橡胶树干CO2释放速率垂直变化及其与树干液流和木质部结构间的关系

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橡胶树干CO2释放速率垂直变化及其与树干液流和木质部结构间的关系

2024-07-11 02:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

本研究结果显示,海南人工橡胶树Es在时间尺度上随原位测定的Fd呈现一致性的干湿季节性变化,与大多数树种一致[21],主要受温度和树木生长的影响[22-23],因试验样地处于热带地区,雨热同期使样树增加了蒸腾作业和液流速率,树干液流显著影响了树干中CO2的运输和释放。维管植物木质部的主要功能是传输水分与支撑植物体[24],导管管腔直径直接影响植物导水能力。泊肃叶定律(Poiseuille’S law)指出,管腔半径增加,相应导水能力呈4次方增加,故随着管腔直径的下降或增加将导致导水效率呈现大幅减少或增加的趋势[25]。本研究通过对不同垂直高度木质部切片进行显微观察对比,3个垂直高度树干的导管密度和直径明显不同,木质部传导能力呈现差异,进而影响树干液流和CO2的传导。然而,本研究结果中木质部导管的密度和直径并未呈现随着垂直梯度改变而变化的趋势,有研究表明,阔叶树的木质部导管分布无规律,其大小过渡急或不呈梯度[26],本研究结果与其一致。

在空间上,橡胶树树干Es在旱季呈现Es3.0>Es4.5> Es1.5的趋势,而湿季呈现Es3.0>Es1.5>Es4.5格局,Es最大值出现在2020年8月3.0 m处,在1年的观测期内Es并未呈现一致的梯度变化。而3株样树的导管直径均呈现1.5 m>4.5 m>3.0 m趋势,表明树干木质部解剖结构变化趋势并不能较好解释Es在垂直梯度上的变化,而其他环境因素和生理因素如树干温度、边材生长状况、非结构性碳水化合物 (non-structural carbohydrates,NSC) 分布情况、CO2在树干液流传导过程中的阻力等可能会影响Es垂直方向上的变化,这些生理生化的活动往往需要通过呼吸作用为其提供碳骨架和能量物质[27],从而导致局部树干表面较高的CO2释放速率。此外,树干3.0 m处Es大于1.5 m处和4.5 m处,这可能与树干内部活细胞的分布有关[22],局部生理活性高往往也会使该处树干表面会产生较高的CO2释放速率[10]。另外,通常每年4~11月是海南橡胶割胶季节,树干表面受损后会加速使储存在树体不同器官或组织内的非结构性碳水化合物(NSC)包括可溶性糖和不溶性的淀粉等物质代谢,为植物的生长和代谢过程提供能量,进而影响着树木的生长状况以及树干表面CO2释放通量等关键过程[28]。

虽然,本研究结果反映了Es和树干液流之间的关系以及影响,但是这两个过程的环境因素应进行更多和更深入的研究,小气候和生物效应对所研究的相关性的影响似乎更为复杂。本研究结果反映了树干木质结构与树干液流之间的关系以及对树干CO2释放通量的影响,除了木质部导管特征影响树干向上CO2传输,王秀伟和毛子军[29]提出树干中CO2横向扩散的阻力同样值得关注,尽管已知树干CO2释放径向扩散的阻力依赖于皮层、周皮层和树皮层的保护作用,但影响横向运动阻力的生理结构还需深入研究。树干表面CO2释放通量季节性变化以及空间变化的格局是环境因素和树木生理因素共同作用的结果,是理解森林生态系统碳收支过程和平衡的重要因素,其估算的准确程度有助于对热带人工林生态系统的碳平衡提供有力的理论支撑,需要得到重视。

致谢:海南省环境科学研究院董璐女士为本研究绘图和切片整理方面提供的无私帮助、中国热带农业科学院橡胶研究所周世俊先生在石蜡切片和显微观察等方面提供的技术支持,一并致谢!



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