Gas exchange and resource utilization in two alpine oaks at different altitudes in the Hengduan Mountains

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Abstract:

The evergreen sclerophyllous broadleaf forests composed of alpine oaks in the Hengduan Mountains of southwest China are mainly distributed at altitudes of 1700–4800 m. Gas exchange and related leaf traits of Quercus guyavifolia H. Lév. and Quercus pannosa Hand.-Mazz. were measured at eight sites along an altitudinal gradient to understand their physiological adaptabilities. Both Q. guyavifolia and Q. pannosa showed a significant midday depression in the photosynthesis rate (PN) due to a high vapor pressure deficit and high temperature around noon. The optimum temperature for photosynthesis for the two oak species ranged from 17 to 23°C depending on altitude. When the temperature exceeded 25°C, PN decreased sharply. However, PN was not depressed by high irradiance. As altitude increased, the leaf dry mass per unit area of the two oaks increased but the chlorophyll content decreased, while the maximum values of daily mean photosynthesis rate (Pd), maximum photosynthesis rate (Pmax), Pd/Pmax, water-use efficiency, and photosynthetic nitrogen use efficiency occurred at altitudes of 3240–3610 m. Although the photosynthetic capacities of the two oaks were higher in August than in May, altitudinal trends did not change with season. The altitudinal range from 3240 to 3610 m would be optimal for the growth and development of these two alpine oaks in the Hengduan Mountains.

Les forêts de feuillus sclérophylles à feuilles persistantes composées de chênes alpins dans les monts Hengduan du sud-ouest de la Chine se retrouvent surtout à des altitudes variant de 1700 à 4800 m. Les échanges gazeux et les caractéristiques foliaires associées ont été mesurés sur des individus de Quercus guyavifolia H. Lév. et Quercus pannosa Hand.-Mazz. établis sur huit stations le long d’un gradient altitudinal dans le but de comprendre leur capacité d’adaptation physiologique. Une diminution significative du taux de photosynthèse a été observée à mi-journée chez Q. guyavifolia et Q. pannosa en raison des forts déficits de pression de vapeur et des températures élevées vers midi. La température optimale pour la photosynthèse des deux espèces de chêne variait de 17 à 23 °C selon l’altitude. Lorsque la température dépassait 25 °C, le taux de photosynthèse diminuait abruptement. Toutefois, les fortes valeurs d’irradiation n’ont pas entraîné de diminution du taux de photosynthèse. La masse foliaire anhydre par unité de surface foliaire des deux chênes augmentait avec l’altitude alors que le contenu en chlorophylle diminuait. Les valeurs maximales du taux journalier moyen de photosynthèse (Pd), du taux maximal de photosynthèse (Pmax), de Pd/Pmax, de l’efficacité d’utilisation de l’eau et de l’efficacité d’utilisation de l’azote pour la photosynthèse ont été mesurées à des altitudes allant de 3240 à 3610 m. Bien que la capacité photosynthétique des deux chênes ait été plus élevée en août qu’en mai, la tendance observée en fonction de l’altitude ne changeait pas selon la saison. Les stations situées à des altitudes allant de 3240 à 3610 m offriraient des conditions optimales pour la croissance et le développement de ces deux chênes alpins dans les monts Hengduan.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2007

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