XYLEM-plus结合PMS 1505D-EXP测量绘制脆弱性曲线

一、什么是木质部栓塞与脆弱性曲线

当植物遭受干旱、霜冻等水分胁迫时，木质部导管内可能形成气穴（气泡），造成导管栓塞，进而引起木质部导水率降低。一般情况下，木质部水势越低，栓塞程度越高，二者之间存在直接关联。这种"水势—栓塞程度"的定量关系曲线称为脆弱性曲线（Vulnerability Curve，VC），即以导水损失百分数（Percent Loss of Conductivity，PLC）对应水势绘制而成的曲线。

脆弱性曲线是植物水分生理研究中的基础工具，可用于比较不同物种、不同基因型或不同胁迫处理下植物的木质部抗栓塞能力，也可为作物抗旱性评估、植被恢复选种、森林生态水文研究提供参数依据。

二、测量原理：参比水压法与 PLC 计算

XYL'EM-Plus 木质部导水率与栓塞测量系统采用参比"水压"法进行测量：先测定一段样品（枝条、茎段或根段）的初始导水率，再用脱气水在一定压力下连续灌注样品使其达到水分饱和，灌注过程会排出或溶解栓塞导管内的气泡，从而恢复导水能力。以初始导水率与全饱和导水率的比值即可定量给出栓塞水平。

该技术的特点是可以对木质部因气泡存在而导致的导水率下降进行定量测量——即在任意时间点测定木质部导水率相对于饱和状态的损失比例。该技术由 John S. Sperry 于 20 世纪 80 年代提出（Sperry, 1988），此后成为木质部栓塞研究中的常用方法之一。

PLC 计算公式

设一段无栓塞木质部的全饱和导水率为 K（单位：mmol s^-1 MPa^-1 或 kg s^-1 MPa^-1），干旱或霜冻胁迫后实测导水率为 K'，则导水损失百分数为：

式中：K 为全饱和导水率，K' 为胁迫后（初始）实测导水率。PLC = 0 表示无栓塞；PLC 越接近 100，表示栓塞程度越高。

三、设备介绍

1. XYLEM-Plus 木质部导水率与栓塞测量系统

用于在实验室或野外条件下测量木质部导水率及其因栓塞造成的损失。系统通过参比水压法完成"初始导水率测定—脱气水加压灌注—饱和导水率测定"的流程，自动或半自动计算 PLC 值，适用于枝条、茎段、根段等多种样品类型。

2. 1505D-EXP 型便携式植物水势气穴压力室

1505D-EXP 型便携式植物水势气穴压力室用于测量不同地区、不同作物、不同生育期整片叶或枝条的水势，尤其适用于沙漠、干旱地区等高水势环境下的植物水势测量，也可用于日常水分关系监测与灌溉制度研究。

仪器配备气穴室：在严重缺水条件下，植物吸水不足时木质部细胞会出现气穴现象——液体中气体或水蒸气快速形成并瓦解。气穴室可模拟这一过程，在气穴区域内连续测试并建立植物气穴曲线，服务于植物逆境胁迫（尤其是干旱与水分逆境）研究。通过该参数的获取，可为农情监测中的作物水势研究环节提供数据。

四、应用方向

• 在实验室或野外测量木质部导水率与栓塞程度；

• 研究植物生理与植物水分关系；

• 分析植物水分输导结构（木质部构型）；

• 评估植物对干旱胁迫的抵抗能力；

• 评估植物对霜冻胁迫的抵抗能力；

• 研究木质部病原体侵染对导水系统的影响。

五、实测案例：麻栎（Quercus acutissima）脆弱性曲线

以下为使用该系统对麻栎样品进行联合测量获得的脆弱性曲线及原始数据节选。随着水势从约 −1 MPa 降至 −4 MPa，PLC 由约 30% 上升至 90% 以上，呈现出典型的"S 形"脆弱性曲线形态。

注：完整数据见原始记录；K 单位为 g·h⁻¹·MPa⁻¹（以仪器导出单位为准），Pressure 单位为 kPa。