气候变化导致全球干旱频发，树木木质部的功能稳定性因而成为维系森林生态系统存续的关键。对于裸子植物而言，主要通过管胞进行水分长距离运输，其运输效率与抗旱栓塞能力之间的动态平衡是树木应对干旱胁迫的核心生存策略。然而，“木质部形成过程中管胞细胞扩大与细胞壁加厚如何调控其水力性状”这一问题长期悬而未决。

针对这一科学问题，任平副教授课题组以油松为研究对象，在黄土高原南北两个半干旱样点，通过微树芯采样持续监测木质部形成动态，并测量了相应的2000个管胞的解剖特征。研究利用结构方程模型，重点评估了细胞扩大和细胞壁加厚两阶段对木质部水力效率（体现为理论导水率）和水力安全性（体现为管胞壁加固系数）的相对贡献。结果表明：（1）细胞扩大阶段的持续时间显著影响管胞直径，从而成为调控理论导水率和管胞壁加固系数的关键因素；（2）相比之下，细胞壁加厚阶段对两者的影响较小；（3）虽然年内密度波动在局部样点被发现（如北缘样点的双峰生长模式），但由于它并未显著改变管胞直径，因此对木质部整体水力性状无显著影响。由此推测，生长季早期发生的干旱可能通过限制管胞细胞的扩大，在降低木质部水力效率的同时却可能增强油松木质部抵抗栓塞的能力。

图：结构方程模型阐明管胞发育动态影响理论导水率（a）和管胞壁加固（b）的作用机制

相关研究以“Cell enlargement drives xylem hydraulic efficiency and safety in Pinus tabulaeformis on the Loess Plateau” 为题发表在农林科学领域一区TOP期刊《Agricultural and Forest Meteorology》。3044AM永利集团为论文第一单位，任平为论文第一作者，硕士生方洁为第二作者。通讯作者为中国科学院青藏高原研究所李晓霞副研究员。本研究还得到了中国科学院生态环境研究中心、加拿大魁北克大学等单位学者的合作支持。原文连接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2025.110724