不同物候期兴安落叶松净光合速率对生理生态因子的响应

doi:10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.02.012

林草资源研究 ›› 2024›› Issue (2): 101-108.doi: 10.13466/j.cnki.lczyyj.2024.02.012

不同物候期兴安落叶松净光合速率对生理生态因子的响应

关蕾¹(), 张欣¹^,², 张秋良¹^,³(), 菅亚男¹, 张永亮³

1.内蒙古农业大学林学院,呼和浩特 010019
2.内蒙古大学生态与环境学院,呼和浩特 010021
3.内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站,内蒙古根河 022350

收稿日期:2024-02-05 修回日期:2024-04-03 出版日期:2024-04-28 发布日期:2024-09-02
通讯作者: 张秋良,教授,博士,主要研究方向为森林经理学与森林生态学。Email:18686028468@163.com
作者简介:关蕾,硕士研究生,主要研究方向为森林可持续经营理论与技术。Email:guanlei@emails.imau.edu.cn
基金资助:
国家重大研发计划“寒温带重度退化针叶林生物多样性提升技术研究与示范”(2023YFF1304002);内蒙古科技计划项目“内蒙古大兴安岭森林生态系统固碳潜力及增汇技术研究”(2023YFDZ0026);内蒙古科技计划项目“内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站”(2023KYPT0001)

Response of Net Photosynthetic Rate of Larix gmelinii to Physiological and Ecological Factors in Different Phenophases

GUAN Lei¹(), ZHANG Xin¹^,², ZHANG Qiuliang¹^,³(), JIAN Ya’nan¹, ZHANG Yongliang³

1. College of Forestry,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010019,China
2. College of Ecology and Environment,Inner Mongolia University,Hohhot 010021,China
3. Greater Khingan Range Forest Ecosystem National Observation and Research Station,Genhe 022350,Inner Mongolia,China

Received:2024-02-05 Revised:2024-04-03 Online:2024-04-28 Published:2024-09-02

摘要/Abstract

摘要：

研究不同物候期兴安落叶松净光合速率(P_n)变化及其主要影响因素,有助于更好地阐明兴安落叶松碳同化过程和机理。使用LI-6400XT便携式光合测量系统,测定兴安落叶松天然林展叶初期(LOP)、展叶盛期(LSP)和叶变色期(LDP)的净光合速率、叶片温度(T_leaf)、气孔导度(G_S)、胞间CO₂浓度(C_i)、叶绿素含量(L_Chl)、氮含量(L_N)、光合有效辐射(P_AR)、空气温度(T_a)、大气CO₂浓度(C_a)、水汽压亏缺(V_PD)等生理生态因子,利用Pearson相关性分析和逐步回归分析,系统研究不同物候期兴安落叶松P_n变化特征及其与生理生态因子的关系。结果表明:1)兴安落叶松P_n的大小顺序为LSP>LDP>LOP,上层叶>中层叶>下层叶,差异显著;阳生叶>阴生叶,二者差异不显著。2)不同物候期兴安落叶松P_n与P_AR、T_a、T_leaf,G_S呈显著或极显著正相关,与C_i呈显著或极显著负相关。3)不同物候期、不同冠层高度兴安落叶松P_n对生理生态因子的响应有所差异,其主控因子是P_AR、T_a和G_S,此外,还受T_leaf、V_PD和C_i的影响。兴安落叶松天然林在不同物候期、不同冠层高度的净光合速率存在显著性差异,在估算碳通量时,应考虑不同冠层高度叶片净光合速率的相对贡献。

关键词: 净光合速率, 生理生态因子, 不同物候期, 兴安落叶松

Abstract:

Studying the changes in the net photosynthetic rate(P_n) of Larix gmelinii in different phenophases and identifying its main influencing factors can help to elucidate the process and mechanism of carbon assimilation of Larix gmelinii.The LI-6400XT portable photosynthetic measurement system was used to measure the net photosynthetic rate,leaf temperature(T_leaf),stomatal conductance(G_S),intercellular CO₂ concentration(C_i),chlorophyll content(L_Chl),nitrogen content(L_N),photosynthetic active radiation(P_AR),air temperature(Ta),atmospheric CO₂ concentration(C_a) and vapor pressure deficit(VPD)of Larix gmelinii natural forest in the leaf opening period(LOP),leaf spreading period(LSP) and leaf discoloring period(LDP).Pearson correlation analysis and stepwise regression analysis were used to systematically study the variation characteristics of P_n in different phenophases of L.gmelinii and its relationship with physiological,ecological factors and material content.The results showed that:1) The order of P_n of Larix gmelinii was LSP>LDP>LOP,upper leaves>middle leaves>lower leaves,and the difference was significant;sun leaves>shade leaves,the difference was not significant.2) P_n was significantly or extremely significantly positively correlated with P_AR,T_a,T_leaf and G_S,and significantly or extremely significantly negatively correlated with C_i in different phenophases of L.gmelinii.3) The response of P_n of Larix gmelinii to physiological and ecological factors was dissimilar in different phenophases and at different canopy heights.The main control factors were P_AR,T_a and G_S.In addition,it was also affected by T_leaf,V_PD and C_i.There were significant differences in the net photosynthetic rate of L.gmelinii natural forest in different phenophases and at different canopy heights.When estimating carbon flux,the relative contribution of net photosynthetic rate of leaves at different canopy heights should be considered.

Key words: net photosynthetic rate, physiological and ecological factors, different phenophases, Larix gmelinii

中图分类号:

S791.22

关蕾, 张欣, 张秋良, 菅亚男, 张永亮. 不同物候期兴安落叶松净光合速率对生理生态因子的响应[J]. 林草资源研究, 2024,(2): 101-108.

GUAN Lei, ZHANG Xin, ZHANG Qiuliang, JIAN Ya’nan, ZHANG Yongliang. Response of Net Photosynthetic Rate of Larix gmelinii to Physiological and Ecological Factors in Different Phenophases[J]. Forest and Grassland Resources Research, 2024,(2): 101-108.

图/表 6

图1

图2

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表1

表2

表3

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叶片生境	展叶初期			展叶盛期				叶变色期
叶片生境	L_Chl/(mg/g)	L_N/%		L_Chl/(mg/g)		L_N/%		L_Chl/(mg/g)		L_N/%
上层阳生叶	0.66±0.08Bb	2.77±0.61Aa	1.21±0.06Ab		1.59±0.11Ba		0.82±0.12Bcd		1.38±0.16Ba
上层阴生叶	0.68±0.07Bb	0.79±0.11Bd	1.20±0.07Ab		1.55±0.06Ba		0.79±0.11Bd		1.31±0.16Ba
中层阳生叶	0.88±0.04Bab	0.88±0.13Bbcd	1.28±0.07Aab		1.63±0.07Ba		0.88±0.13Bbcd		1.43±0.09Ba
中层阴生叶	0.89±0.06Bab	0.99±0.12Bab	1.35±0.07Aab		1.62±0.04Ba		0.99±0.12Bab		1.39±0.14Ba
下层阳生叶	0.77±0.09Bb	0.95±0.12Babc	1.44±0.07Aa		1.51±0.06Ba		0.95±0.12Babc		1.26±0.10Ba
下层阴生叶	1.02±0.10Ba	1.06±0.16Ba	1.47±0.06Aa		1.54±0.04Ba		1.06±0.16Ba		1.32±0.07Ba

物候期	冠层高度	T_leaf	G_S	C_i	L_Chl	L_N	P_AR	T_a	C_a	V_PD
	上层	0.956^**	0.874^**	-0.906^*	-0.162	-0.138	0.742^*	0.973^**	0.245	0.030
展叶初期	中层	0.994^**	0.859^**	-0.919^**	0.003	-0.200	0.984^**	0.972^**	-0.973^**	0.967^**
	下层	0.934^**	0.761^*	-0.846^*	0.690	-0.154	0.686^*	0.995^**	-0.584	0.584
	上层	0.784^**	0.927^**	-0.639^**	0.154	0.121	0.847^**	0.819^**	-0.363	0.600^**
展叶盛期	中层	0.848^**	0.958^**	-0.567^*	-0.009	0.297	0.879^**	0.861^**	-0.767^**	0.628^**
	下层	0.746^**	0.913^**	-0.622^**	0.218	-0.038	0.938^**	0.829^**	-0.497^*	0.435
	上层	0.932^**	0.692^*	-0.938^**	0.901^**	0.779^*	0.817^*	0.942^**	-0.952^**	0.969^**
叶变色期	中层	0.906^**	0.714^*	-0.881^**	0.795^*	0.788^*	0.856^**	0.908^**	-0.906^**	0.905^**
	下层	0.969^**	0.840^**	-0.979^**	0.871^**	0.707^*	0.916^**	0.970^**	-0.956^**	0.926^**

物候期	冠层高度	逐步回归方程	拟合度(R²)	显著性(P)	样本数量/个
	上层	P_n=-2.171+0.001 P_AR -0.456 T_a	0.946	<0.001	54
展叶初期	中层	P_n=-3.746+0.006 P_AR -0.501 T_leaf	0.988	<0.001	54
	下层	P_n =-2.181-0.350 T_a +15.932 G_S	0.991	<0.001	54
	上层	P_n=+0.010-0.360 T_a +0.004 P_AR	0.867	<0.001	162
展叶盛期	中层	P_n=-3.228-0.672 T_a -4.334 V_PD +12.689 G_S	0.855	<0.001	162
	下层	P_n =-0.826-0.291 T_a +0.005 P_AR +14.798 G_S	0.831	<0.001	162
	上层	P_n =-0.727-0.293 T_a +12.558 G_S	0.825	<0.001	72
叶变色期	中层	P_n =1.373+0.004 P_AR +4.801 V_PD	0.939	<0.001	72
	下层	P_n=6.553-0.016 C_i +0.116 T_leaf +14.563 G_S	0.984	<0.001	72

不同物候期兴安落叶松净光合速率对生理生态因子的响应

Response of Net Photosynthetic Rate of Larix gmelinii to Physiological and Ecological Factors in Different Phenophases

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