稳定性碳同位素在C4植物水分利用效率中的研究进展

对稳定性碳同位素的原理作了介绍,进而分析了稳定性同位素分辨率与水分利用效率的关系及近几十年稳定性碳同位素技术在C4植物水分利用效率中的应用,把稳定性碳同位素分辨率等与C4植物水分利用效率之间进行量化分析,同时也分析了稳定性碳同位素分辨率与其他性状指标之间的关系.最后就稳定性碳同位素在C4植物以后研究中的应用进行扩展分析,以期为稳定性碳同位素在C4植物中的研究提供理论依据.     

基于δ13C值的北京山区典型树种水分利用效率研究

北京山区长年干旱缺水,研究北京山区典型树种长期水分利用效率的特征对于筛选抗旱造林树种具有重要意义.为了探讨北京山区典型树种(侧柏、油松、刺槐、栓皮栎)长期水分利用效率特征,本文基于稳定碳同位素技术测算出4个树种的水分利用效率,并对结果进行了分析与研究.结果表明,叶片δ13C值和水分利用效率同向变化,4个树种的水分利用效率从大到小排列顺序为栓皮栎>侧柏>刺槐>油松,说明4个树种中栓皮栎的抗旱性最强而油松最弱;阳生叶的水分利用效率高于阴生叶;植物叶片日内水分利用效率上午略大于下午,但区别不明显;另外,侧柏冠层不同高度叶片水分利用效率表现为上层>中层>下层.     

中国西部地区水-热综合环境因素对植物碳同位素组成的影响

通过对中国西部地区新疆、柴达木盆地、甘肃、西藏等地148种植物叶片稳定碳同位素组成分析,讨论了其与环境因子之间的关系.结果表明中国西部地区优势建群种δ13C为10.5‰～32.6‰,主要以C3植物为主,少量C4植物.C3植物的δ13C为22.8‰～32.6‰,平均为26.9‰;C4植物的δ13C为10.5‰～15.8‰,平均为13.1‰.在生长季节,C3植物的δ13C受降水量、湿度的影响较大,随降水量减少,δ13C逐渐偏重,随相对湿度增加,δ13C逐渐偏轻.温度对植物碳同位素组成的影响较为复杂,年均温度在0～4 C时植物碳同位素组成最轻,而随温度从4 C升高、从0 C降低时,植物碳同位素组成均呈现偏重的趋势.中国西部地区植物碳同位素组成受多种因素同时作用,植物生长期降水量和温度对植物碳同位素组成影响较大.     

碳、氮同位素示踪法在农林业中的应用

对碳、氮同位素示踪法在相关的农林业研究中应用的基本原理、应用途径和方法及其研究进展进行了概括和总结。碳同位素主要应用于土壤碳循环、光合作用及其同化产物的传导和分布、植物水分利用效率、土地利用变化、农药残留代谢、降解和代谢等领域;氮同位素主要应用于农林N2O释放机理、固氮植物固氮量能力的分析以及氮素转化、氮肥利用率等方面的研究,为进一步在农林业及相关领域的应用提供参考。     

塔里木盆地胡杨两种形态叶片碳同位素特征研究

以自然生长在塔里木盆地的胡杨为研究材料,利用稳定碳同位素技术探讨不同种群胡杨的披针形叶和宽卵形叶两种叶片的稳定碳同位素特征及其水分利用效率的差异.研究结果显示:胡杨叶片的δ13C值为-29.81‰～-25.33‰,说明胡杨属于C3代谢途径;胡杨宽卵形叶片和披针形叶片的δ13C值差异显著,宽卵形叶片的δ13C值要比披针形叶片的明显偏正,平均偏正2.08‰,说明胡杨宽卵圆形叶片的水分利用效率要高于披针形叶的.     

喀斯特石漠化过程的植物叶片δ13C值变化及其环境分析

测定了贵州高原喀斯特小流域内不同等级石漠化样地几种乡土种叶片稳定碳同位素组成的变化及主要环境因子的变化,旨在从小流域尺度上探讨喀斯特石漠化过程中植物δ13C值的变化及影响植物δ13C值变化的主要环境因子.结果表明:石漠化过程中,生境逐渐由低光、高水分环境向高光、低水分环境转变;植物群落δ13C值随石漠化的发展显著增加,即群落的水分利用效率随着石漠化发展显著提高;植物种也基本呈现出随着石漠化进行其δ13C值趋正的趋势,说明随着水分可利用性的降低,植物的水分利用效率提高;所研究的植物的δ13C值的种内差异不同,反应了喀斯特石漠化区不同植物的水分利用对环境变化的不同响应;轻度石漠化坡面上坡和中坡植物δ13C值存在显著差异,而上坡和下坡、中坡和下坡问植物δ13C值不存在显著差异,中度石漠化坡面不同坡位间植物δ13C值均不存在显著差异,这正是喀斯特地区特殊的二元结构水文系统以及其复杂多变的地形地貌的体现;通过对各种石漠化样地植物的δ13C值与环境因子的相关分析得出,水分和光照是影响该区植物δ13C值变化的主控因子.     

浑善达克沙地固沙先锋豆科植物的光合特性

 豆科植物木岩黄芪是浑善达克沙地的优势种,也是流动沙丘的先锋种,研究其对沙丘恶劣生境的光合适应性有助于揭示固沙植物的适应性机制,为其在沙地恢复中的充分利用提供理论依据.研究了木岩黄芪的光合特征、资源利用效率、PSII光化学效率以及光合酶活性.结果表明,木岩黄芪的光合速率、水分和氮素利用效率较高,忍受中午强光和高温的能力强,还表现出了显著的高的光饱和点和低的光补偿点,气孔和非气孔调节能力强,属于低耗水型植物;C₄光合酶的活性高,但稳定性碳同位素的测定结果显示木岩黄芪是C₃植物,因此木岩黄芪可能属于C₃和C₄植物的中间类型.C₄光合酶作用下的高羧化效率和高资源利用效率以及固氮优势使得该物种对沙丘的恶劣生境适应性较强.     

基于稳定同位素的SPAC系统水分转化研究进展

大气-土壤-植被连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)系统水分转化过程是生态水文学重要的研究内容。稳定同位素作为天然的示踪剂能有效示踪、整合和指示SPAC系统中的水分输入、输出以及转化过程。笔者在简述稳定同位素应用原理的基础上，以垂直方向上SPAC系统水分运移的视角，阐释基于稳定同位素技术的土壤-根系界面水分运移、植物传输水分中存在的分馏和植物冠层-大气界面水分交换的研究进展，探讨了SPAC系统水分转化研究中稳定同位素技术在分馏机制、时间分辨率与空间异质性方面的局限性。认为未来基于稳定同位素的SPAC水分转化研究还需着重在以下3个方面进行：(1)借助广泛应用于其他领域的便携式同位素分析仪对各种同位素水池同位素组成进行原位观测；(2)结合多种同位素分析水体同位素组成来分析土壤-根系界面水分运移过程，进一步确定树木水分来源，提高识别和划分的准确性，并以此完善稳定同位素应用模型；(3)利用同位素标记盆栽实验精准控制叶片吸水的水源，高分辨率地解析叶片吸水的发生位置以及时间；(4)结合控制性同位素标记实验并利用离心技术提取木质部导管中的汁液水，对比分...     

内蒙古地区的C_4植物名录

根据国内外已发表的不同地区的 C4 植物名录以及实测的内蒙古地区 2 80余种植物的稳定性碳同位素值 (δ13 C) ,将内蒙古地区 2 3 2 6种维管植物中的 C4 植物名录整理出来 ,共有 1 2科 57属的 1 2 5种植物是 C4 光合功能型 ,分别属于蓼科、藜科、苋科、马齿苋科、大戟科、景天科、蒺藜科、旋花科、菊科、眼子菜科、禾本科和莎草科 .含有 4种以上 C4 植物的属为 9个 ,分别是藜属、地肤属、猪毛菜属、兔丝子属、眼子菜属、隐子草属、稗属、画眉草属和莎草属 .并归纳了1 2 5种 C4 植物的生活型、水分生态型、区系成分以及在内蒙古的地理分布区     

喀斯特石漠化过程的植物叶片δ^13C值变化及其环境分析

测定了贵州高原喀斯特小流域内不同等级石漠化样地几种乡土种叶片稳定碳同位素组成的变化及主要环境因子的变化,旨在从小流域尺度上探讨喀斯特石漠化过程中植物δ^13C值的变化及影响植物δ^13C值变化的主要环境因子．结果表明：石漠化过程中,生境逐渐由低光、高水分环境向高光、低水分环境转变;植物群落δ^13C值随石漠化的发展显著增加,即群落的水分利用效率随着石漠化发展显著提高;植物种也基本呈现出随着石漠化进行其δ^13C值趋正的趋势,说明随着水分可利用性的降低,植物的水分利用效率提高;所研究的植物的δ^13C值的种内差异不同,反应了喀斯特石漠化区不同植物的水分利用对环境变化的不同响应;轻度石漠化坡面上坡和中坡植物δ^13C值存在显著差异,而上坡和下坡、中坡和下坡间植物δ^13C值不存在显著差异,中度石漠化坡面不同坡位间植物δ^13C值均不存在显著差异,这正是喀斯特地区特殊的二元结构水文系统以及其复杂多变的地形地貌的体现;通过对各种石漠化样地植物的δ^13C值与环境因子的相关分析得出,水分和光照是影响该区植物δ^13C值变化的主控因子．