黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

Light-induced Stomatal Dynamics in Typical Trees of Different Succession Stages in Huanglong Mountain Forest Region

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摘要光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系.结果表明:(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(gs)增加的时间常数(Ki)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(Kd)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快.同时,气孔开放过程中山杨和白桦的gs响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的gs响应幅度亦大于辽东栎.(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程.(3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ18C)表征的长期水分利用效率表现为山杨＞白桦＞辽东栎.研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关.