Effects of Different Pruning Treatments on Growth and Photosynthetic Characteristics of 10-year-old Triploid Populus tomentosa

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.06.007

Abstract

Abstract:

In order to explore the response of photosynthetic physiological characteristics to different pruning intensities in Populus of middle and high forest age， 10-year-old triploid Populustomentosa asexual lines B301 and S86 were used as materials， light pruning（pruning the lower 1/3 of the canopy） and heavy pruning（pruning the lower 1/2 of the canopy） and unpruned trees as the control were adopted respectively. The results showed that pruning had no significant effect on the growth rate of height， diameter at breast height and wood volume of 10-year-old Populus， but heavy pruning increased the net photosynthetic rate（P_n）， transpiration rate（T_r）， and stomatal conductance（G_s） of their remaining leaves and enhanced material synthesis at the single-leaf level， while pruning had no significant effect on instantaneous water use efficiency（WUE）. From a comprehensive analysis of growth and physiology， pruning the lower 1/2 of the canopy could improve the physiological condition of 10-year-old Populus tomentosa， but had no significant effect on the growth of the stand.

Key words: 10-year-old, triploid Populus tomentosa, pruning, growth, photosynthetic characteristics

CLC Number:

S753.51

Tianmeng REN, Yu BAO, Yaxun SU, Qingbin CHEN, Liying WEI, Ruoxuan JI, Xiao YU, Xinli XIA, Weilun YIN, Chao LIU. Effects of Different Pruning Treatments on Growth and Photosynthetic Characteristics of 10-year-old Triploid Populus tomentosa[J]. Bulletin of Botanical Research, 2023, 43(6): 846-856.

Figures/Tables 9

Fig.1

Fig.2

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Table 2

Fig.3

Table 3

Fig.4

Table 4

Table 5

References 21

1	李文文，黄秦军，丁昌俊，等.南方型和北方型美洲黑杨幼苗光合作用的日季节变化［J］.林业科学研究，2010，23（2）：227-233.
	LI W W， HUANG Q J， DING C J，et al.Studies on photosynthetic characteristics of south-and north-typed populus deltoides younglings［J］.Forest Research，2010，23（2）：227-233.
2	方升佐.中国杨树人工林培育技术研究进展［J］.应用生态学报，2008，19（10）：2308-2316.
	FANG S Z.Silviculture of poplar plantation in China：a review［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2008，19（10）：2308-2316.
3	FANG S， XUE J， TANG L.Biomass production and carbon sequestration potential in poplar plantations with different management patterns［J］.Journal of Environmental Management，2007，85（3）：672-679.
4	张秀秀，曹帮华，张晓文，等.杨树修枝理论和技术研究进展［J］.河北林果研究，2010，25（3）：235-239.
	ZHANG X X， CAO B H， ZHANG X W，et al.Progress in research on theory and technology of poplar pruning［J］.Hebei Journal of Forestry and Orchard Research，2010，25（3）：235-239.
5	邢尚军，杜振宇，马海林，等.林木修枝技术研究进展与展望［J］.山东林业科技，2007（5）：89-90，72.
	XING S J， DU Z Y， MA H L，et al.Research progress and prospect of tree pruning technology［J］.Journal of Shandong Forestry Science and Technology，2007（5）：89-90，72.
6	郭斌.杨树修枝技术研究进展［J］.山西林业科技，2018，47（4）：29-31，55.
	GUO B.Research progress of pruning technology of poplar［J］.Shanxi Forestry Science and Technology，2018，47（4）：29-31，55.
7	方升佐，徐锡增，严相进，等.修枝强度和季节对杨树人工林生长的影响［J］.南京林业大学学报（自然科学版），2000，24（6）：6-10.
	FANG S Z， XU X Z， YAN X J，et al.Effects of pruning intensities and pruning seasons on the growth dynamics of the poplar plantation［J］.Journal of Nanjing Forestry University（Natural Sciences Edition），2000，24（6）：6-10.
8	陈森锟.欧美107杨对修枝抚育的生长与生理响应研究［D］.北京：北京林业大学，2008.
	CHEN S K.Effects of pruning on growth and physiological characteristic of poplar （Populus × euramericana cv .'74 76'） plantation［D］.Beijing：Beijing Forestry University，2008.
9	宋立志.不同修枝处理对杨树生长效应的影响分析［J］.内蒙古林业调查设计，2018，41（1）：88-90.
	SONG L Z.Effect analysis of different pruning treatment on the growth of poplar［J］.Inner Mongolia Forestry Investigation and Design，2018，41（1）：88-90.
10	李广德，张亚雄，时海香，等.修枝对8年生三倍体毛白杨生长及生理的短期影响［J］.中南林业科技大学学报，2018，38（2）：30-35.
	LI G D， ZHANG Y X， SHI H X，et al.Short effects of pruning on growth and physiology of 8-year-old triploid clones Populus tomentosa plantation［J］.Journal of Central South University of Forestry & Technology，2018，38（2）：30-35.
11	秦光华，姜岳忠，朱瑞强，等.杨树大径级工业用材林合理采伐年龄的研究［J］.甘肃农业大学学报，2006，41（3）：81-85.
	QIN G H， JIANG Y Z， ZHU R Q，et al.Determination of rotation age of polar plantation for large-grade timber production［J］.Journal of Gansu Agricultural University，2006，41（3）：81-85.
12	陈章水.杨树二元立木材积表的编制［J］.林业科学研究，1989，2（1）：78-83.
	CHEN Z S.The establishment of binomial stock volume tables of poplar［J］.Forest Research，1989，2（1）：78-83.
13	尚富华，李吉跃，胡磊，等.修枝对毛白杨无性系生长、净光合速率和蒸腾速率的影响［J］.中国农学通报，2010，26（23）：134-139.
	SHANG F H， LI J Y， HU L，et al.Effects of pruning on growth，net photosynthesis rate and transpiration rate of Populus tomentosa in plantation［J］.Chinese Agricultural Science Bulletin，2010，26（23）：134-139.
14	KOZLOWSKI T T， PALLARDY S G.Photosynthesis［M］// KOZLOWSKI T T，PALLARDY S G.Physiology of woody plants.San Diego：Academic Press，1997，87-132.
15	LI R S， HAN J M， GUAN X，et al.Crown pruning and understory removal did not change the tree growth rate in a Chinese fir （Cunninghamia lanceolata） plantation［J］.Forest Ecology and Management，2020，464：118056.
16	陈森锟，尹伟伦，刘晓东，等.修枝对欧美107杨木材生长量的短期影响［J］.林业科学，2008，44（7）：130-135.
	CHEN S K， YIN W L， LIU X D，et al.Short effects of pruning on growth of poplar （Populus × euramericana cv.‘74/76’）［J］.Scientia Silvae Sinicae，2008，44（7）：130-135.
17	MAURIN V， DESROCHERS A.Physiological and growth responses to pruning season and intensity of hybrid poplar［J］.Forest Ecology and Management，2013，304：399-406.
18	任世奇，陈健波，周维，等.修枝对尾巨桉生长及光合生理的影响［J］.生态学杂志，2013，32（11）：2978-2984.
	REN S Q， CHEN J B， ZHOU W，et al.Effects of pruning on the growth and photosynthetic physiology of Eucalyptus urophylla×E.grandis ［J］.Chinese Journal of Ecology，2013，32（11）：2978-2984.
19	ZHANG J， LIU L Q.Effects of pruning intensity on nonstructural carbohydrates of Populus alba × P.talassica in the arid desert region of northwest China［J］.Journal of Forestry Research，2021，32（2）：823-830.
20	刘可欣，赵宏波，张新洁，等.修枝强度对水曲柳光合作用及细根非结构性碳的影响［J］.东北林业大学学报，2019，47（11）：42-46.
	LIU K X， ZHAO H B， ZHANG X J，et al.Effects of pruning intensity on photosynthesis and fine root non-structural carbohydrates of Fraxinus mandshurica ［J］.Journal of Northeast Forestry University，2019，47（11）：42-46.
21	安玉艳，梁宗锁.植物应对干旱胁迫的阶段性策略［J］.应用生态学报，2012，23（10）：2907-2915.
	AN Y Y， LIANG Z S.Staged strategy of plants in response to drought stress［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2012，23（10）：2907-2915.

差异来源 Source of variance	树高 Height	胸径 D_BH	材积 Volume	树高增长率 ΔH	胸径增长率 ΔD	材积增长率 ΔV
品系Strain	15.934^***	16.152^***	24.355^***	0.003	21.056^***	4.410^*
处理Treatment	3.985^*	4.967^**	5.998^**	3.772^*	3.101^*	0.211
年份Year	200.093^***	26.363^***	83.223^***	25.418^***	203.532^***	40.486^***
品系×处理Strain×Treatment	6.685^**	6.577^**	5.570^**	0.127	0.805	0.083
品系×年份Strain×Year	0.471	0.583	1.009	3.897^*	8.303^***	8.707^***
处理×年份Treatment×Year	1.273	0.116	0.128	4.889^***	1.231	1.299
品系×处理×年Strain×Treatment×Year	0.150	0.022	0.036	1.194	0.335	0.673

品系 Strain	差异来源 Source of variance	处理 Treatment	树高增长率 ΔH/%	胸径增长率 ΔD/%	材积增长率 ΔV/%
B301	修枝强度 Pruning intensity	CK	11.34±9.82 Aa	4.83±3.91 Aa	15.51±10.34 Aa
		Q	13.18±13.18 Aa	4.48±3.60 Aa	15.38±9.65 Aa
		Z	10.12±9.16 Aa	4.70±3.82 Aa	14.16±8.83 Aa
	年份 Year	2017	12.22±7.89 Aa	4.54±2.61 Ba	20.28±9.56 Aa
		2018	6.79±6.49 Bb	1.43±1.15 Ca	9.14±6.63 Bb
		2019	15.78±14.87 Aa	7.98±3.57 Aa	15.56±8.83 Aa
S86	修枝强度 Pruning intensity	CK	10.91±9.04 Aa	4.21±3.39 Aa	14.38±8.40 Aa
		Q	13.09±10.70 Aa	3.26±2.40 Bb	13.57±6.99 Aa
		Z	10.76±8.41 Aa	3.50±2.78 ABb	12.67±7.23 Aa
	年份 Year	2017	9.41±5.79 Bb	3.68±2.78 Bb	15.91±8.76 Ab
		2018	9.81±7.46 Ba	1.53±1.18 Ca	11.81±6.66 Ba
		2019	15.75±12.68 Aa	5.84±2.72 Ab	13.21±6.76 Bb

品系 Strain	冠层 Canopy	个案数量 Number of cases	净光合速率 P_n/（μmol·m^-2·s^-1）	蒸腾速率 T_r/（mmol·m^-2·s^-1）	气孔导度 G_s/（mmol·m^-2·s^-1）	瞬时水分利用效率 WUE/（mmol·m^-2·s^-1）
B301	上层 Upper layer（ h≥10 m）	84	6.62±4.71 a	2.05±1.55 a	0.10±0.08 ab	3.72±2.24 a
	中层 Middle layer（7 m≤h<10 m）	167	5.76±4.34 b	1.79±1.25 b	0.09±0.08 b	3.56±2.27 a
	下层 Lower layer（5 m≤h<7 m）	252	5.83±4.81 ab	1.99±1.77 ab	0.10±0.10 a	3.34±2.16 a
S86	上层 Upper layer（h≥10 m）	82	6.32±4.30 a	1.99±1.36 a	0.09±0.07 a	3.76±2.99 a
	中层 Middle layer（7 m≤h<10 m）	163	5.58±4.41 b	1.85±1.37 ab	0.08±0.07 a	3.70±3.39 a
	下层 Lower layer（5 m≤h<7 m）	246	5.28±4.00 b	1.84±1.27 b	0.08±0.07 a	3.67±3.37 a

差异来源 Source of variance	净光合速率 P_n	蒸腾速率 T_r	气孔导度 G_s	瞬时水分利用效率 WUE
品系 Strain	0.395	0.010	0.925	1.857
处理 Treatment	9.387^***	9.194^***	7.891^***	0.326
年份 Year	25.391^***	23.750^***	20.556^***	4.276^*
月份 Month	46.134^***	42.607^***	20.236^***	22.631^***
品系×处理 Strain×Treatment	0.098	0.133	0.257	0.361
品系×年份 Strain×Year	2.691	2.111	2.160	1.900
品系×月份 Strain×Month	0.306	2.042	2.470^*	3.031^*
处理×年份 Treatment ×Year	0.069	0.401	0.450	0.512
处理×月份 Treat×Month	0.197	0.112	0.097	0.212
年份×月份 Year×Month	10.559^***	9.179^***	14.027^***	3.121^**
品系×处理×年份 Strain×Treatment×Year	0.114	0.287	0.432	0.327
品系×处理×月份 Strain×Treatment×Month	0.114	0.309	0.372	0.754
品系×年份×月份 Strain×Year×Month	0.808	0.400	2.112^*	1.251
处理×年份×月份 Treat×Year×Month	0.278	0.196	0.437	0.457
品系×处理×年份×月份 Strain×Treatment×Year×Month	0.207	0.400	0.276	0.286

品系 Strain	差异来源 Source of variance	处理 Treatment	净光合速率 P_n/（μmol·m^-2·s^-1）	蒸腾速率 T_r/（mmol·m^-2·s^-1）	气孔导度 G_s/（mmol·m^-2·s^-1）	瞬时水分利用效率 WUE/（mmol·m^-2·s^-1）
B301	修枝强度 Pruning intensity	CK	5.75±4.36 Ba	1.91±1.37 Ba	0.09±0.08 Ba	3.38±1.73 Aa
		Q	6.18±4.33 Ba	1.79±1.21 Ba	0.08±0.06 ABa	3.69±2.03 Aa
		Z	7.58±4.87Aa	2.37±1.75 Aa	0.12±0.10 Aa	3.38±1.56 Aa
	年份 Year	2017	4.06±2.15 Ca	1.22±0.67 Bb	0.06±0.05 Ca	3.54±1.32 Aa
		2018	8.44±4.83 Aa	2.37±1.58 Aa	0.13±0.10 Aa	3.73±1.36 Aa
		2019	6.45±4.81 Ba	2.30±1.61 Aa	0.10±0.08 Ba	3.20±2.36 Aa
S86	修枝强度 Pruning intensity	CK	5.57±3.83 Ba	1.87±1.22 Ba	0.08±0.06 Ba	3.64±3.34 Aa
		Q	5.86±4.19 ABa	1.82±1.31 Ba	0.08±0.06 Ba	3.81±2.66 Aa
		Z	7.02±4.39 Aa	2.28±1.42 Aa	0.10±0.08 Aa	3.81±3.65 Aa
	年份 Year	2017	4.50±2.93 Ba	1.57±0.86 Ba	0.07±0.06 Ba	3.00±1.49 Bb
		2018	7.07±4.06 Ab	2.11±1.33 Aa	0.10±0.07 Aa	4.63±4.42 Aa
		2019	6.61±4.74 Aa	2.22±1.56 Aa	0.09±0.07 Aa	3.53±2.74 ABa