Is tree having thick and dense crown vulnerable for global warming? Validation of a new hypothesis for inter-species variations in crown structure

树冠又厚又密的树木是否容易受到全球变暖的影响？

基本信息

批准号：
21K19141
负责人：
飯尾淳弘
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

葉の光合成速度の温度応答（温度カーブ）を再現するために、これまでに蓄積したブナのガス交換データを用いて、Farquharの光合成モデルとMedlynの気孔コンダクタンスモデルの鍵となるパラメータを決定した。各パラメータの気温や葉齢による変化を考慮することで、温度カーブの季節変化を再現可能なモデルを構築した。気温、葉齢の影響について重回帰分析を行ったところ、多くのパラメーターで強い葉齢の影響が検出された。温度カーブの季節変化の再現には気温よりも葉齢の影響が重要かもしれない。温度カーブの最適温度（Topt）の変化は植物の温度順化能力の指標としてよく用いられる。しかし、葉齢は順化と無関係な因子であるため、Toptの季節変化には温度順化以外の要因が含まれることを意味する。その程度を知るため、パラメーターの決定されたガス交換モデルを用いて温度カーブの季節変化（5～10月）と標高変化（550mと1500m）を再現した。そして、Toptの変化を順化による成分と葉齢変化による成分に分けて評価した。多くの研究が示してきたように、Toptは季節、標高に関わらず気温と強い正の相関を示した。この相関は葉齢の影響を除外しても維持されたが直線の傾きは大きく低下した。葉齢の影響を分析した結果、春の低いToptは未熟葉の低い気孔コンダクタンスに起因すること、秋の低いToptは葉の老化による光合成能力と活性化エネルギーの低下が関与すること、高標高の低いToptには大気の乾燥による気孔閉鎖が関与すること、が明らかになった。つまり、野外条件で得られた温度カーブとToptの変化には葉齢の影響が少なからず含まれており、Toptの変化を順化能力と解釈するのは危険といえる。野外では多くの要因が同時に変化し作用するため、光合成速度の温度順化を理解するには、気孔応答や生化学プロセスを調べる必要がある。

为了再现叶片光合作用速率的温度响应（温度曲线），利用迄今为止积累的山毛榉气体交换数据确定了Farquhar光合作用模型和Medlyn气孔导度模型的关键参数。通过考虑由于温度和叶龄导致的每个参数的变化，我们建立了一个可以重现温度曲线季节性变化的模型。当我们对温度和叶龄的影响进行多元回归分析时，我们发现叶龄对许多参数有很强的影响。在再现温度曲线的季节性变化方面，叶龄的影响可能比温度更重要。温度曲线的最适温度（Topt）的变化通常被用作植物适应温度能力的指标。然而，叶龄是与驯化无关的因素，这意味着Topt的季节变化还包括温度驯化以外的因素。为了了解其程度，我们使用具有确定参数的气体交换模型来重现温度曲线的季节性变化（5 月至 10 月）和海拔变化（550 m 和 1500 m）。然后，我们通过将 Topt 的变化分为由于适应和叶龄变化而引起的各个部分来评估。许多研究表明，无论季节或海拔高度如何，Topt 都与温度呈很强的正相关性。即使排除叶龄的影响，这种相关性仍然保持，但线的斜率显着降低。分析叶龄的影响发现，春季Topt较低与未成熟叶片气孔导度较低有关，秋季Topt较低与叶片老化导致光合能力和活化能下降有关，高海拔地区Topt较低这是由于未成熟叶子的气孔导度较低，很明显，Topt 涉及由于大气干燥而导致的气孔关闭。换句话说，在田间条件下获得的温度曲线和Topt的变化包含相当大的叶龄影响，将Topt的变化解释为适应能力是危险的。由于许多因素在田间同时发生变化和作用，因此了解光合速率的温度适应需要检查气孔反应和生化过程。