常绿阔叶树种栲树幼苗对不同光环境的光合生理响应

常绿阔叶树种栲树是亚热带常绿闭叶林中的优势种之一.对比研究了林下、林窗和旷地3个光环境下栲树幼苗的光合特征参数、比叶质量、叶氮含量及叶解剖结构等,结果表明:林下栲树幼苗的光补偿点和暗呼吸速率低,比叶质量小,表观量子效率和光合氮素利用率高,利用弱光的能力强,在低光环境下保持了较高的光合能力;海绵组织发达且表皮细胞厚,是对凉爽环境的积极响应.在旷地,栲树的最大光合速率明显下降,暗呼吸速率显著升高,单位面积的叶氮含量较高但氮素利用率较低;叶厚度和栅栏组织厚度均增加,栅栏组织/海绵组织厚度比值也升高了,但栅栏组织不如海绵组织发达,不能适应高光环境.栲树幼苗在林窗有较高的光合能力,在林窗中能正常生长和更新.     

广西光皮桦林的分类和演替

光皮桦林是常绿阔叶林或山地常绿落叶阔叶混交林遭受砍伐后,在保护较好的情况下自然恢复起来的一种演替系列群落,属亚热带落叶阔叶林的一种类型。本文通过群落分类研究,划分出３个群丛纲和１１个群丛。从这些群丛的外貌、结构和种类成分的变化,可确定其演替的趋向和所处阶段,是合理经营管理它的科学依据。     

浙江天童常绿阔叶林藤本植物的适应生态学：Ⅰ、叶片解剖特征的比较

利用解剖学方法对浙江天童森林公园常绿阔叶林的１０属１１种木质藤本叶片的解剖特征进行了比较和因子分析,结果表明：藤本植物叶片结构在不同种类子之间具有明显的差异,同种藤本的不同植物的叶片也存在一定的差异;这些差异除受遗传因子控制外,环境因子（主要为光照和水分）也有重要作用;攀援方式对藤本叶片特征有一定影响,但未表现出规律性。尽管叶片的基本结构仍属中生类型,但也表现出一定的趋异适应,根据叶片适应特征的差异,１１种藤本植物可分为３种类型,即偏旱生或阳生叶类型（包括薜荔（Ｆicus pumila)、珍珠莲（Ficus sarmentosa var.henry)和藤构（Ｂroussonetia kaempferi)),偏阴生叶类型（羊角藤（Morinda umbellata)和昆明鸡血藤（Millettia reticulata）中和生叶类型（广东蛇葡萄（Ａmpelopsis cantoniensis)、中华常春藤（Hedera nepalensis var.sinensis)、短梗南蛇藤（Celastrus rosthoniauns)、暗色菝葜（Smilax lanceiofolia var.opaca）、薯莨（Ｄioscorea cirrhosa)和香港黄檀（Ｄalbergia millettii)。藤本叶片的各部分结构特征对生境条件的适应并未表现出一致的同步变化,存在着一定的差异或可塑性,这可能由藤本生长环境经常发生变动所致。     

8种常绿阔叶树木的叶结构特点及其对光照变化的适应性分析

通过对8种常绿阔叶树种和对照种(香樟)的叶结构特征比较,分析它们对光照变化的适应特性。结果显示,由于植物类群系统演化的非同步性,常绿阔叶树种对光照变化的适应方式各有不同,各具特点,需要按各自特点加以分析。比较而言,同科树种的可比性较强。按叶结构特点及其群落等资料综合分析,浙江桂(Cinnamomum chekiangense)和冬青(Ilex purpurea)表现为喜光,灰毛含笑(Michelia foveolata var．cinerascens)其次;大叶冬青(Ilex latifolia)和红茴香(Illicium henryi)表现为耐荫;乐东拟单性木兰(Parameria lotungensis)、云南拟单性木兰(Parameria yunnanensis)等其它种类为中性树种。该研究结果对预测常绿阔叶树种在园林中的合理配植有指导意义。     

不同光环境下桂花幼苗的构型差异

通过对不同光照条件下桂花幼苗的冠形、分枝率、叶片在树冠中的空间分布等特征进行研究,结果表明桂花幼苗构型发生了明显的可塑性适应:其树冠对光照条件的变化有显著的可塑性响应。在林隙中的幼苗受光的间歇性影响,总体分枝率明显小于全光、林冠下的幼苗分枝率。全光的幼苗叶片集中于二级枝,叶片长度和叶片面积相对较小,对光照利用充分;而林隙中的幼苗叶片集中于一级枝,避免处于植冠内侧受到遮蔽,表现出较大的叶片长度和叶面积;林冠下的叶片较均匀分布在一、二级枝上,叶片总数量较少,枝条高生长较全光下明显。幼苗在总体分枝格局中表现出独自的特点,即强光环境下产生短枝和高分枝率,在适度庇荫条件下产生长枝及低分枝率,在强度庇荫条件下以较长枝和较高分枝率来同时满足高生长和横向生长的需求。     

高山栎叶的形态结构及其与生态环境的关系

 对分布在不同生态环境条件下的硬叶常绿阔叶林建群种高山栎组植物叶的形态解剖特征进行了比较研究。结果表明,高山栎组植物叶的形态结构兼有非肉质旱生植物和高山植物的性状,这是它们对生态环境广泛适应的基础。每一个种除气孔器类型及腹面二层表皮细胞性状比较稳定外,其他性状,如气孔的大小和密度、表皮细胞的形状、垂周壁的类型、叶片的厚度、角质膜的厚度均受环境条件修饰,不是稳定性状,不具分类学意义。对同一个种的不同生活型,如乔木、小乔木和灌木,在解剖结构土没有明显的区别特征。地中海的冬青栎(Quercusilex)的表皮特征和高山栎组植物有很大的相似性。     

不同光质对桑树幼苗生长和光合特性的影响

光质可影响植物光合特性、形态以及生理过程。本试验研究了不同光质(白光W、红光R、红蓝混合光RB、蓝光B)对桑树植株生长、形态和光合作用的影响。结果表明:与白光对照相比,红光、蓝光和红蓝混合光处理下植株的生长、干物质积累受到抑制;红光处理下植株的株高、叶面积显著高于白光、红蓝混合光、蓝光处理;而白光、红蓝混合光、蓝光处理下植株的LMA、叶绿素a/b比值、可溶性蛋白含量、蔗糖、淀粉含量和叶片总N含量显著高于红光处理;红蓝混合光处理下植株的Pn、Gs、ΦPSⅡ与白光处理相近,红光、蓝光处理下植株的Pn、ΦPSⅡ低于白光、红蓝混合光处理,同时红光、红蓝混合光、蓝光处理下植株的抗氧化酶活性高于白光处理,而MDA含量低于白光处理;红光处理下植株的叶片厚度、栅栏组织和海绵组织厚度显著小于白光处理。因此,一定比例的红蓝混合光可以使桑树植株的生长、光合特性、生理特征和叶片解剖结构与白光下生长植株相近,并减少单质红光、单质蓝光对植株生长发育的不利影响。     

鄂西南两个自然保护区亚热带常绿落叶阔叶混交林类型及其常绿和落叶物种组成结构分析

为深入研究亚热带常绿落叶阔叶混交林的生物多样性维持机制, 合理保护与利用此类森林植被, 以鄂西南两个自然保护区——星斗山和木林子典型的亚热带常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 在野外样方调查的基础上进行了群落数量分类和排序, 分析了常绿和落叶物种比例随群落类型及环境因子变化的规律。研究结果表明: (1)将鄂西南两个自然保护区的亚热带常绿落叶阔叶混交林划分为5个群落类型: 即青冈-翅柃+尖连蕊茶(Cyclobalanopsis glauca-Eurya alata + Camellia cuspidata)群落(I)、川陕鹅耳枥+青冈-翅柃(Carpinus fargesiana + Cyclobalanopsis glauca-Eurya alata)群落(II)、川陕鹅耳枥+青冈-水马桑(Carpinus fargesiana + Cyclobalanopsis glauca-Weigela japonica)群落(III)、光叶水青冈+多脉青冈-翅柃(Fagus lucida + Cyclobalanopsis multinervis-Eurya alata)群落(IV)和川陕鹅耳枥+交让木+包果柯-翅柃(Carpinus fargesiana + Daphniphyllum macropodum + Lithocarpus cleistocarpus-Eurya alata)群落(V); (2)常绿和落叶物种的丰富度、多度、胸高断面积及重要值等指标随群落类型而变化。在群落II、III和V中落叶物种占优势, 而在群落I和IV中二者无显著差异; (3)各类型群落在小径级(1-5 cm)内落叶物种的丰富度大于常绿物种, 但多度、胸高断面积和重要值大都小于常绿物种。在中径级(5-10 cm)内, 群落I和群落IV的各项指标都表现为常绿物种大于落叶物种, 而群落II、群落III和群落V的则相反。在大径级(≥ 10 cm)内, 各群落类型的落叶物种都占显著优势, 其各项指标大于常绿物种; (4)海拔、坡度、坡向、土壤氮含量和土壤磷含量是影响各群落类型内常绿和落叶物种比例变化的主导因子。     

栓皮栎叶片解剖结构种群变异及其对环境因子的适应

【目的】厘清天然广布树种栓皮栎叶片解剖结构的种群变异及其与环境因子的关系。【方法】以中国28个天然分布栓皮栎种群叶片为研究对象,用常规石蜡切片结合光学显微技术对栓皮栎叶片解剖性状进行研究,用巢式方差分析、Pearson相关性分析等方法对栓皮栎叶片解剖结构的种群变异与环境因子关系进行分析。【结果】(1)栓皮栎叶片解剖性状在28个种群间存在显著差异,平均变异系数为7.84%～15.16%,且同一叶片解剖性状在不同种群间的变异范围不同;(2)9个解剖性状在种群内及种群间均存在极显著差异,平均表型分化系数为37.44%,解剖性状变异主要来自种群内;(3)叶片厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度与纬度呈显著正相关关系,年均气温及年降水量对上表皮厚度和栅栏组织厚度有显著影响。【结论】栓皮栎具有丰富的遗传多样性,为适应低温与干旱,栓皮栎叶片整体呈增厚趋势。研究结果为了解栓皮栎环境适应策略提供理论依据。     

异质性光对野牛草叶片解剖结构的影响

自然界中植物生长所需资源通常呈异质性分布, 具有发达匍匐茎的野牛草(Buchloe dactyloides)在蔓延过程中相连克隆分株常生活在异质性的光环境中。有研究证明, 在异质性光条件下, 植株幼叶的叶片解剖结构受成熟叶所处光照条件的影响, 而异质性光条件下克隆分株的叶片形态解剖结构是否也受相连分株所处光照条件的影响则未见报道。通过设置高光(全光照)和低光(遮阴)两个水平, 对由匍匐茎相连的野牛草克隆分株施以同质和异质性光处理, 研究了异质性光对野牛草叶片解剖结构的影响。结果发现: 在异质性光环境中, 遮阴的野牛草克隆分株的主脉直径、维管束鞘细胞个数、叶片厚度以及近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度均显著降低; 同质性的低光处理对这些指标则没有显著影响。在异质性光处理下, 未遮阴姊株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度以及远轴侧的气孔大小显著增加, 而未遮阴的妹株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度、气孔密度和气孔大小、叶片厚度和维管束鞘细胞个数则会降低。同质高光处理下克隆分株近轴侧和远轴侧的气孔密度和气孔大小显著高于同质低光。野牛草克隆分株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度、气孔密度和气孔大小受相连分株所处光照条件的显著影响。该研究结果表明: 未遮阴的姊株因为与遮阴的妹株相连而显著受益, 而未遮阴的妹株则因为与遮阴的姊株相连而损耗严重; 在异质性光处理下, 遮阴分株叶片形态上缩减的可塑性生长是为减少维持其存活的消耗, 提高遮阴分株存活率的一种适应性表现。     

落叶阔叶树种蒙古栎(Quercus mongolica)对林缘不同光环境光能和水分的利用

由于砍伐、林火等形成的林缘是典型的生态过渡区,并以高生物多样性和快速变化的光环境为最显著特征。研究植物在林缘附近不同光环境下对光能和水分的利用特征有利于在个体层次揭示林木更新、森林群落动态的生理生态学基础,具有重要意义。蒙古栎是长白山地区落叶阔叶林及阔叶红松林中的常见阳性树种。通过对长白山白桦林林缘及附近蒙古栎的野外观测研究,结果表明:①林冠对林缘光照等的影响随距离林缘远近的不同而不同。林缘及附近区域的光环境存在巨大差异,温度和水分条件等也有显著变化。②蒙古栎光合的日进程为单峰型,净光合速率的高峰值达20μmolCO2·m-2·s-1,未见明显午休;林外蒙古栎的净光合速率及日光合总量均大于(或远大于)林缘和林内的净光合速率及日光合总量,表明蒙古栎在林外强光下生长最快;此外,对低光的高效利用显示蒙古栎可在林内低光环境正常生长。③蒙古栎在不同光环境下蒸腾速率的日进程为单峰型,林外最高可达近8mmolH2O·m-2·s-1。虽然蒙古栎在林外的蒸腾速率、日蒸腾量及水分利用率均较高,但与林内弱光环境相比,水分利用率增加的趋势略有降低,这是蒙古栎对林外强光环境的一种适应。④蒙古栎叶片的气孔导度随光照的增加而增大,这有利于植物在强光下增加净光合速率和蒸腾速率,有利于植物在强光下快速生长。另外,蒙古栎的叶片胞间CO2浓度从早至晚呈增加趋势;随日PAR总量的增加,蒙古栎的叶片胞间CO2浓度呈降低趋势。弱光环境下胞间CO2浓度的增加,有利于植物固定CO2、增加对光能和水分的利用效率。     

鄂东南低丘地区枫香林下枫香幼苗更新限制因子

深入理解幼苗更新的生态过程及其限制因子是植物种群保育和森林管理的基础。在鄂东南的低丘地区, 采用控制试验研究了限制枫香(Liquidambar formosana)幼苗在其自身林下更新的生态因子。由于枫香幼苗在马尾松(Pinus massoniana)林下偶尔更新良好, 在枫香林下几乎没有更新, 以马尾松林为对照, 设计了4个试验来检验: (1)低温和土壤湿度对枫香种子储藏过程中寿命的影响, (2)两种林型的土壤、凋落物对枫香种子越冬及存活的影响, (3)凋落物对枫香种子萌发是否具有化感作用, (4)林下的光强变化是否影响幼苗的存活。结果表明, 枫香种子在很低的温度下仍可以立即萌发, 这表明枫香种子没有休眠特性是影响枫香幼苗更新的重要因子; 土壤、凋落物和凋落物滤液对种子越冬后的存活没有影响, 不能解释“枫香林下没有枫香苗”的问题; 两种林型的主要凋落物滤液对枫香种子萌发没有抑制作用或促进作用; 一年生枫香幼苗遮阴试验的结果表明, 3%透光率下幼苗的死亡率接近90%。因此枫香林下弱的光环境和种子的低温萌发特性是影响枫香幼苗更新的重要因子。     

鄂东南低丘马尾松林和枫香林土壤异养呼吸及温湿度敏感性

采用野外监测方法,研究了鄂东南低丘地区主要森林类型枫香林和马尾松林土壤异养呼吸、土壤温湿度的年动态;并通过室内试验研究了土壤呼吸随土壤深度的变化以及表层土壤(0～5 cm)异养呼吸的温湿度敏感性,建立了表层土壤异养呼吸的温湿度响应模型,探讨全球温暖化对该区土壤异养呼吸的潜在影响.结果表明:枫香林和马尾松林0～5 cm土壤呼吸速率分别是5～10 cm、10～15 cm层的2.39、2.62倍和2.01、2.94倍,说明土壤异养呼吸主要发生在土壤表层(0～5 cm);枫香林和马尾松林0～5 cm、5～10 cm及10～15 cm土壤的Q10分别是2.10、1.86、1.78和1.86、1.77、1.44;枫香林和马尾松林表层土壤呼吸对温度(T)的响应符合指数模型[R=αexp(βT)],对湿度(W)的响应符合二次函数模型(R=a+bW+cW2);0～5 cm土壤对温湿度双因子的响应符合lnR=a+bW+cW2+dT+eT2模型,且异养呼吸对湿度的响应具有温度依赖性,即在高温下敏感,低温下敏感性下降;应用表层土壤异养呼吸温湿度模型预测枫香林和马尾松林土壤异养呼吸年动态及总量,枫香林土壤异养呼吸量的模拟值比实测值略高...     

广西猫儿山不同海拔常绿和落叶树种的营养再吸收模式

土壤养分供给性大小是否影响植物氮和磷再吸收效率仍存在争议。调查了广西猫儿山不同海拔常绿和落叶树种成熟和衰老叶片的氮和磷含量,探讨营养再吸收是否受到叶片习性和海拔的影响。所有树种氮和磷再吸收效率的平均值分别为56.5%和52.1%。常绿树种比落叶树种有显著较高的氮再吸收效率(P0.001)和磷再吸收效率(P0.01),这与前者有较低的衰老叶片氮和磷含量密切相关。随着海拔的上升,氮再吸收效率显著下降(P0.01),磷再吸收效率显著提高(P0.05)。氮再吸收效率与土壤氮:磷比(r=-0.41,P0.05)和成熟叶片氮:磷比(r=-0.37,P0.05)负相关,磷再吸收效率与土壤氮:磷比(r=0.44,P0.05)和成熟叶片氮:磷比(r=0.47,P0.01)正相关,表明了树种对低海拔氮限制的适应逐渐转变为对高海拔磷限制的适应。此外,氮再吸收效率与年均温正相关(r=0.43,P0.05)而磷再吸收效率与年均温负相关(r=-0.45,P0.01),这表明气温也是调节树木营养再吸收格局的重要影响因素。不同海拔树种氮和磷再吸收模式的差异可能是引起广西猫儿山常绿树种沿海拔形成双峰分布的原因之一。     

Spectral vegetation indices as the indicator of canopy photosynthetic productivity in a deciduous broadleaf forest

Aims Understanding of the ecophysiological dynamics of forest canopy photosynthesis and its spatial and temporal scaling is crucial for revealing ecological response to climate change. Combined observations and analyses of plant ecophysiology and optical remote sensing would enable us to achieve these studies. In order to examine the utility of spectral vegetation indices (VIs) for assessing ecosystem-level photosynthesis, we investigated the relationships between canopy-scale photosynthetic productivity and canopy spectral reflectance over seasons for 5 years in a cool, temperate deciduous broadleaf forest at 'Takayama' super site in central Japan.Methods Daily photosynthetic capacity was assessed by in situ canopy leaf area index (LAI), (LAI × V cmax [single-leaf photosynthetic capacity]), and the daily maximum rate of gross primary production (GPP max) was estimated by an ecosystem carbon cycle model. We examined five VIs: normalized difference vegetation index (NDVI), enhanced vegetation index (EVI), green–red vegetation index (GRVI), chlorophyll index (CI) and canopy chlorophyll index (CCI), which were obtained by the in situ measurements of canopy spectral reflectance.Important findings Our in situ observation of leaf and canopy characteristics, which were analyzed by an ecosystem carbon cycling model, revealed that their phenological changes are responsible for seasonal and interannual variations in canopy photosynthesis. Significant correlations were found between the five VIs and canopy photosynthetic capacity over the seasons and years; four of the VIs showed hysteresis-type relationships and only CCI showed rather linear relationship. Among the VIs examined, we applied EVI–GPP max relationship to EVI data obtained by Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer to estimate the temporal and spatial variation in GPP max over central Japan. Our findings would improve the accuracy of satellite-based estimate of forest photosynthetic productivity in fine spatial and temporal resolutions, which are necessary for detecting any response of terrestrial ecosystem to meteorological fluctuations.     

Responses of leaf unfolding and flowering to climate change in 12 tropical evergreen broadleaf tree species in Jianfengling,Hainan Island

为了探讨我国热带地区植物物候与气候变化的关系, 利用海南岛尖峰岭热带树木园12种热带常绿阔叶乔木植物2003-2011年物候观测资料结合同期月平均气温和降水数据, 运用积分回归分析方法, 筛选出影响海南岛12种乔木(8种本地种、4种引入种)展叶始期与开花始期的气象因素以及不同气象因素月值变化(月平均气温和月降水量)综合作用对这些树种物候期的动态影响, 最终建立积分回归-物候预测模型, 对气候变化背景下我国热带地区植物物候变化趋势进行了预测。结果表明: 海南岛12种热带常绿阔叶乔木展叶始期与开花始期均对气候变化做出较明显的响应, 几乎所有的树种展叶始期与开花始期的发生都受到气温和降水的共同影响。多数树种展叶始期受展叶前冬季及春季气温影响显著, 且在临近展叶始期的月份, 气温的影响更显著。上一年秋季月降水量对各树种开花始期的影响比其他时段显著, 这验证了降水的滞后性假说。本地种展叶始期对气候变化的响应比其开花始期对气候变化的响应更敏感, 引入种则相反。各树种展叶和开花在受气温和降水综合影响最明显的月份(假设其余11个月份月平均气温和月降水量不变), 月平均气温升高0.1 ℃、月降水量增加10 mm可使展叶始期和开花始期提前或推迟1-3天。积分回归分析方法为解释海南岛热带常绿阔叶乔木物候与气温和降水的动态关系提供了有效的途径, 基于气温和降水与物候资料建立的积分回归-物候预测模型具有对气温和降水变化影响下物候响应的解释率和预测精度高(R²≥ 0.943)的优点, 对于预测气候变化影响下的植物物候变化趋势有一定的适用性。     

海南岛尖峰岭12种热带常绿阔叶乔木展叶期与开花期对气候变化的响应

为了探讨我国热带地区植物物候与气候变化的关系, 利用海南岛尖峰岭热带树木园12种热带常绿阔叶乔木植物2003-2011年物候观测资料结合同期月平均气温和降水数据, 运用积分回归分析方法, 筛选出影响海南岛12种乔木(8种本地种、4种引入种)展叶始期与开花始期的气象因素以及不同气象因素月值变化(月平均气温和月降水量)综合作用对这些树种物候期的动态影响, 最终建立积分回归-物候预测模型, 对气候变化背景下我国热带地区植物物候变化趋势进行了预测。结果表明: 海南岛12种热带常绿阔叶乔木展叶始期与开花始期均对气候变化做出较明显的响应, 几乎所有的树种展叶始期与开花始期的发生都受到气温和降水的共同影响。多数树种展叶始期受展叶前冬季及春季气温影响显著, 且在临近展叶始期的月份, 气温的影响更显著。上一年秋季月降水量对各树种开花始期的影响比其他时段显著, 这验证了降水的滞后性假说。本地种展叶始期对气候变化的响应比其开花始期对气候变化的响应更敏感, 引入种则相反。各树种展叶和开花在受气温和降水综合影响最明显的月份(假设其余11个月份月平均气温和月降水量不变), 月平均气温升高0.1 ℃、月降水量增加10 mm可使展叶始期和开花始期提前或推迟1-3天。积分回归分析方法为解释海南岛热带常绿阔叶乔木物候与气温和降水的动态关系提供了有效的途径, 基于气温和降水与物候资料建立的积分回归-物候预测模型具有对气温和降水变化影响下物候响应的解释率和预测精度高(R²≥ 0.943)的优点, 对于预测气候变化影响下的植物物候变化趋势有一定的适用性。     

Trends in seedling growth and carbon‐use efficiency vary among broadleaf tree species along a latitudinal transect in eastern North America

Factors constraining the geographic ranges of broadleaf tree species in eastern North America were examined in common gardens along a ~1500 km latitudinal transect travers in grange boundaries of four target species: trembling aspen (Populus tremuloides) and paper birch (Betula papyrifera) to the north vs. eastern cottonwood (Populus deltoides) and sweet gum (Liquidambar styraciflua) to the south. In 2006 and 2007, carbon‐use efficiency (CUE), the proportion of assimilated carbon retained in biomass, was estimated for seedlings of the four species as the quotient of relative growth rate (RGR) and photosynthesis per unit tree mass (A_tree). In aspen and birch, CUE and RGR declined significantly with increasing growth temperature, which spanned 9 °C across gardens and years. The 37% (relative) CUE decrease from coolest to warmest garden correlated with increases in leaf nighttime respiration (R_leaf) and the ratio of R_leaf to leaf photosynthesis (R_%A). For cottonwood and sweet gum, however, similar increases in R_leaf and R_%A accompanied modest CUE declines, implying that processes other than R_leaf were responsible for species differences in CUE's temperature response. Our findings illustrate marked taxonomic variation, at least among young trees, in the thermal sensitivity of CUE, and point to potentially negative consequences of climate warming for the carbon balance, competitive ability, and persistence of two foundation species in northern temperate and boreal forests.     

Susceptibility to photoinhibition of three deciduous broadleaf tree species with different successional traits raised under various light regimes

The susceptibility to photoinhibition of tree species from three different successional stages were examined using chlorophyll fluorescence and gas exchange techniques. The three deciduous broadleaf tree species were Betula platyphylla var. japonica, pioneer and early successional, Quercus mongolica, intermediate shade‐tolerant and mid‐successional, and Acer mono, shade‐tolerant and late successional. Tree seedlings were raised under three light regimes: full sunlight (open), 10% full sun, and 5% full sun. Susceptibility to photoinhibition was assessed on the basis of the recovery kinetics of the ratio of vaviable to maximum fluorescence (F_v/F_m) of detached leaf discs exposed to about 2000 μmol m^?1 s^?1 photon flux density (PFD) for 2 h under controlled conditions (25 to 28 °C, fully hydrated). Differences in susceptibility to photodamage among species were not significant in the open and 10% full sun treatments. But in 5% full sun, B. platyphylla sustained a significantly greater photodamage than other species, probably associated with having the lowest photosynthetic capacity indicated by light‐saturated photosynthetic rate (B. platyphylla, 9·87, 5·85 and 2·82; Q. mongolica, 8·05, 6·28 and 4·41; A. mono, 7·93, 6·11 and 5·08 μmol CO₂ m^?1 s^?1for open, 10% and 5% full sun, respectively). To simulate a gap formation and assess its complex effects including high temperature and water stress in addition to strong light on the susceptibility to photoinhibition, we examined photoinhibition in the field by means of monitoring ΔF/F′_m on the first day of transfer to natural daylight. Compared with ΔF/F′_m in AM, the lower ΔF/F′_m in PM responding to lower PFD following high PFD around noon indicated that photoinhibition occurred in plants grown in 10 and 5% full sun. The diurnal changes of ΔF/F′_m showed that Q. mongolica grown in 5% full sun was less susceptible to photoinhibition than A. mono although they showed little differences both in photosynthetic capacity in intact leaves and susceptibility to photoinhibition based on leaf disc measurements. These results suggest that shade‐grown Q. mongolica had a higher tolerance for additional stresses such as high temperature and water stress in the field, possibly due to their lower plasticity in leaf anatomy to low light environment.