜溫差降低（夜晚升溫快于白天）可以減緩干旱導致的生長損失，相反，晝夜溫差增加（白天升溫快于夜晚）增強了干旱導致的生長損失。晝夜溫差與干旱導致的生長損失之間的關系與樹種的抗栓塞能力存在顯著的正相關關系。對于抗旱樹種，晝夜溫差縮小對干旱造成生長損失具有顯著的緩解作用；然而，對于不耐旱的樹種，晝夜溫差變化與干旱造成的生長損失之間不存在顯著相關（圖1）。我們的結果也表明，自上個世紀初以來，整體上晝夜升溫速率的差異在增加，晝夜溫差在縮小，其與干旱造成的生長損失之間關系逐漸減弱（圖1），尤其是對于抗旱樹種，晝夜溫差縮小對干旱造成的生長損失的緩解作用在減弱。

圖 1. 晝夜溫差與干旱導致的生長損失之間的相關系數與樹種的抗旱性之間的關系隨時間的變化

晝夜溫差調控干旱導致生長損失在耐旱和不耐旱樹種之間可能存在不同的機制。耐旱樹種在晝溫升高快于夜溫時，干旱加劇關閉氣孔，使得樹木生長下降，而夜溫升高快于晝溫時，云量的增多減緩了干旱對樹木生長的影響，樹木可以保持一定的氣孔導度，從而減緩了生長下降（圖2）；另外，由于樹木主要在夜間生長，夜溫升高導致了樹木的夜間呼吸增加，誘發(fā)次日光合作用增強以補償呼吸損失，從而使得生長損失降低。然而不耐旱樹種氣孔對于外界的干旱變化不敏感，在不同晝夜溫差下都維持一定的氣孔導度，從而使得晝夜溫差變化對干旱時的樹木生長損失沒有調控作用（圖2）。

圖 2. 晝夜溫差變化調控干旱導致的生長損失的可能機制

該研究表明未來晝夜溫差變化可能無法緩解干旱對樹木生長的不利影響，從而使得干旱對所有樹木生長產生更加不利的影響，當前尤其需要關注抗旱性強的樹木如何應對氣候變化。

劉鴻雁教授為通訊作者，合作者包括瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）Rubén Manzanedo、加拿大魁北克大學Tim Rademacher和城環(huán)學院博士后王璐。該研究得到國家重點研發(fā)計劃（No. 2022YFF0801803）和國家自然科學基金（No. 42161144008）等項目資助。