杉木不同冠层高度的水力结构和光合特性

为探究杉木在不同树高梯度间的水力结构和光合特性的变化规律及二者之间的关系,以福建省闽侯白沙国有林场7年生杉木人工林为研究对象,测定其不同冠层高度(下部、中部和上部)的相关指标。结果表明:杉木不同冠层高度的水力结构和光合特性差异总体达显著水平(P<0.05),导水率、比导率、叶比导率、水势和边材横截面积总体表现为随冠层高度的增加而减小,上部冠层(高度约9 m)枝条的导水率、比导率、叶比导率、水势和边材横截面积比下部冠层(高度约4 m)枝条分别减小50.2%、35.5%、42.6%、23.7%和24.4%,且差异显著(P<0.05);而胡伯尔值随冠层高度的增加呈现先减小后增大的趋势,但差异不显著。叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、瞬时水分利用效率和气孔限制值也表现为下部冠层显著高于上部冠层,胞间CO_(2)浓度则表现为上部冠层显著高于下部冠层(P<0.05)。相较于下部冠层,中、上部冠层叶片的净光合速率分别下降24.4%和32.9%、气孔导度分别下降13.9%和21.0%、蒸腾速率分别下降6.4%和12.1%、瞬时水分利用效率分别下降19.7%和23.1%、气孔限制值分别减小6.1%和12.1%,而胞间CO_(2)浓度上升3.5%和6.5%。相关分析表明,导水率与净光合速率、气孔导度呈显著正相关(P<0.05),比导率与净光合速率、瞬时水分利用效率和气孔限制值呈极显著正相关、与胞间CO_(2)浓度呈极显著负相关(P<0.01),叶比导率与气孔导度、净光合速率呈极显著正相关(P<0.01),水势与净光合速率呈极显著正相关(P<0.01),边材横截面积与气孔导度呈显著正相关(P<0.05)。可见,杉木树高增加导致水分运输路径加长,水分运输的阻力和重力也随之增加,导水率等水力指标下降,叶片气孔关闭、光合效率降低以减少水分的散失,表明杉木存在与树高相关的水力限制现象。

光强和树体大小对锐齿栎树木水、碳平衡的影响

【目的】测定锐齿栎在不同光强下不同大小树木的水分状况、光合作用和非结构性碳(NSC)差异,探索光强和树体大小对锐齿栎树木水、碳平衡的影响。【方法】以锐齿栎成年树树冠上部、树冠下部、林下幼树和林窗幼树为研究对象,用PMS1000压力室、LI-6400XT光合仪、PAM-2500荧光仪等仪器分别测定水势等水力参数、气体交换参数、光合光响应曲线参数和叶绿素荧光参数,用蒽酮-硫酸法测定不同组织NSC浓度,另外还测定叶片大小、比叶面积、Huber值等叶片和枝条的功能性状。【结果】1)在4个研究对象中,成年树树冠上部的小枝凌晨水势和中午水势均是最低,且叶片气孔密度最大、气孔长度最小;成年树树冠上部叶片的净光合速率、气孔导度、水分利用效率和暗呼吸速率显著低于林窗幼树。2)成年树冠层上部叶片和韧皮部的总非结构性碳(TNC)浓度显著高于林窗幼树,而木质部TNC浓度显著低于林窗幼树,说明树高造成的水力限制会降低细胞膨压并增大木质部栓塞风险。3)与光有效性低的树冠下部和林下幼树相比,光有效性高的成年树树冠上部和林窗幼树具有更大的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率、光补偿点、PSⅡ有效光化学效率(F'_v/F'_m)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ);尤其是更为遮荫的林下环境显著降低了林下幼树的光合潜能和固碳,叶片和根的TNC浓度显著低于冠层下部叶片和成年树的根。【结论】锐齿栎成年树冠层上部存在明显的水力限制,造成生长下降使得成年树冠层上部叶片和韧皮部的TNC相对积累,而木质部经常性的栓塞修复大量消耗木质部TNC;光照因素对锐齿栎光合作用的塑造起主要作用;林下遮荫环境导致的碳饥饿可能是宝天曼锐齿栎树种难以更新的主要原因。

六道沟流域不同冠层小叶杨光合特性及水分利用效率研究

小叶杨作为六道沟流域植被恢复的优势乔木速生树种,对该区的生态恢复与建设有着至关重要的作用。通过测定六道沟流域生长旺期(8和9月)不同冠层高度下小叶杨叶片的水势、光合气体交换参数、稳定性碳同位素比率(δ^(13)C)和叶片全N全P含量,分析了冠层叶片的δ^(13)C、光合特性指标、叶水势等在不同月份及冠层高度下的变化特征。结果表明:(1)小叶杨8、9月份间叶片光合特性指标净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)均随着冠层高度增加而减小。(2)小叶杨叶片δ^(13)C和瞬时水分利用效率(WUEi)均随冠层高度增加而增加,δ^(13)C沿冠层高度的变化范围为-29.81‰^-27.43‰。(3)叶片δ^(13)C与植物的水分利用效率呈正相关关系,8月份和9月份δ^(13)C沿树高的变化幅度分别为2.22‰和2.12‰。研究发现,六道沟流域小叶杨叶片确实受到来自树高所引起的水分胁迫,叶片δ^(13)C能真实反映其长期的水分利用状况,且叶片δ^(13)C的变化是自身遗传特性与环境因子共同作用的结果。

不同冠高腾冲栲叶片结构及其影响因子

树高的水力限制假说认为树木顶端的叶片受到水分胁迫后气孔导度降低,从而减少了碳积累,并限制了顶端生长和树木高生长.然而有实验表明美国黄松(Pinus ponderosa)叶片内非结构性移动碳化合物(NSC)并没有随着高度的增加而降低.为了解阔叶树种中NSC是否表现出同样的规律,以及结合NSC、叶片形态特征和水力结构来进一步综合探讨树木高生长的限制机理,我们测量了腾冲栲不同高度梯度的叶片大小、叶片表皮细胞大小、气体交换、NSC含量以及木质部导管大小.结果发现随着高度增加,叶片大小和表皮细胞大小在降低;气孔导度、单位干重和单位面积的光合速率都没有下降;单位干重和单位叶面积的可溶性糖含量在升高;单位干重和单位叶面积的淀粉含量维持在一个稳定的水平.这说明叶片和表皮细胞变小可能不是由于碳获得减少造成的,树木高生长的停滞可能并不能从单位叶片的碳积累不足角度来解释.木质部导管直径随树木长高在减小,表明水分传导能力减小,因而高处叶片可能遭受更低的水势和膨压使细胞生长受限.