全先奎,王传宽

东北林业大学,生态研究中心,哈尔滨　150040



兴安落叶松叶碳利用效率对环境变化的适应

全先奎,王传宽*

东北林业大学,生态研究中心,哈尔滨150040

摘要:兴安落叶松(Larix gmelinii)作为北方森林的主要组成树种,具有广阔的分布范围和多样的生长环境,是研究树木对环境变化响应的理想树种。叶碳利用效率(CUEL)不仅与树木的碳代谢及生长发育密切相关,而且能反映树木对环境变化的响应与适应。将来自不同地区(即环境条件)的6个兴安落叶松种源的种子播种培育在帽儿山森林生态系统研究站内,在其生长30a后采用研究站和种子来源地间干燥度(AI)的差值(ΔAI)来代表环境变化梯度,研究环境变化对CUEL的影响。结果表明：CUEL在不同环境变化梯度间存在显著差异(P<0.05),且呈现随ΔAI的增大而减小的趋势。CUEL与叶片氮含量、叶片磷含量、比叶重及叶绿素含量等均呈线性正相关关系,但较大ΔAI梯度下的CUEL敏感性更高。CUEL与种子来源地平均年降水量呈显著线性正相关关系(P=0.05),而与种子来源地AI则呈显著线性负相关关系(P<0.01)；随种子来源地年平均气温、平均年蒸发量的增加而下降,但其相关性不显著。以上结果表明,环境变化使兴安落叶松CUEL产生了适应性变异,表现出树木对原生长环境的生态适应。

关键词：兴安落叶松；光合；碳利用效率；遗传适应; 帽儿山生态站; 同质种植园试验

陆地生态系统碳利用效率(CUE,即净初级生产力与总初级生产力的比率)反映了生态系统碳同化能力和固碳潜力[1],不仅是森林碳汇功能估算和森林碳循环模型构建的基础参数,而且可用于探究树木对全球变化的响应和适应机制[2- 3]。叶片水平的CUE(CUEL)作为叶片碳平衡的重要指标,是光合与呼吸作用综合作用的结果,因其对环境变化(如温度、降水量等)十分敏感而备受关注[2,4]。

由于温度对光合和呼吸的影响机制不同,使得温度与CUEL之间的关系复杂[5],至今尚无一致的结论。例如：有研究表明,在短时间内光合速率随着温度的升高呈指数升高,但是超过最适温度之后幵始下降,而呼吸速率则随着温度的升高一直增大至极限值[6],从而使CUEL随温度的变化出现波动。……