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广西红锥人工林径向生长的季节格局及其对气候因子的响应
植物生态学报
2024, 48 (8):
1021-1034.
DOI: 10.17521/cjpe.2023.0192
树干径向生长量(GROrate)和水分亏缺量(TWD)是树木响应环境因子的重要表征, 分别受不同环境因子的影响, 对环境因子的响应也不同。研究径向变化动态及其对环境因子的响应关系, 对了解树木生长和生理特性应对气候变化具有重要意义。该研究利用高分辨率径向变化记录仪, 连续记录2018-2020年红锥(Castanopsis hystrix)树干径向变化过程, 同步监测环境因子, 分析GROrate和TWD的动态变化及其与环境因子的关系。结果表明: 径向生长的开始时间为3月4日至4月1日, 结束时间为9月23日至11月5日, 最大生长速率的出现时间为5月31日至6月8日。生长季内红锥生长呈不连续性, 实际生长天数占整个生长季长度的47.8%-74.1%。生长季越长, 生长发生的天数越多。日尺度上, 在主要生长期(4-9月)环境因子中空气相对湿度(RH)、降水量(P)、光合有效辐射(PAR)和饱和水汽压差(VPD)与GROrate的相关性最强, 而TWD的环境相关性与GROrate类似, 但方向相反。21天滑动相关结果显示, 在3年生长季的绝大部分时间VPD、P和RH是影响红锥径向变化的关键因素。月尺度上, GROrate与月降雨事件高度同步, 而TWD与干旱期同步。因此红锥径向变化主要响应水分相关的环境因子, 这将有助于更好地预测气候变化下森林动态的生长响应。
表1
广西红锥样地基本信息(平均值±标准误, n = 68)
正文中引用本图/表的段落
红锥人工林为2001年种植, 现存林分密度为750株·hm-2。2017年底, 设置30 m × 30 m的红锥样地, 样地基本信息见表1。以红锥胸径(DBH)每2 cm为径阶距, 将种群划分为13个径级(I级(0 < DBH ≤ 2 cm), II级(2 < DBH ≤ 4 cm), ……, XII级(22 < DBH ≤ 24 cm), XIII级(24 < DBH ≤ 26 cm)), 红锥人工林径级结构如图1所示。在样地内选取胸径、树高和生长状况等相似的4株红锥(平均胸径为(18.8 ± 2.9) cm, 平均树高(15.8 ± 1.0) m), 在胸高1.3 m处安装树干径向生长变化记录仪(DC3, Ecomatik, Munich, Germany; 精度为±2 μm), 在不损伤活组织的情况下, 尽可能多地去除最外层翘裂及干枯的树皮后, 将径向变化记录仪的传感器放置在树皮表面, 连续监测其径向变化动态。径向变化记录仪每15 min记录一次, 数据采集器型号为DL18 (Ecomatik, Munich, Germany; 精度为±0.1%), 观测时间为2018-2020年。
本研究中, 红锥径向生长停止时间发生在9-11月, 年际差异超过1个月(DOY 266-309) (图5B; 表1), 表明空气或土壤温度可能不是影响生长停止的主要因素。Etzold等(2022)认为生长概率与水分条件密切相关, 尤其是生长后期, 生长停止受水分亏缺的限制大于温度。本研究中, 2018年7月和2020年6-7月降水量少, 气温高(图3), 形成明显的夏季干旱, 出现大量和持续的树木水分亏缺(图4B, 图6), 导致2018和2020年生长结束日期比2019年分别早了11和43天, 这与Oberhuber等(2014)认为夏季水分亏缺可以导致形成层活动和木质部形成提前停止的结果一致。Eilmann等(2011)对欧洲赤松(Pinus sylvestris)进行的灌溉/对照实验结果也证实了水的可用性对径向生长停止的关键作用。研究表明, 形成层的分裂和次生木质部细胞的分化需要由光合同化物转化的蔗糖的持续供应(Deslauriers et al., 2016), 干旱可能会导致气孔关闭和随之而来的蔗糖减少, 使径向生长提前停止。Guo等(2022)开展的模拟降雨减少处理下红锥生长的干旱实验研究表明, 减雨处理下叶和分枝非结构性碳水化合物(NSC)含量显著增加, 而叶和分枝的NSC库主要支持地上过程, 包括出芽、生叶、开花、结果、分枝生长和呼吸维持(Palacio et al., 2018; Huang et al., 2021)。由此可见, 在干旱胁迫下, 红锥倾向于分配有限的资源用于初级生长和繁殖, 而不是径向生长。
本文的其它图/表
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