Ecophysiological Response to Increased Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD) in Handroanthus chrysanthus (Jacq.) S.O. Grose and Swietenia macrophylla King Seedlings Under Amazonian Conditions

Abstract

Handroanthus chrysanthus and Swietenia macrophylla are ecologically and economically significant tree species whose populations have declined due to high demand for their timber, adversely affecting their natural regeneration. This study aimed to evaluate the ecophysiological response to increased photosynthetic photon flux density (PPFD) in H. chrysanthus and S. macrophylla seedlings under Amazonian conditions. Assimilation measurements (A) were performed using a portable iFL-LCpro-SD system. The evaluation of A in response to increased PPFD ranged from 25 to 1800 μmol m⁻²s⁻¹. Water use efficiency (WUE) was calculated as the ratio between A and the transpiration rate (E). S. macrophylla exhibited a significantly higher maximum photosynthetic assimilation rate (Amax, 9.4 ± 0.52 µmol CO₂ m⁻² s⁻¹) compared to H. chrysanthus (6.18 ± 0.17 µmol CO₂ m⁻² s⁻¹, p < 0.05), indicating greater carbon fixation efficiency. S. macrophylla showed a maximum WUE (WUEmax) of 13.17 ± 0.24 µmol mmol⁻¹ at 600 μmol m⁻² s⁻¹ PPFD, while H. chrysanthus reached its WUEmax (6.16 ± 0.23 µmol mmol⁻¹) at 750 μmol m⁻² s⁻¹ PPFD. These results suggest that S. macrophylla exhibits higher WUE under high irradiance conditions, potentially due to more efficient stomatal regulation and an optimized balance between carbon fixation and water loss via transpiration.

Handroanthus chrysanthus y Swietenia macrophylla son especies arbóreas de gran importancia ecológica y económica cuyas poblaciones se han visto reducidas debido a la alta demanda de su madera, lo que afecta negativamente su regeneración natural. Este estudio tuvo como objetivo evaluar la respuesta ecofisiológica al incremento de la densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD) en plántulas de H. chrysanthus y S. macrophylla bajo condiciones amazónicas. Las mediciones de asimilación (A) se realizaron utilizando un sistema portátil iFL-LCpro-SD. La evaluación de A en respuesta al aumento de PPFD abarcó un rango de 25 a 1800 μmol m⁻² s⁻¹. La eficiencia en el uso del agua (WUE) se calculó como la relación entre A y la tasa de transpiración (E). S. macrophylla presentó una tasa máxima de asimilación fotosintética (Amax) significativamente mayor (9,4 ± 0,52 µmol CO₂ m⁻² s⁻¹) en comparación con H. chrysanthus (6,18 ± 0,17 µmol CO₂ m⁻² s⁻¹, p < 0,05), lo que indica una mayor eficiencia en la fijación de carbono. S. macrophylla alcanzó su WUE máxima (WUEmax) de 13,17 ± 0,24 µmol mmol⁻¹ a 600 μmol m⁻² s⁻¹ de PPFD, mientras que H. chrysanthus alcanzó su WUEmax (6,16 ± 0,23 µmol mmol⁻¹) a 750 μmol m⁻² s⁻¹ de PPFD. Estos resultados sugieren que S. macrophylla presenta una mayor eficiencia en el uso del agua bajo condiciones de alta irradiancia, posiblemente debido a una regulación estomática más eficiente y un balance optimizado entre la fijación de carbono y la pérdida de agua por transpiración.

Handroanthus chrysanthus e Swietenia macrophylla são espécies arbóreas de grande importância ecológica e econômica, cujas populações têm diminuído devido à alta demanda por sua madeira, impactando negativamente sua regeneração natural. Este estudo teve como objetivo avaliar a resposta ecofisiológica ao aumento da densidade de fluxo de fótons fotossintéticos (PPFD) em plântulas de H. chrysanthus e S. macrophylla sob condições amazônicas. As medições de assimilação (A) foram realizadas utilizando um sistema portátil iFL-LCpro-SD. A avaliação de A em resposta ao aumento de PPFD variou de 25 a 1800 μmol m⁻² s⁻¹. A eficiência no uso da água (WUE) foi calculada como a razão entre A e a taxa de transpiração (E). S. macrophylla apresentou uma taxa máxima de assimilação fotossintética (Amax) significativamente maior (9,4 ± 0,52 µmol CO₂ m⁻² s⁻¹) em comparação com H. chrysanthus (6,18 ± 0,17 µmol CO₂ m⁻² s⁻¹, p < 0,05), indicando maior eficiência na fixação de carbono. S. macrophylla alcançou sua eficiência máxima no uso da água (WUEmax) de 13,17 ± 0,24 µmol mmol⁻¹ a 600 μmol m⁻² s⁻¹ de PPFD, enquanto H. chrysanthus atingiu sua WUEmax (6,16 ± 0,23 µmol mmol⁻¹) a 750 μmol m⁻² s⁻¹ de PPFD. Esses resultados sugerem que S. macrophylla apresenta maior eficiência no uso da água sob condições de alta irradiância, possivelmente devido a uma regulação estomática mais eficiente e um equilíbrio otimizado entre a fixação de carbono e a perda de água por transpiração.