Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

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  • 7/24/2019 Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

    1/9

    RELATION

    BETWVEEN

    LIGHT INTENSITY AND RATE OF

    PHOTOSYNTHESIS

    O

    LOBLOLLY

    PINE

    AND

    CERTAIN HARDWOODS

    PAUL J . KRAMER

    AND

    JOH

    N

    P .

    DECKER

    W I T H TWO

    F I G U R E S )

    O n i e

    o f t h e

    m o s t

    i m p o r t a n t

    f o r e s t r y

    p r o b l e m s

    i n

    t h e

    s o u t h c o n c e r n i s

    t h e

    t e n d e n c y o f

    p i n e

    s t a n d s

    t o

    b e s u c c e e d e d

    b y

    h a r d w o o d s . T h i s

    o c c u r s b e c a u s e

    p i n e s e e d l i n g s

    u s u a l l y

    f a i l

    t o s u r v i v e u n d e r

    f o r e s t

    c a n o p i e s w h i l e

    t h e

    s e e d -

    l i n g s

    o f

    many

    h a r d w o o d s p e c i e s

    s u r v i v e a n d g r o w . I t i s

    o f t e n s u p p o s e d t h a t

    t h e

    f a i l u r e

    o f

    p i n e s e e d l i n g s t o grow u n d e r a

    f o r e s t

    c a n o p y

    r e s u l t s f r o m t h e i r

    h i g h l i g h t r e q u i r e m e n t s .

    P i n e s e e d l i i n g s

    a r e a s s u m e d

    t o

    b e u n a b l e t o

    c a r r y

    o n p h o t o s y n t h e si s r a p i d l y

    e n o u g h i n t h e

    s h a d e

    o f

    a f o r e s t c a n o p y t o s u r v i v e .

    Many h a r d w o o d s w h i c h

    p r e s u m a b l y

    h a v e l o w e r

    l i g h t r e q u i r e m e n t s

    a n d c a n

    t h e r e f o r e

    m a n u f a c t u r e

    f o o d m o r e

    e f f i c i e n t l y

    i n t h e s h a d e a r e

    a b l e

    t o grow

    v i g o r o u s l y

    u n d e r t h e s e c o n i d i t i o n i s . E x p e r i m e n t s o f K O R S T I A N

    a i i d C O I L E

    6 )

    i n d i c a t e , h o w e v e r ,

    t h a t

    p i n e

    s e e d l i n g s w i l l t h r i v e i n t h e s h a d e

    o f a p i n e

    o r

    h a r d w o o d s t a n d

    i f

    p r o t e c t e d f r o m i i t h e r o o t

    c o m p e t i t i o n

    o f t h e o v - e r - s t o r y

    t r e e s

    b y t r e n c h i n g . E v i d e n t l y p i n e s e e d l i n g s

    c a n

    c a r r y o l 0

    e n o u g o h l

    p l h o t o -

    s y n t h e s i s

    i n

    t h e

    s h a d e

    t o

    p r o v i d e

    f o o d

    f o r

    g r o w t h , i f

    s u p p l i e d w i t h

    s u f f i c i e n t

    w a t e r .

    T h e s e

    r e s u l t s

    r a i s e

    s o m i e

    q u e s t i o n s

    c o n e e r n i n i g

    t h e a c t u a l e f f e c t o f

    l o w

    l i g h t

    i n t e n s i t y

    o n

    t h e

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f p i n e

    s e e d l i n g s

    a n d t h e i m p o r t a n i e e

    o f

    s h a d e

    i n

    t h e

    c o m p e t i t i o n

    o f

    p i n e w i t h h a r d w o o d s .

    Fe w

    m i i e a s u r e m e n t s

    o f t h e

    r a t e

    o f p h o t o s y n t h e s i s

    o f t r e e s e e d l i n g s h a v e

    b e e n

    m a d e .

    The o n l y c o m l i p a r i s o n

    o f

    A m e r i c a n

    s p e c i e s

    o f

    p i n e s

    a n d

    h a r d w o o d s

    i s b a s e d

    on

    d e t e r i m i n a t i o n l s

    o f

    t h e

    c o m p e n s a t i o n p o i n t s

    o f s e v e r a l

    s p e c i e s

    made

    b y BURNS

    1 ) .

    S i n c e

    n l o

    d a t a

    a r e a v a i l a b l e f o r

    s p e c i e s

    n a t i v e

    t o t h e

    s o u t h e a s t e r n s t a t e s s e v e r a l s e r i e s

    o f

    e x p e r i m e n t s

    w e r e

    p e r f o r m e d t o

    d e t e r m i n e

    t h e

    r e l a t i v e

    r a t e s o f

    p l h o t o s y n -

    t h e s i s o f

    p i n e

    a n d c e r t a i n

    c o m p e t i n g

    h a r d w o o d s

    a t v a r i o u s l i g h l t i n t e n s i t i e s .

    The

    s p e c i e s s t u d i e d w e r e l o b l o l l y p i n e P i n

    u s

    t a e d a

    L . ) ,

    e a s t e r n i

    r e d o a k

    [ Q t e r c u s

    b o r e a l i s

    m i a x i m a M a r s h )

    A s h e ] , w h i t e

    o a k

    Q u t e r c u t s

    a l b a L . ) a n l d

    d o g w o o d C o r w u t s f l o r i d a , L . ) .

    I t

    w a s h o p e d

    t h a t

    t h e s e

    e x p e r i m e n t s

    w o u l d

    v i e l d

    i n f o r m a t i o n

    c o n c e r n i n g

    t h e p h y s i o l o g i c a l d i f f e r e n e e s

    b e t w e e n i

    l o b l o l l y

    p i n e

    and

    t h e

    h a r d w o o d s w h i c h

    w o u l d

    a i d

    i n

    e x p l a i n i n g

    t l l e

    d i f f e r e n i e e s

    i n

    t h e i r b e h a v i o r

    when

    g r o w i n g

    u n d e r f o r e s t

    s t a n d s .

    Methods

    T h e

    p l a n t s

    u s e d

    i n

    t h e s e

    e x p e r i m i e n t s

    were

    o n e -

    o r

    t w - o - y e a r - o l d

    p o t t e d

    s e e d l i n g s

    w h i c h h a d b e e n

    g r o wn

    o u t - o f - d o o r s , e x c e p t

    t h e

    e a s t e r n

    r e d o a k

    w h i c h w a s grown

    i n

    a

    g r e e n h o u s e

    a t

    a b o u t

    h a l f t h e

    i n t e n s i t y

    o f

    f u l l

    s u n l i g h t .

    The

    s e e d l i n g s

    w e r e

    k e p t

    i n

    t h e l a b o r a t o r y o n l y

    l o n g c

    e n o u g h

    f o r

    t h e

    a e t u a l

    t e s t s ,

    t h e n

    r e t u r n e d

    t o

    t h e

    g r e e n h o u s e

    o r o u t - o f - d o o r s .

    The

    p l a n t s

    w i - e r e

    k e p t

    3 5 0

    www.plant.orgon February 24, 2016 - Published bywww.plantphysiol.orgDownloaded fromCopyright 1944 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.

    http://www.plant.org/http://www.plant.org/http://www.plant.org/http://www.plantphysiol.org/http://www.plantphysiol.org/http://www.plant.org/http://www.plantphysiol.org/
  • 7/24/2019 Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

    2/9

    KRA MER

    AND

    DECKER: LIGHT

    INTENSITY

    AND

    PIIOTOSYNTHESIS 3 5 1

    w e l l

    w a t e r e d

    a t a l l

    t i m e s

    b e c a u s e d e f i c i e n t

    s o i l

    m o i s t u r e

    m i g h t

    s e r i o u s l y a f f e c t

    p h o t o s y n t h e s i s .

    A l l

    e x p e r i m e n i t s

    w e r e

    p e r f o r m e d d u r i n g c

    t h e s u m m e r .

    A p p a r e n t p h o t o s y n t h e s i s

    w v a s

    m e a s u r e d

    b y

    d e t e r m i n i n i g i t h e d i f f e r e n c e

    i n

    c a r b o n

    d i o x i d e

    c o n i t e n t

    o f

    a n i

    a i r

    s t r e a m

    b e f o r e

    a n d

    a f t e r

    i t

    was

    p a s s e d o v e r

    t h e t o p o f a s e e d l i n g .

    T h e

    c a r b o n d i o x i d e c o n t e n t o f

    t h e

    a i r

    was d e t e r m i n i e d

    b y

    p a s s i n g o i t

    t h r o u l g h

    a

    t o w e r

    c o n t a i n i i n g

    d i l u t e

    s o d i t i m h y d r o x i d e and

    e s t i -

    m a t i n g t h e

    c h a l n g e

    i n

    c o n c e n t r a t i o n

    o f

    t h e

    a l k a l i

    b y

    t i t r a t i o n ,

    o r i n

    l a t e r

    e x p e r i m e n i t s

    b y

    t h e

    c h a n g e

    i n

    c o n d u c t i v i t y .

    Tw o

    s e e d l i n g s

    w e r e

    t e s t e d a t

    t h e

    s a m e

    t i m e .

    The t o p s o f t h e

    p l a n i t s

    w

    e r e

    e n e l o s e d

    i n

    e c - l i n d r i c a l

    c h a m b e r s

    c o n s i s t i n g o f

    b r a s s

    b a s e s

    c a r r y i n g

    c o v e r s made

    o f

    c e l l u l o s e

    a c e t a t e . T h e

    a i r i n si d e t h e

    c h a m b e r s w a s k e p t

    c o o l b y

    c i r c u l a t i n g

    i t

    o v e r

    a

    c o i l

    t h r o u g o j

    w h i e h

    f l o w e d a

    s t r e a m o f

    c o l d w a t e r .

    T w v o

    o f

    t h e s e p l a n t

    c h a m b e r s

    w e r e

    e n c l o s e d

    i n

    a

    l a r g e

    r e c t a n g u l a r c h a m b e r w i t h a

    g l a s s t o p

    o v e r w h i c h was

    m o u n t e d

    a

    b a t t e r y

    o f

    p r o j e c t o r - t y p e

    mazda

    l a m p s .

    T h e

    a i r i n

    t h i s

    c h a m b e r

    w a s c o o l e d

    b y

    a s m a l l

    r e f r i g e r a t o r u n i t

    a n d

    much o f

    t h e h e a t f r o m

    t h e l a m p s

    w a s a b s o r b e d

    b y

    a

    o n e - i n c h

    l a y e r o f

    w a t e r

    f l o w i n g

    o v e r t h e g l a s s

    t o p o f

    t h e

    c h a m b e r .

    A l l d e t e r m i n a t i o n s

    o f

    p h o t o s y - n t h e s i s w e r e

    made

    a t

    a p p r o x i -

    m a t e l y

    3 0

    C . Very

    s a t i s f a e t o r y

    i l l u m i n a t i o n

    w a s

    p r o v i d e d

    b y t w o 3 0 0 -

    w v a t t

    a n d s i x 1 5 0 - w a t t

    p r o j e c t o r

    s p o t l i g h t s

    f o e u s s e d

    o n i

    e a c h

    p l a n t

    c h a m b e r .

    T h i s g a v e

    a l i g h t

    i n t e n s i t y

    o f

    n e a r l y

    1 0 , 0 0 0 f o o t

    c a n i d l e s

    i n

    e a c h

    p l a n t

    c h a m -

    b e r . Lower

    l i g h t i n t e n s i t i e s

    w e r e

    o b t a i n e d

    b y s h a d i n g t h e

    p l a n t c h a m b e r s

    - w i t h

    v a r i o u s

    c o m b i n a t i o n s

    o f

    w i r e c l o t h

    a n d

    c h e e s e c l o t h

    s h a d e s .

    DECKER

    3 )

    l h a s

    g i v e n a

    m o r e

    c o m p l e t e

    d e s c r i p t i o n

    o f

    t h e a p p a r a t u s .

    D u r i n g

    t h e

    e x p e r i m e n t a l

    r u n s

    t h e

    s e e d l i n g s

    w e r e

    m a i n l t a i n e d

    a t

    a

    p a r -

    t i c u l a r

    l i g o h t

    i n t e n s i t y f o r o n e

    h o u r

    a n d

    a

    f i f t e e n - m i n u t e

    a d j u s t m e n t

    p e r i o d

    w a s

    a l l o w e d b e f o r e a

    r u n w a s s t a r t e d

    a t

    a

    new

    i n t e n s i t y .

    T h e t i m e

    r e q u i r e d

    f o r

    a d j u s t m e n t

    t o

    a

    new

    i n t e n s i t y w a s f o u n i d t o

    b e

    v e r y s h o r t

    s o

    t h a t a

    f i f t e e n - m i n i u t e p e r i o d

    w a s

    a m p l e . T h e r a t e o f

    a i r

    f l o w

    was

    s u c h

    t h a t n i o t

    o v e r 1 5

    p e r

    c e n t .

    o f

    t h e c a r b o n

    d i o x i d e

    w a s r e m o v e d

    b y

    t h e

    p l a n t s ,

    t h u s

    c o n e e n t r a t i o n

    o f c a r b o n

    d i o x i d e d i d

    n o t b e c o m e

    a

    l i m i t i n g f a c t o r

    3 ) .

    P r e -

    l i m i n a r y

    e x p e r i m e l n t s i n d i c a t e d

    t h a t

    p h o t o s y n t h e s i s o f o a k s b e g a n t o

    d e -

    e r e a s e

    r a p i d l y a f t e r

    f i v e o r

    s i x h o u r s

    a t a

    h i g h

    l i g h t

    i n t e n i s i t y

    s o n o t r e e

    was

    k e p t i n

    t h e

    a p p a r a t u s

    m o r e t h a n

    f o u r h o u r s

    i n a n y

    o n e d a y .

    T h e

    c o m p a r i s o n

    o f

    l o b l o l l y

    p i n e

    w i t h

    e a s t e r n

    r e d o a k

    w a s

    t h e

    m o s t

    e l a b -

    o r a t e e x p e r i m e n t o f

    t h e s e r i e s .

    T h e d e s i g n f o r

    t h i s

    e x p e r i m e n t

    was a L a t i n

    s q u a r e

    i n

    w h i c h

    s e v e n

    p a i r s

    o f

    s e e d l i n g s

    w e r e

    t e s t e d

    a t s e v e n

    d i f f e r e n t l i g h t

    i n t e n s i t i e s ,

    r a n g i n g f r o m

    3 0 0

    t o

    9 , 3 0 0 f o o t

    c a n d l e s ,

    a n d

    t h e

    e x p e r i m e n t

    w v a s

    e x t e n d e d

    o v e r s e v e n

    d a y s . Each p a i r

    o f s e e d l i n g s

    c o n s i s t e d

    o f

    o n e

    o f e a c h

    s p e c i e s , t h u s m i n i m i z i n g

    a n y p o s s i b l e

    d a y - t o - d a v

    v a r i a t i o l n s

    b e t w e e n

    s p e c i e s

    c a u s e d b y

    w e a t h e r

    o r

    a n y

    o t h e r e n v i r o n m e n t a l

    f a c t o r s .

    T h e l i g h t

    i n t e n s i t i e s

    w e r e s o r a n d o m i z e d

    t h a t

    n o

    t w o

    p a i r s

    r e c e i v e d

    t h e

    s a m e

    s e q u e n e e , t h u s

    t h e e f f e c t

    o f e x p o s u r e

    t o

    o n e i n t e n s i t y on

    b e h a v i o r

    a t

    a

    s u b s e q u e n t

    i n t e n s i t y

    c o u l d b e

    e l i m i n a t e d .

    W h i t e o a k

    was t e s t e d

    b y

    i t s e l f

    a t

    s e v e n

    l i g h t i n t e n s i t i e s ,

    u s i n g s e v e n

    s e e d l i n c g s

    a r r a n g e d

    i n

    a

    s e v e n

    b y

    s e v e n

    L a t i n

    s q u a r e .

    Dogwood w a s

    a l s o

    t e s t e d

    b y i t s e l f .

    T w \ i e l v e

    s e e d l i n g s

    w e r e

    www.plant.orgon February 24, 2016 - Published bywww.plantphysiol.orgDownloaded fromCopyright 1944 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.

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  • 7/24/2019 Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

    3/9

    PLANT

    PHYSIOLOGY

    u s e d , t w o

    b e i n g

    t e s t e d a t a

    t i m e

    i n

    a

    r a n d o m i z e d

    s e q u e n c e

    o f s e v e n i

    l i g h t

    i n t e l n s i t i e s .

    T h e

    e x p e r i m e n i t s o n l

    l o b l o l l y p i n e

    a n d

    e a s t e r n

    r e d

    o a k

    w e r e

    p e r f o r m e d

    i n

    S e p t e m b e r ,

    1 9 4 1 .

    T h e

    s e r i e s

    o n w h i t e

    o a k

    a n d d o g w o o d

    w e r e

    p e r f o r m e d

    i n

    J u n e

    a n d

    J u l v ,

    1 9 4 2 .

    R e s u l t s

    T h e r e s u l t s

    o f t h e s e

    e x p e r i m e n t s

    a r e s h o w n i

    g r a p h i c a l l y -

    i n

    f i g u r e s

    1

    a n d

    2 .

    I n

    f i g u r e

    1 t h e

    r e s u l t s a r e

    e x p r e s s e d

    a s

    m i l l i g r a m s

    o f

    c a r b o n d i o x i d e

    p e r

    1 0 0 s q u a r e

    c e n t i m e t e r s

    o f s t o m a t e - b e a r i n g

    l e a f

    s u r f a c e .

    L o b l o l l y

    p i n e

    h a s

    s t o m l l a t e s

    o n a l l t h r e e

    s u r f a c e s

    o f

    i t s

    n e e d l e s ,

    w h i l e

    t h e d e c i d u o u s

    s p e c i e s

    h a v e

    s t o m a t e s

    o n l y

    o n t h e

    u i n d e r s u r f a c e s .

    T h e l e a f a r e a s

    o f

    t h e d e c i d u o u s

    s p e c i e s

    espiration aser

    Rd

    a

    61~~~~~~~~~~

    >

    t

    _ 5 / t + - -

    ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ W h i t e

    a k

    1 4

    0

    ,

    1 _

    D a r k -

    2

    3

    4

    5

    6 7 8 9

    1 0

    n e s s L i g h t I n t e n s i t y i n

    T h o u s a n d s o f F o o tl

    n d l e s

    F I G . 1 .

    P h o t o s y n l t h e s i s

    o f

    t r e e

    s e e d l i n g s

    f o r

    o n e

    h o u r p e r i o d s

    a t

    v a r i o u s

    l i g h l t

    i n t e n -

    s i t i e s

    w v i t h

    t e m p e r a t u r e

    m a i n t a i n l e d

    a t a p p r o x i m a t e l y 3 0 0

    C

    w ^ e r e

    d e t e r m i n e d

    w i t h a p h o t o e l e c t r i c

    l e a f a r e a

    d e v i c e

    w h i l e t h o s e

    o f t h e

    p i n e s

    w r e r e

    c a l c u l a t e d

    b y r

    t h e

    m e t h o d l

    d e sc r ib e d b y

    K O Z L O W S K I

    a n d

    S C H U M I A C H E R

    7 ) .

    I n l

    f i g u r e 2 a l l r a t e s o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    f o r

    e a c h

    s p e c . i e s

    a r e

    e x p r e s s e d

    a s

    p e r c e n t a g e s

    o f

    t h e r a t e f o r t h e l i g h t

    i n t e n l s i t y

    a t

    w h i c h t h a t s p e c i e s

    s h o w ^ e d

    maximum

    p h o t o s y - n t h e t i c

    a c t i v i t y .

    C h o i c e o f

    a s a t i s f a c t o r y b a s i s f o r

    c o m u p a r i n g )

    t h e

    p h o t o s y n l t h e t i c

    a c t i v i t y

    o f

    d i f f e r e n t s p e c i e s i s

    s o m l e w ^ h a t

    d i f f i c u l t .

    I n l m l o s t

    p r e v i o u s

    r e s e a r c h

    t h e

    r e s u l t s h a v e b e e n

    e x p r e s s e d a s t h e r a t e o f c a r b o n d i o x i d e a b s o r p t i o n

    p e r

    u n i t o f l e a f

    t i s s u e ,

    u s u l a l l y

    p e r

    u n l i t

    o f

    l e a f s u r f a c e .

    I T H L

    1 4 )

    i n 1 v e s t i g a t e d

    t h e

    r e l a t i o n

    b e t w s e e n

    p h o t o s y n t h e t i c

    a c t i v i t y

    i n

    v a r i o u s

    s p e c i e s

    o f

    p i n e

    a n d

    s e v e r a l

    d i f f e r e n l t

    m e t h o d s

    o f e s t i m a t i n g

    a c t . i v e

    l e a f t i s s u e . He

    f o u n l d

    t h e

    3 5 o 2

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    4/9

    KRAMIER AND

    DECKER: LIGHT

    INTENSITY

    AND

    PHOTOSYNTHESIS

    3 5 3

    r a t e o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    w a s m o r e c l o s e l y

    r e l a t e d

    t o

    t h e

    a r e a

    o f

    i l l u m i n a t e d

    l e a f

    s u r f a c e

    t h a n

    t o

    t o t a l

    l e a f

    s u L r f a c e , i n t e r n a l v o l u m e ,

    c h l o r o p h y l l

    c o n t e n t ,

    o r

    s t o m a t a l

    o p e n i i n g .

    I n

    p a s s i n g i t

    s h o u l d

    b e

    s t a t e d t h a t

    UHL f o l l o w e d

    s t o m a t a l

    o p e n i n g c

    b y

    i n i f i l t r a t i o n i

    w i t h

    e t h e r

    w h i c h ,

    a c c o r d i i n g

    t o

    SCHORN

    1 2 ) ,

    p r o b a b l y

    i s

    n o t a

    r e l i a b l e

    m e t h o d . T h e

    r e s u l t s o f

    P I C K E T T

    1 0 ) s u g g e s t

    t h a t t h e

    r a t e

    o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    may b e

    c l o s e l y

    r e l a t e d

    t o t h e a r e a o f

    i n l t e r n a l

    e x p o s e d s u r f a c e .

    T h e

    d i f f i c u l t i e s

    o f

    m e a s u r i n g

    t h e i n t e r n i a l

    s u r f a c e

    p r e v e n t

    i t s e x t e n s i v e

    u s e .

    Any

    c o m p a r i s o n

    b a s e d

    o n u n i t s o f l e a f t i s s u e

    assume

    t h a t

    I

    0

    E

    a J v

    Z. ,

    L I )

    M

    7 0

    6 0

    5 0

    3 0

    1 0

    0

    2

    3

    4

    5

    6

    7 8

    9 1 0

    L i g h t

    I n t e n s i t y

    i n

    T h o u s a n d s o f

    F o o t C a n d l e s

    F I G . 2.

    P h o t o s y n i t h e s i s o f t r e e

    s e e d l i n g s

    e x p r e s s e d as

    p e r c e n t a g e s

    o f

    i m i a x i m u m

    o b -

    s e r v e d

    r a t e s .

    T h e s e

    c ur ves ar e

    p l o t t e d

    from

    t h e

    same

    d a t a

    as t h e curves

    i n

    f i g u r e

    1 .

    a

    u n i t

    o f

    t i s s u i e o f one

    s p e c i e s

    i s

    p h y s i o l o g i c a l l y

    s i m i l a r

    t o

    a

    u n i i t o f

    t i s s u e

    o f

    a n o t h e r

    s p e c i e s . T h i s h a s

    l n o t

    b e e n i

    d e m o l n s t r a t e d , e s p e c i a l l y

    f o r

    s u c h

    d i s s i m i l a r

    t i s s u e as p i n e and

    hardwood l e a v e s .

    I t i s

    t h e r e f o r e

    s i m p l e r

    a n i d

    more

    s a t i s f a c t o r y

    t o

    b a s e t h e

    c o m p a r i s o n s b e t w e e n

    s p e c i e s

    on

    t h e

    o b s e r v e d

    m a x i m n u m

    r a t e s

    o f

    p h o t o s y n i t h e s i s

    and t o

    expres s

    a l l

    o b s e r v a t i o n s

    d i r e c t l y

    i n terms

    o f t h e o b s e r v e d

    m a x i m a ,

    as

    d o n e

    i n f i g - u r e 2 .

    Such

    c o m p a r i s o n s

    r e q u i r e

    t h e

    a s s u m i i i p t i o n i

    t h a t

    t h e

    m a x i m i i a have

    s i m i l a r

    s i g n i f i c a n c e

    f o r t h e

    o r o w t h

    o f

    t h e s p e c i e s

    b e i n i g

    c o m p a r e d .

    Fo r

    e x a m p l e ,

    t h e

    max i mum

    p h o t o -

    s y n i t h e t i c r a t e o f p i n e

    i s

    a s s u L m e d t o h a v e t h e

    same s i o g n i f i c a n c e f o r

    t h e

    g r o w t h

    W h i t e

    O d k

    x

    I

    I

    . I - ,

    E a s t e r n

    R e d O a k

    D o g w o o d

    L o b l o l l

    y P i n e

    I

    I

    I

    I

    a

    D

    I

    F

    c

    4

    0

    Q

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    5/9

    PLANT

    P H Y S I O L O G Y

    o f p i n e s e e d l i n g s

    t h a t

    t h e

    maximum p h o t o s y n t h e t i c r a t e o f o a k h a s

    f o r

    t h e

    g r o w t h o f o a k . T h i s a s s u m p t i o n s e e m i i s r e a s o n a b l e , b u t

    h a s

    n o t b e e n i t e s t e d

    e x p e r i m e n t a l l y .

    I t

    s h o u l d b e

    r e m e m b e r e d

    t h a t t h e

    m e t h o d

    u s e d i n

    t h i s

    s t u d y

    m e a s u r e s

    a p p a r e n t p h o t o s y n t h e s i s ; t h a t

    i s p h o t o s y n t h e s i s m i n u s r e s p i r a t i o n . T h i s i s

    b e c a u s e

    i t m e a s u r e s o n l y t h e

    c a r b o n d i o x i d e a b s o r b e d

    f r o m - l

    t h e s u r r o u n d i n o

    a i r , w h i l e t h e

    a c t u a l

    r a t e o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    i n t e r m s

    o f c a r b o n

    d i o x i d e

    u s e d

    i n c l u d e s

    b o t h t h e c a r b o n d i o x i d e

    a b s o r b e d f r o m t h e

    s u r r o u n i d i l n g

    a i r

    a n d

    t h a t

    p r o d u c e d

    i n

    r e s p i r a t i o n .

    As

    t h e

    r a t e s o f

    r e s p i r a t i o n

    o f l o b l o l l y

    p i n i e

    a n d e a s t e r n

    r e d

    o a k

    w e r e

    d e t e r m i n e d , t h e a ct u a l r a t e s o f p h o t o s y i l t h e s i s

    o f

    t h e s e s p e c i e s c o u l d

    h a v e

    b e e n c a l c u l a t e d b y a d d i n g

    t h e

    r a t e

    o f

    r e s p i r a t i o n i

    t o t h e r a t e o f

    p h o t o s y n t h e s i s ,

    b u t f o r o u r p u r p o s e s

    t h e r e w a s n o a d v a n t a g e

    i n u s i n i g t h e a ct u a l r a t e s .

    I n s p e c t i o n

    o f

    t h e c u r v e s i n f i g u r e s 1 a n d 2 s h o w c e r t a i n

    s i m i l a r i t i e s a s

    w e l l a s

    i m p o r t a n t

    d i f f e r e n c e s

    among t h e f o u r

    s p e c i e s s t u d i e d .

    A l l

    f o u r

    s p e c i e s

    s h o w a r a p i d r i s e

    i n

    r a t e

    o f p h o t o s y n t h e s i s

    w i t h

    i n e r e a s e

    i n

    l i g h t

    i n t e n s i t y a t t h e

    l o w e r i n t e n s i t i e s . T h i s

    i s

    s a i d b y L U N D E G A R D H

    8 ) t o b e

    c h a r a c t e r i s t i c o f m o s t s p e c i e s a n d i s q u i i t e a p p a r e n t

    i n

    t h e c u r v e s f o r

    v a r i o u s

    s p e c i e s p u b l i s h e d b y

    h i m . T h e

    d i f f e r e n e e

    b e t w e e n

    t h e

    b e h a v i o r o f

    l o b l o l l y

    p i n e

    a n d t h a t o f

    t h e t h r e e h a r d w o o d

    s p e c i e s i s v e r y

    s t r i k i n g a n d i s

    b e s t s e e n

    i n

    f i g u r e 2 . P h o t o s y n t h e s i s

    o f

    l o b l o l l y p i i e i n e r e a s e d

    w i t h i n c r e a s i n g

    l i g h t

    i n t e n s i t y

    up

    t o t h e maximum

    i n t e n s i t y a v a i l a b l e , w h i c h

    w a s

    o v e r

    9 0 p e r

    c e n t .

    o f

    f u l l

    s u n l i g h t .

    S t a t i s t i c a l

    a n a l y s i s

    o f t h e

    d a t a

    i n d i c a t e s

    t h a t

    t h e

    i n c r e a s e

    i n

    p h o t o s y n t h e s i s

    f r o m h a l f

    t o f u l l l i g h t i n t e n s i t y

    w a s

    s i g n i f i c a n t ; t h a t

    i s

    s u c h

    a n l

    i n e r e a s e

    w o u l d

    o c c u r

    b y e h a n e e

    l e s s

    t h a n

    o n c e

    i n

    t w e n i t y -

    e x p e r i -

    m e n t s . T h e

    r e l a t i o n

    o f

    r a t e

    o f

    p b o t o s v i n t l h e s i s t o l i g h t

    i n t e n s i t y w a s s i m i l a r

    i n

    a l l t h r e e h a r d w o o d s , t h e

    maximum r a t e b e i n g a t t a i n e d

    a t o n e - t h i r d o r l e s s

    o f

    f u l l

    l i g h t i n t e n s i t y

    a n d f u r t b e r i n e r e a s e

    i n

    l i g h t

    i n t e n s i t y

    p r o d u c i n g

    l n o

    f u r t h e r

    i n c r e a s e

    i n

    p h o t o s y n t h e s i s .

    T h e r e i s

    some

    i n d i c a t i o n i t h a t

    p h o t o -

    s y n t h e s i s o f

    t h e

    h a r d w o o d s m i g h t

    h a v e

    d e c r e a s e d

    s l i g h t l y

    a t

    t h e h i g h e r

    l i g h t

    i n t e n s i t i e s , b u t s t a t i s t i c a l a n a l y s i s s h o w e d

    t h a t

    t h e

    o b s e r v e d d e c r e a s e m i g h t

    h a v e o c c u r r e d

    b y

    c h a n c e m o r e t h a n i

    o n c e

    i n

    t w e n t y e x p e r i m e n t s .

    L U N D E -

    G A R D H

    8 )

    s h o w s

    a

    c u r v e

    f o r t h e

    s h a d e

    f e r n

    D r y o p t e r i s

    a n c s t r

    i a c a w i t h

    a

    marked

    d e c r e a s e

    i n

    p h o t o s y n t h e s i s a t h i g h

    l i o h t i n t e n s i t i e s . He a l s o s h o w s

    a

    c u r v e

    f o r

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f

    P i n u s

    s y l v e s t r i s

    a t

    v a r i o u s l i g h t

    i n t e n s i t i e s

    w h i c h

    i s

    v e r y s i m i l a r

    i n

    s h a p e

    t o

    o u r

    c u r v e

    f o r

    l o b l o l l y

    p i n e .

    I t

    w o u l d

    b e

    i n t e r e s t i n g

    t o c o m p a r e

    t h e

    r a t e s

    o f p h o t o s y n t h e s i s

    o b t a i n e d

    i n

    t h i s

    e x p e r i m e n i t

    w i t h

    t h o s e

    o b t a i n e d b y

    o t h e r i n v e s t i g a t o r s . U n f o r t u -

    n a t e l y

    t h i s

    i s

    d i f f i c u l t

    b e c a u s e o f t h e v a r i o u s b a s e s u p o n w h i c h r e s u i l t s

    h a v e

    b e e n

    c a l c u l a t e d

    a n d t h e

    l a c k

    o f d e f i n i i t e i n f o r m a t i o n c o n c e r n i n o m e t h o d s

    u s e d . U H L s d a t a

    1 4 )

    o n

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f v a r i o u s

    s p e c i e s

    o f

    p i n e ,

    f o r

    e x a m p l e ,

    a r e

    b a s e d o n f r e s h

    w e i g h t

    o f

    l e a v e s

    a n d

    t h e r e f o r e

    c a n n i o t b e

    c o m -

    p a r e d

    w i t h

    o u r

    d a t a

    H E I N I C K E a n - d

    C H I L D E R S 5 )

    r e p o r t e d t h a t

    t h e a v e r a g e

    r a t e o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f a n i

    a p p l e

    t r e e f o r t h e

    e n t i r e

    s e a s o n w a s

    4 . 5

    m g . o f

    c a r b o n

    d i o x i d e

    p e r 1 0 0 s q u a r e

    c e n t i m e t e r s

    o f

    l e a f

    a r e a .

    F o r

    t h e

    b e s t

    t e n

    3 5 4

    www.plant.orgon February 24, 2016 - Published bywww.plantphysiol.orgDownloaded fromCopyright 1944 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.

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  • 7/24/2019 Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

    6/9

    KRAMER AND D E C K E R :

    L I G H T

    I N T E N S I T Y

    AND PHOTOSYNTHESIS

    3 5 5

    d a y s

    o f

    t h e s e a s o n

    t h e a v e r a g e

    r a t e

    w a s

    a b o u t

    6 . 6

    i m g .

    o f c a r b o n d i o x i d e p e r

    1 0 0

    s q u a r e

    c e n t i m e t e r s

    o f l e a f a r e a .

    Much

    h i g h e r

    r a t e s w e r e o b t a i n e d

    w i t h

    s i n g l e l e a v e s f u l l y

    e x p o s e d t o

    b r i g h t l i g h t .

    I n

    o u r

    e x p e r i m e n t s

    t h e

    m a x i -

    m u m L i

    r a t e s

    o f

    p h o t o s y n t h e s i s p e r

    1 0 0

    s q .

    c m .

    o f

    l e a f

    a r e a p e r

    h o u r

    w e r e :

    l o b -

    l o l l y p i n e , 3 . 5 9 ;

    e a s t e r n r e d

    o a k ,

    6 . 0 4 ;

    w h i t e o a k , 5 . 3 3 ;

    d c o g w o o d ,

    3 . 0 6 . T h e

    r a t e s o f p h o t o s v n t h e s i s

    o f

    t h e f o r e st

    t r e e s

    s t u d i e d

    s e e m a t l e a s t t o

    b e

    o f

    t h e

    s a m e

    o r d e r o f

    m a g n i t u d e

    a s t h a t

    o f a p p l e .

    I n

    c o n s i d e r i n g

    t h e s e

    d a t a

    i t

    s h o u l d b e r e m e m b e r e d

    t h a t t e m p e r a t u r e

    w a s

    m a i n t a i n i e d

    a t a b o u t

    3 0

    C . r e g a r d l e s s o f

    l i g h t i n t e n s i t y

    w h i l e i n n a t u r e

    t e m p e r a t u r e

    w o u l d u s u a l l y

    v a r y

    c o n s i d e r a b l y

    w i t h c h a n g i n g

    l i g h t i n t e n s i t y .

    T h e

    n a t u r a l f l u c t u a t i o n s

    i n

    t e m p e r a t u r e

    m i g h t h a v e

    c o n s i d e r a b l e

    e f f e c t

    o n

    t h e r a t e

    o f

    a p p a r e n t

    p h o t o s y n t h e s i s

    t h r o u g h

    c h a n g e s

    i n

    t h e

    r a t e

    o f r e s p i r a -

    t i o n .

    DECKER

    3 ) f o u n d

    t h e a p p a r e n t

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f l o b l o l l y

    p i n e t o

    b e

    n e a r l y

    t w i c e

    a s

    h i g h

    a t

    3 0

    a s

    a t

    4 0

    C .

    a n d

    t h e r a t e o f

    r e s p i r a t i o n

    t o

    b e o v e r

    5 0

    p e r

    c e n t .

    h i g h e r

    a t 4 0 t h a n

    a t 3 0 C . A l t h o u g h

    n o d a t a

    a r e

    a v a i l a b l e

    i t

    i s l i k e l y t h a t r e s p i r a t i o n

    o f o a k

    i s l i k e w i s e

    a f f e c t e d

    m a t e r i a l l y b y t e m p e r a -

    t u r e .

    I t

    s h o u l d

    a l s o b e r e m e m b e r e d

    t h a t t h e

    s e e d l i n g s

    w e r e

    n e v e r e x p o s e d

    t o

    a n y

    g i v e n

    l i g h t

    i n t e n s i t y

    f o r m o r e

    t h a n

    a n h o u r

    a n d a

    q u a r t e r

    w h e r e a s

    i n n a t u r e t h e y

    m i g h t

    b e

    e x p o s e d

    t o a

    h i g h

    i n t e n s i t y

    f o r s e v e r a l

    h o u r s .

    A c -

    c o r d i n g

    t o

    UHL 1 4 )

    s e v e r a l

    s p e c i e s

    o f

    p i n e

    o f t e n

    s h o w

    a

    m i d - d a y

    d e c r e a s e

    i n

    p h o t o s y n t h e s i s

    and

    N U T A I A N

    9 )

    s t a t e s t h a t

    C o f f e a

    a r a b i c a

    s h o w s

    a

    d e -

    c r e a s e

    i n

    p h o t o s y n t h e s i s

    a t

    h i g h

    l i o h t

    i n t e n s i t i e s

    b e c a u s e

    o f c l o s u r e

    o f

    s t o m a t a .

    T h e

    c l o s e l y

    g r o u p e d

    p i n e

    n e e d l e s

    u n d o u b t e d l y

    s h a d e d

    e a c h

    o t h e r

    more

    t h a n

    t h e

    o a k

    l e a v e s ,

    a n d t h e

    d o g w o o d

    l e a v e s may

    a l s o

    h a v e s h a d e d

    e a c h o t h e r

    more t h a n t h e

    o a k l e a v e s . P r o b a b l y d i f f e r e n c e s

    i n

    m u t u a l

    s h a d i n g

    o f l e a v e s

    b y

    o n e

    a n o t h e r i s

    a n

    i m p o r t a n i t

    f a c t o r

    i n

    t h e

    d i f f e r e n c e s

    i n r a t e s o f

    p h o t o -

    s y n t h e s i s

    o f

    d i f f e r e n t

    s p e c i e s .

    The g r e a t e r

    t h e

    e x t e n t

    o f m u t u a l

    s h a d i n g

    t h e

    h i g h e r

    t h e

    l i g h t

    i n t e n s i t y r e q u i r e d

    f o r

    maximum

    p h o t o s y n t h e s i s .

    S i n c e

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f t h e e n t i r e

    t o p s

    o f

    t h e s e

    s e e d l i n g s

    was m e a s u r e d ,

    m u t u a l

    s h a d i n g

    was

    a much

    more

    i m p o r t a n t

    f a c t o r

    t h a n

    i f

    p h o t o s y n t h e s i s

    h a d

    b e e n

    m e a s u r e d

    o n i n d i v i d u a l ,

    w e l l - e x p o s e d

    l e a v e s .

    H E I N I C K E

    a n d

    C H I L D E R S 5 )

    s t a t e

    t h a t

    a l t h o u g h

    i n d i v i d u a l

    a p p l e

    l e a v e s

    e x p o s e d

    t o f u l l

    l i g h t

    may

    r e a c h

    t h e i r

    maximum

    r a t e

    o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    a t

    o n e - f o u r t h

    o r o n e - t h i r d o f

    f u l l

    s u n l i g h t

    t h e r a t e

    o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f

    t h e e n t i r e t r e e

    i n c r e a s e s

    up

    t o

    f u l l

    s u n l i g h t .

    T h i s ,

    t h e y

    s t a t e ,

    i s

    b e c a u s e

    a

    l a r g e

    p a r t

    o f t h e f o l i a g e

    i s

    n o r m a l l y

    s h a d c e d

    a n d

    r e c e i v e s e n o u o h l i g h t

    f o r r a p i d

    p h o t o s y n t h e s i s o n l y

    i n

    t h e

    b r i g h t -

    e s t

    s u n l i g h t .

    D i s c u s s i o n

    The r e s u l t s

    o f

    t h e s e e x p e r i m e n t s

    a i d

    m a t e r i a l l y

    i n

    e x p l a i n i n g

    why

    l o b -

    l o l l y

    p i n e

    s e e d l i n g s

    a r e

    u n a b l e

    t o

    s u r v i v e u n d e r

    p i n e

    a n i d

    hardwood

    s t a n d s

    w h e r e

    hardwood s e e d l i n o s

    t h r i v e . A e c o r d i n g t o

    K O R S T I A N

    a n d

    C O I L E 6 )

    t h e a v e r a g e

    l i g h t i n t e n s i t y

    o n i

    a

    s u n n i i y

    d a y u n d e r

    a

    3 1 - y e a r - o l d l o b l o l l y

    p i n e

    s t a n d l

    i s

    a b o u t

    4 , 5 0 0

    f o o t

    c a n d l e s

    a n d

    u n d e r

    a

    h a r d w o o d

    s t a n d

    c o m p o s e d

    www.plant.orgon February 24, 2016 - Published bywww.plantphysiol.orgDownloaded fromCopyright 1944 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.

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  • 7/24/2019 Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

    7/9

    P L A N T P H Y S I O L O G Y

    c h i e f l y

    o f o a k s i t

    i s o n i l y

    a b o u t

    1 , 9 0 0 f o o t

    c a n d l e s . R e f e r e n c e t o f i g u r e 2

    s h o w s t h a t

    p i n e

    s e e d l i n g s w o u l d

    a t t a i n a b o u t 7 5 p e r c e n t . o f t h e i r

    m a x i m u l n

    p h o t o s y n t h e s i s

    u n d e r

    s u c h a p i n e s t a n d

    a n d

    o n l y

    6 0

    p e r

    c e n t . o f

    t h e i r

    m a x i -

    mum

    r a t e

    u n c d e r

    t h e

    h a r d w o o d

    s t a n d .

    A l l t h r e e

    s p e c i e s o f

    h a r d w o o d

    s e e d -

    l i n g s w o u l d a t t a i n a p p r o x i m a t e l y t h e i r

    maximum r a t e o f p h o t o s y n t h e s i s

    e v e n u n d e r t h e h a r d w o o d s . As s h o w u l

    b y

    t h e

    r e s u l t s

    o f t h e

    t r e n c h e d

    p l o t

    e x p e r i m e l n t s p i n e s

    a r e

    a b l e t o s u r v i v e

    i n

    t h i s

    m i i u c h s h a d e

    i f

    p r o v i d e d w i t h

    a d e q u a t e w a t e r , b u t t h e d i f f e r e n c e

    i n

    r a t e s o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    u n d o u b t e d l y

    r e s u l t s

    i n

    t h e

    h a r d w o o d s

    h a v i n g m o r e f o o d a v a i l a b l e f o r

    g r o w t h .

    C O I L E

    2 )

    f o u n d

    y e a r - o l d

    s e e d l i n g s

    o f w h i t e o a k g r o w n u n d e r

    f o r e s t s t a n d s

    t o h a v e

    m o r e

    e x t e n i s i v e and

    d e e p e r

    r o o t

    s y s t e i n s

    t h a n

    p i n e

    s e e d l i n g s f r o m

    s i m i l a r

    s i t e s .

    T h e

    m o r e

    e x t e n s i v e r o o t

    s y s t e m s

    a l n d

    p r e s u m a b l y more a d q u a t e

    f o o d

    r e s e r v e s may h a v e s o m e

    c o n n e c t i o n

    w i t h t h e m a r k e d

    t e n d e n c y

    o f many

    h a r d -

    w o o d s

    t o

    s p r o u t

    f r o m

    t h e

    r o o t s

    a f t e r

    t h e y

    h a v e

    b e e n

    c u t

    o r

    k i l l e d

    b a c k .

    T h i s

    a b i l i t y t o

    s p r o u t i s d o u b t l e s s o n e r e a s o n f o r

    t h e

    s u r v i v a l

    o f

    h a r d w o o d s .

    C O I L E a l s o

    f o u i i d t h a t

    l o b l o l l y p i n e

    s e e d l i n g s

    g r o w n - i

    u n d e r

    p i n e

    a n d

    h a r d -

    wood s t a n i d s c o n s i s t e n t l y h a d

    s m a l l e r ,

    l e s s

    e x t e n s i v e r o o t

    s y s t e m s t h a n

    s e e d -

    l i n g s g r o w i n

    d u r i n g

    a s e a s o n

    w i t h u n u s u a l l v

    h i g h

    r a i n f a l l , s o

    s o i l

    m i i o i s t u r e

    c o u l d

    s c a r c e l y

    h a v e b e e n

    l i m - i t i n g

    i n

    e i t h e r

    s i t e .

    H A I G

    4 )

    l i k e w i s e

    r e p o r t e d

    v e r y

    p o o r r o o t

    s y s t e m s

    o n s e v e r a l

    w e s t e r n s p e c i e s

    o f

    c o n i f e r s when grown

    i n

    t h e s h a d e . I t s e e m s

    p r o b a b l e

    t h a t t h e r o o t

    s y s t e m s

    a r e s m a l l e r o n

    p i n e

    s e e d -

    l i i n g s g r o w n i

    i n

    t h e

    s h a d e

    b e c a u s e t h e y

    a r e

    u n a b l e

    t o s y n t h e s i z e e n o u g h

    f o o d

    f o r

    t h e

    g r o w t h

    o f

    e x t e n s i v e r o o t

    s y s t e m i s .

    S o

    l o n g a s s o i l

    m o i s t u r e

    i s

    r e l a -

    t i v e l y

    a b u n i d a n l t

    t h e

    l e s s

    e x t e n s i v e

    r o o t

    s y s t e m s

    o f

    p i n e

    a r e

    n o

    h i n d r a n c e

    t o

    s u r v i v a l ,

    b u t d u r i n g

    p e r i o d s

    o f

    d e f i c i e n t s o i l

    m o i s t u r e

    p i n e

    s e e d l i n g s

    a r e

    a t

    a d i s a d v a n t a g e

    a s

    c o m p a r e d

    t o

    h a r d w o o d

    s e e d l i n g s

    w i t h

    t h e i r

    m u o r e

    e x t e n s i v e

    r o o t

    s y s t e m s . O f

    c o u r s e i t h a s n o t

    b e e n - p r o v e d t h a t

    t h e

    l e a t h o f

    t h e

    p i n e

    s e e d l i n o s i s

    d i r e c t l y c a u s e d

    b y

    d e s i c c a t i o n ,

    p r o b a b l e

    a s

    t h i s s e e m s .

    I t h a s

    b e e n i d e m o n s t r a t e d t h a t d e f i c i e n t

    s o i l m o i s t u r e

    g r e a t l y

    r e d u c e s

    p h o t o s y n -

    t h e s i s

    o f

    a p p l e 1 1 )

    s o

    i t i s

    p o s s i b l e

    t h a t

    s t a r v a t i o n i s a l s o a

    f a c t o r i n

    b r i n g -

    i n g

    a b o u t

    d e a t h

    o f

    p i n e

    s e e d l i n g s

    d u r i n i g

    a

    d r o u g h t .

    S e v e r a l

    a s p e c t s

    o f

    t h i s

    p r o b l e m i

    d e s e r v e f u r t h e r a t t e n t i o n .

    I t

    i s

    h o p e d

    t h a t

    s t u d i e s

    c a n

    b e made

    o f t h e

    e f f e c t s o f

    l i g h t

    i n t e n s i t y ,

    s o i l

    m o i s t u r e ,

    a n d

    m i n e r a l

    n u t r i t i o n

    o n

    t h e

    r a t e

    o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    a n d g r o w t h

    o f

    p i n e

    a n d

    h a r d w o o d s p e c i e s .

    I n

    t h e

    l i g h t

    o f o u r

    p r e s e n t

    k n o w l e d g e ,

    h o w e v e r ,

    i t

    s e e m s

    p o s s i b l e

    t h a t

    p i n e

    s e e d l i n g s

    a r e

    u n a b l e

    t o s u r v i v e

    u n d e r

    f o r e s t

    s t a n d s b e -

    c a u s e t h e y

    a r e

    u n a b l e t o

    m a n u f a c t u r e

    e n i o u g h

    f o o d

    t o

    grow

    s u f f i c i e n t l y e x t e n -

    s i v e r o o t

    s y - s t e m s f o r

    t h e

    a b s o r p t i o n

    o f

    a d e q u L a t e

    w a t e r

    a n d m i n e r a l s

    d u r i n g

    p e r i o d s

    o f

    d e f i c i e n t s o i l m o i s t u r e .

    Summary

    R a t e s

    o f

    p h o t o s y n t h e s i s

    o f

    l o b l o l l y p i n e ,

    e a s t e r n i

    r e d

    o a k ,

    w h i t e

    o a k ,

    a n d

    d o g w o o d

    w e r e

    d e t e r m i n i e d

    f o r

    o n e - h o u r

    p e r i o d s

    a t

    a p p r o x i m a t e l y

    3 0

    C .

    a t

    v a r i o u s

    l i g h t i n t e n s i t i e s

    f r o m

    3 0 0

    up

    t o

    n e a r l y 1 0 , 0 0 0

    f o o t

    c a n d l e s .

    3 5 6

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  • 7/24/2019 Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

    8/9

    KRAMER

    AND DECKER: LIGHT INTENSITY

    AND PHOTOSYNTHESIS

    3 5 7

    P h o t o s y n t h e s i s

    o f l o b l o l l y p i n e i n i e r e a s e d w i t h

    l i g h t i n t e n s i t y up t o

    t h e

    h i g h e s t l i g h t i n t e n s i t y

    u s e d w h i c h i s a l m o s t t h a t

    o f

    f u l l

    s u n 1 .

    P h o t o s y n t h e s i s

    o f t h e t h r e e

    h a r d w o o d

    s p e c i e s

    r e a c h e d i t s maximum

    a t

    o n e - t h i r d o r

    l e s s

    o f

    f u l l

    s u n i l i g h t

    a n d

    s h o w e d

    s l i g h t ,

    b u t

    s t a t i s t i c a l l y

    i n s i g n i f i c a n l t ,

    d e c r e a s e s

    a t

    h i g , h e r l i g h t

    i n t e n s i t i e s .

    T h e s e

    r e s u l t s i n d ic at e t h a t

    l a c k o f s u f f i c i e n t l i g h t

    f o r m a x i m i i u m

    p h o t o s y l n -

    t h e s i s

    may

    b e

    a

    s i g n i f i c a n t

    f a c t o r i n

    t h e

    f a i l u r e o f

    p i n e s e e d l i n g s

    t o b e c o m e

    e s t a b l i s h e d u n d e r f o r e s t

    s t a n d s . P i n e

    s e e d l i n g o s

    a r e

    p r o b a b l y

    u n a b l e t o

    m a n u f a c t u r e

    e n o u g h f o o d

    i n t h e s h a d e t o d e v e l o p s u f f i c i e n i t l y

    e x t e l n s i v e

    r o o t

    s y s t e m s

    f o r t h e a b s o r p t i o n o f

    a d e q u a t e w a t e r

    d u r i n g

    p e r i o d s

    o f d r o u g h t .

    C e r t a i n i

    s p e c i e s

    o f

    h a r d w o o d s e e d l i n g s ,

    o n

    t h e o t h e r

    h a n d , a r e

    a b l e t o

    c a r r y

    o n

    r e l a t i v e l y

    more

    p h o t o s y n t h e s i s

    i n

    t h e

    s h a d e a n d t h e r e f o r e

    c a n i d e v e l o p m o r e

    e x t e n s i v e

    r o o t

    s y s t e m s , p r o b a b l y

    t h u s e n a b l i n c g t h e m

    t o s u r v i v e d r o u g h t s

    w h i c h

    a r e

    f a t a l

    t o

    p i n e

    s e e d l i n g s .

    T h e w r i t e r s w i s h

    t o a c k n o w l e d g e

    t h e r e c e i p t o f f i n a n c i a l

    a i d f r o i i i a

    g r a n t

    made

    b y

    t h e

    G e n e r a l E d u c a t i o n

    B o a r d

    t o t h e Duke

    U n i v e r s i t y

    S c h o o l

    o f

    F o r e s t r y t o s t u d y

    n a t u r a l r e p r o d u c t i o n

    o f

    P i e d m o n t

    f o r e s t s .

    M R .

    T . T .

    K O Z L O W S K I

    d e t e r m i n e d

    t h e

    p h o t o s y - n l t h e t i c r a t e s

    o f d o g T w o o d .

    DUKE

    U N I V E R S I T Y

    DURHAM

    NORTH C A R O L I N A

    LTTERATURE CITED

    1 . B U R N S ,

    G .

    P .

    S t u d i e s

    i n

    t o l e r a n c e

    o f

    N e w E n i g l a n d

    f o r e s t

    t r e e s .

    I V .

    M i i n i m u m l i g h t

    r e q u i r e m e n t s

    r e f e r r e d t o a d e f i n i t e

    s t a n d a r d .

    U n i v .

    Vermont

    A g r .

    E x p .

    S t a .

    B u l l .

    2 3 5 .

    1 9 2 3 .

    2 .

    C O I L E ,

    T . S .

    S o i l

    c h a n g e s a s s o c i a t e d

    w i t h

    l o b l o l l y p i n e

    s u c c e s s i o n

    on

    a b a n d o n e d

    a g r i c u l t u r a l

    l a n d

    o f

    t h e

    P i e d m o n t

    p l a t e a u .

    Duke

    U n i v .

    S c h o o l

    F o r e s t r y

    B u l l . 5 .

    1 9 4 0 .

    3 .

    D E C K E R ,

    J .

    P . The

    e f f e c t o f t e m p e r a t u r e

    o n

    p h o t o s y n t h e s i s

    a n d

    r e s p i r a -

    t i o n

    i n

    l o b l o l l v

    a n d

    r e d

    p i n e s .

    P h . D .

    D i s s e r t . Duke

    U n i v e r s i t y .

    1 9 4 2 .

    4 .

    H A i o ,

    I . T .

    F a c t o r s

    c o n t r o l l i n o g

    i n i t i a l e s t a b l i s h m e n t o f

    w e s t e r n w h i t e

    p i n e

    a n d a s s o c i a t e d

    s p e c i e s .

    Y a l e

    U n i v .

    S c h o o l

    F o r e s t r y

    B u l l .

    4 1 .

    9 3 6

    5 .

    H E I N I C K E ,

    A . J . , and

    C H I L D E R S ,

    N .

    F . T h e d a i l y r a t e

    o f

    p l h o t o s y n t h e s i s ,

    d u r i n g

    t h e

    g r o w i n g

    s e a s o n

    o f

    1 9 3 5 ,

    o f a

    young

    a p p l e

    t r e e

    o f

    b e a r -

    i n g

    a g e . C o r n e l l U n i v .

    A g r . E x p . S t a .

    M i e m . 2 0 1 . 1 9 3 6 .

    6 .

    K O R S T I A N ,

    C . F . ,

    a n d

    C O I L E , T . S . P l a n t

    c o m p e t i t i o i n

    i n

    f o r e s t s t a n d s .

    Duke U n i v .

    S c h o o l

    F o r e s t r y

    B u l l 3 .

    1 9 3 8 .

    7 .

    K O Z L O W S K I ,

    T . T . ,

    a n d

    S C H U M A C H E R ,

    F . X . E s t i m a t i o n i o f s t o m a t e d

    f o l i a r

    s u r f a c e

    o f

    p i n e s .

    P l a n t P h y s i o l .

    1 8 :

    1 2 2 - 1 2 7 .

    1 9 4 3 .

    8 .

    L U N D E G A R D H ,

    H . E n v i r o n m e n t

    a n d

    p la n t d e v e l o p m e n t . E n g .

    t r a n s . ,

    L o n d o n .

    1 9 3 1 .

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  • 7/24/2019 Plant Physiol. 1944 Kramer 350 8

    9/9

    3 5 8

    PLANT

    PHYSIOLOGY

    9 .

    NUTMAN

    F .

    J .

    S t u d i e s o f t h e p h y s i o l o g y

    o f

    C o f f e a

    a r a b i c a .

    I I .

    S t o m a t a l m o v e m e n t s i n

    r e l a t i o n t o p h o t o s y n t h e s i s

    u n d e r

    n a t u r a l

    c o n d i t i o n s . A n n .

    B o t . u . s . 1 : 6 8 1 - 6 9 4 .

    1 9 3 7 .

    1 0 .

    P I C K E T T ,

    W V .

    F .

    T h e

    r e l a t i o n s h i p

    b e t w e e n

    t h e i n t e r n a l s t r u ct u r e

    a n d

    p h o t o s y n t h e t i c b e h a v i o r

    o f a p p l e l e a v e s . K a n s a s

    A g r . E x p . S t a .

    T e c h .

    B u l l . 4 2 .

    1 9 3 7 .

    1 1 . S C I I N E I D E R ,

    G . W . , a n d C H I L D E R S ,

    N .

    F .

    I n f l u e n i e e

    o f s o i l m o i s t u r e on

    p h o t o s y n t h e s i s ,

    r e s p i r a t i o n ,

    a n d

    t r a n s p i r a t i o n o f

    a p p l e

    l e a v e s .

    P l a n t

    P h y s i o l .

    1 6 : 5 6 5 - 5 8 3 .

    1 9 4 1 .

    1 2 .

    S C H O R N ,

    M . U n t e r s u c h u n g e n u i b e r

    d i e V e r w e n d b a r k e i t

    d e r A l k o h o l -

    f i x i e r u n o s und d e r

    I n i f i l t r a t i o i s m e t h o d e z u r M e s s u n g v o n 1 S p a l t -

    6 f f n u n g s w e i t e n . J a h r b .

    w i s s . B o t .

    7 1 : 7 8 3 - 8 4 0 .

    1 9 2 9 .

    1 3 .

    T U R R E L L ,

    F . M .

    T h e a r e a o f

    t h e i n t e r n a l e x p o s e d s u r f a c e o f

    d i c o t y -

    l e d o n

    l e a v e s .

    A m i i e r .

    J o u r . B o t .

    2 3 :

    2 5 5 - 2 6 4 .

    1 9 3 6 .

    1 4 .

    U H L ,

    A .

    U n t e r s u e h u l l e n f i b e r d i e A s s i m i l a t i o n s v e r h i l t n i s s e

    u n i d

    d i e

    U r s a c h e n

    i h r e r

    U n t e r s e h i e d e

    i n

    d e r G a t t u n g

    P i n u s .

    J a h r b .

    w i s s .

    B o t .

    8 5 : 3 6 8 - 4 2 1 .

    1 9 3 7 .

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