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。

为了重现叶片光合速率的温度响应（温度曲线），我们使用了先前积累的山毛榉气体交换数据来确定Farquhar光合作用模型和Medlyn的气孔电导模型的关键参数。通过考虑到每个参数的变化，随着温度和叶的年龄的变化，我们构建了一个模型，该模型可以重现温度曲线的季节性变化。对温度和叶片年龄的影响进行了多元回归分析，许多参数检测到了强叶年龄的影响。叶年龄而不是空气温度的影响对于繁殖温度曲线的季节性变化可能更为重要。温度曲线的最佳温度（TOPT）的变化通常用作植物温度适应能力的指标。但是，由于叶时代是适应的无关因素，因此这意味着TOPT的季节性变化包括温度适应以外的其他因素。为了了解这一点，使用带有确定参数的气体交换模型再现了温度曲线（5月至10月）和高度变化（550m和1500m）的季节性变化（550m和1500m）。然后，通过将其分为由叶时代变化引起的适应和组成部分引起的组件来评估TOPT的变化。正如许多研究所表明的那样，TOPT表现出与温度有很强的正相关性，而不论季节或高度如何。即使排除了叶年龄的效果，该相关性也得到了维持，但是线的斜率显着下降。对叶片年龄的影响的分析表明，春季低的TOPT是由于未成熟叶片中低气孔电导率引起的，秋季的低TOPT是由于光合作用能力和由于叶片老化而引起的激活能量的降低所致，高海拔高度的TOPT涉及大气闭合由于大气干燥而导致的气孔闭合。换句话说，在田间条件下获得的温度曲线和TOPT的变化包含叶年龄的相当大的影响，将TOPT变化解释为适应能力是危险的。许多因素在现场同时改变并起作用，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。