二氧浓度升高对亚热带植物叶片气体交换、生长和水力结构的影响

工业革命之后大气的CO₂浓度一直持续升高，CO₂浓度的升高将对植物的生理功能和生长造成重要影响，然而目前对于亚热带带植物的水力结构和生长如何响应CO₂浓度升高还缺乏研究。中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）树木年轮与环境演变组的付培立副研究员和范泽鑫研究员，与安徽师范大学、沈阳应用生态所、缅因大学，西澳大学以及哀牢山生态站的研究人员合作，利用哀牢山生态站的CO₂人工气候室，研究了CO₂浓度升高对哀牢山地区四种常绿和四种落叶树木盆栽幼苗叶片光合能力、养分元素、枝条和叶片水力导度以及生长的影响。发现CO₂浓度升高引起常绿和落叶植物单位叶片面积光合速率的增加和气孔导度的减低，而常绿植物单位叶片干重光合能力受到的促进作用强于落叶植物。常绿和落叶植物的生物量随着CO₂浓度升高均增加，其中常绿植物物种间的变异较大。相对于常绿植物，落叶植物的叶比导率随着CO₂浓度的升高得到的促进作用更强，CO₂浓度升高的情况下叶比导率的变化主要受到生物量的影响。CO₂浓度升高促进了枝条水分输导能力与叶片气体交换、磷含量以及生物量之间的协同关系。该项研究有助于预测在气候变化的背景下亚热带森林的树木生理特征、生长以及群落演替的变化。

相关结果以The impact of elevated CO₂concentration on photosynthesis,growth and hydraulics of evergreen and deciduous tree seedlings from a subtropical forest in Southwest China为题，发表于林学领域经典期刊Agricultural and Forest Meteorology上。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院项目、云南省项目以及版纳植物园热带森林生态学重点实验室开放课题的支持。

图1 哀牢山生态站的CO₂人工气候室

图2 对照CO₂和升高CO₂浓度处理下叶片性状、生物量以及枝条水力导度之间的结构方程分析。红色的线和黑色的线分布表示正和负的回归关系；实线和虚线分别表示显著和不显著的回归关系。