水力再分配(hydraulic redistribution，HR)是指在土壤水势差的驱动下，水分通过根系从潮湿土壤向干燥土壤转移的过程。HR能使树木根区大部分区域内的土壤水分重新分配，改善土壤水的存储和利用，在植物个体、群落与生态系统尺度上都发挥着重要的作用。席本野研究团队以华北平原重要的用材林树种毛白杨为研究对象，借助热比率探针对不同土壤水分梯度下的14条侧根根系液流进行监测，发现了一种全新的、且从未被报道过的根系水力再分配模式：土壤干旱条件下，同一条侧根的内部在白天同时发生了水分的双向流动（图1），即根桩中的水分从侧根木质部的下部进入根系，但同时又有水分从木质部上部流入根桩并运输到冠层。
图1 根系液流与浅土层土壤水分动态变化
Upper和Lower为同一套液流探针上、下两个独立的测定位点。
注：该图不完全与见刊文章一致
针对这种全新的根系水力再分配现象，该研究主要回答了3个科学问题：
（1）这种现象是否会发生在所有的浅层根系中？
研究结果表明：在监测的14条侧根中，该现象出现在5条侧根上，因此，并非所有的浅层根系中均会出现该现象。
（2）需要什么样的根系构型才会发生该现象?
研究结果表明：当根系分布在浅土层且其上没有任何下垂根（sinker roots）时，会有该现象的发生；但当根系分布相对较深，或分布于浅土层但附着有下垂根而能与更加湿润的深土层相连时，该现象不会发生。
（3）哪些土壤和植物因子会驱动该现象的发生？
研究结果表明：根系双向水分运输在天尺度上是受叶片蒸发（蒸腾）的驱动，但在长时间尺度上同时也受根系周围土壤水分状况的影响，即该现象仅发生在土壤干燥的条件下。同时，该结果也表明，水分进入根系木质部下部后，可能借助纹孔而发生了圆周运输，进而连通了根系木质部上、下部之间的水分流动（图2）。
图2 毛白杨侧根双向液流模式图
红色标记代表热比率液流探针，空心圆代表探针独立的测量位点；
实线箭头代表实际测量到的水分流动及方向；虚线代表所猜测的水分流动路径。
注：该图不完全与见刊文章一致
将此新现象命名为“蒸发驱动的水力再分配（evaporation-driven hydraulic redistribution，EDHR）”，并提出了一个根系水分运输概念模型来描绘水分运输路径（图3）。
图3 毛白杨根系水分运输模型
A，五年生毛白杨实际根系；B、C，浅土层土壤水分从潮湿变为干燥，
实线箭头代表水分运输路径、虚线箭头代表可能发生的木质部周向水分运输。
注：该图不完全与见刊文章一致
相关研究成果发表在国际植物学领域顶级期刊《植物生理》Plant Physiology上。森林培育学科19级硕士研究生刘洋为该论文第一作者，捷克布尔诺孟德尔大学的Nadezhda Nadezhdina教授为论文第二作者，森林培育学科席本野副教授与中国工程院外籍院士Brent Clothier共为论文通讯作者。研究获得国家自然科学基金面上项目“浅土层水分梯度下毛白杨对深层土壤水的利用特征与机制”“不同土壤水分条件下杨树夜间液流的动态响应特征及驱动机制”支持。
论文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab036/6123757?rss=1
