Yu Tang

Unravelling δ¹³C signal in Scots pine trees for climate change and tree physiology studies

Tang Y. (2023). Unravelling δ¹³C signal in Scots pine trees for climate change and tree physiology studies. https://doi.org/10.14214/df.335

Tiivistelmä

Boreaaliset metsät muodostavat kolmasosan maapallon metsistä. Ilmastonmuutos vaikuttaa merkittävästi boreaalisten metsien kasvuun ja tuotokseen. Tulevien muutosten tarkempaan ennustamiseen tarvitsemme kuitenkin parempaa tietoa siitä, miten metsät ovat reagoineet ilmaston muuttumiseen menneisyydessä.

Tässä tutkimuksessa käytettiin uusia työkaluja herkästi ympäristönmuutoksiin reagoivan δ¹³C-signaalin (hiilen vakaiden isotooppien ¹²C/¹³C suhde) määrittämiseen männyistä. Määrityksiä tehtiin mäntypuiden eri osista (lehdet, lustot) kahdella Suomessa sijaitsevalla koealalla.

Tulosten mukaan puut käyttävät pääosin kuluvan kasvukauden yhteytystuotteita biomassansa rakentamiseen, mikä osoittaa, että biomassan δ¹³C-signaalia voidaan käyttää kyseisen vuoden ympäristöolosuhteiden määrittämiseen. Vuoden sisäinen vaihtelu ympäristömuuttujissa näkyi tarkasti lehdestä eristetyn sakkaroosin δ¹³C-signaalissa, mutta vääristyneenä lehden koko biomassan δ¹³C-signaalissa, minkä vuoksi lehtibiomassan δ¹³C-signaalin käyttö ympäristömuuttujien ennustamisessa ei ole suoraviivaista. Lisäksi lehtitason δ¹³C signaalin tulkinnassa tulisi tuntea paremmin lehden mesofyllikonduktanssin vaihtelu sekä yhteytystuotteiden ajallinen integraatio. Puiden lustojen δ¹³C-signaalissa näkyi myös puun kasvukauden aikainen vaihtelu veden käytön tehokkuudessa, mikä on olennainen tekijä arvioitaessa puun vesi- ja hiilitasetta. Lustojen δ¹³C-muutosten avulla voidaankin hyvin tutkia puiden hiilen ja veden käytön lyhyen aikavälin dynamiikkaa. Tämä on hyödyllistä erityisesti jos vesi- ja hiilitasetunnuksia ei ole jostain syystä mitattu tai käytettävissä.

Tämä tutkimus syventää ymmärrystämme siitä miten ympäristön muutos näkyy puiden lehtien δ¹³C-signaalissa ja miten tämä signaali muuttuu yhteytystuotteiden kulkeutuessa puuaineen rakenteeksi (lustot). Tieto auttaa paremmin tulkitsemaan puiden eri osien δ¹³C-signaaleja sekä ymmärtämään, miten puut pärjäävät ilmaston muuttuessa.

Avainsanat
boreaaliset metsät; fotosynteesi; isotooppien diskriminaatio; sisäinen vedenkäytön tehokkuus (iWUE); komponenttispesifinen isotooppianalyysi (CSIA); laserablaatio

Julkaistu 24.1.2023

Katselukerrat 2300

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.335 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Tang Y, Schiestl-Aalto P, Lehmann MM, Saurer M, Sahlstedt E, Kolari P, Leppä K, Bäck J, Rinne-Garmston KT (2022) Estimating the intra-seasonal photosynthetic discrimination and water use efficiency using δ13C of leaf sucrose. Journal of Experimental Botany 74: 321–335.

https://doi.org/10.1093/jxb/erac413

Leppä K, Tang Y, Ogée J, Launiainen S, Kahmen A, Kolari P, Sahlstedt E, Saurer M, Schiestl-Aalto P, Rinne-Garmston KT (2022) Explicitly accounting for needle sugar pool size crucial for predicting intra-seasonal dynamics of needle carbohydrates δ18O and δ13C. New Phytologist 236: 2044–2060.

https://doi.org/10.1111/nph.18227

Tang Y, Schiestl-Aalto P, Saurer M, Sahlstedt E, Kulmala L, Kolari P, Ryhti K, Jyske T, Ding Y, Salmon Y, Bäck J, Rinne-Garmston KT (2022) Tree organ growth and carbon allocation dynamics impact the magnitude and δ13C signal of stem and soil CO2 fluxes. Tree Physiology 42: 2404–2418.

https://doi.org/10.1093/treephys/tpac079

Tang Y, Sahlstedt E, Young G, Schiestl-Aalto P, Saurer M, Kolari P, Jyske T, Bäck J, Rinne-Garmston KT (2022) Estimating intraseasonal intrinsic water-use efficiency from high-resolution tree-ring δ13C data in boreal Scots pine forests. New Phytologist. In press.

http://doi.org/10.1111/nph.18649

---