长汀水土流失区马尾松与木荷水分利用效率特征分析

应用稳定碳同位素法测定福建长汀水土流失区马尾松与木荷的叶片稳定碳同位素组成(δ¹³C)值,以指示两种植物的长期水分利用效率(WUE),从而探究了生态恢复过程中优势树种的水分利用效率特征、策略及竞争能力。结果表明：马尾松叶片的碳同位素组成(δ¹³C)和水分利用效率(WUE)随着生境生态恢复程度的提高显著增大,且在其生长发育过程中具有相对稳定性;木荷叶片δ¹³C值和WUE随着生境生态恢复程度的提高显著降低,且在时间尺度上具有更大的可塑性。马尾松与木荷种间水分利用策略的不同,可能来源于针叶树种和阔叶树种在生物学特征方面的差异。     

湿地松针叶碳氮稳定同位素及水分利用效率

以福建省福州市滨海沙地湿地松(Pinus elliottii)人工林为研究对象,采用同位素质谱仪测定不同叶龄(当年生、1年生、2年生)针叶碳氮同位素丰度值(δ13C、δ15N),然后运用δ13C值来估算碳同位素分辨率(△13C)和水分利用效率(WUE),研究叶龄对湿地松针叶碳氮稳定同位素组成、△13C、WUE的影响,从而为滨海沙地湿地松人工林的科学经营提供依据.结果 表明:C3植物湿地松针叶的δ13C、δ15N、△13C、WUE的平均值分别为(-2.9323±0.0897)％、(-0.4752±0.0245)％、(2.1224±0.0944)％和(30.842±5.038) μmol·mol-1,但是叶片的δ13C、δ15N值均低于全国平均值,而且δ15N值偏负.叶龄对δ13C、δ15N、△13C、WUE均有显著影响(P＜0.05),其中δ13C、δ15N、WUE随叶龄增加而降低,△13C随叶龄增加而增加.湿地松针叶的δ13C与δ15N呈极显著线性正相关(y=3.553x-1.244,R2=0.945,P＜O.001).     

兰州市大气中SO2对植物碳同位素组成的影响

大气中SO2通过降低植物叶片的气孔导度和光合速率影响叶片碳同位素组成（δ13C）,因此可以运用碳同位素技术反映大气SO2的污染情况,为控制城市大气SO2的污染提供理论依据。通过研究兰州市槐树叶片的碳同位素组成（δ13C）来揭示大气中SO2对叶片碳同位素组成的影响。研究结果表明,叶片δ13C值与大气SO2浓度具有显著相关性。     

宁夏主要沙地植物叶片碳同位素特征

植物叶片13C碳同位素指示了其水分利用效率的高低,通过叶片13C碳同位素了解植物的水分利用效率对研究沙地植物生态适应性及生态修复中的物种选择有参考价值,本文取样测定了宁夏主要沙地植物的叶片δ13C,分析了其基本特征及立地条件对叶片δ13C的影响。结果表明:宁夏沙地C3植物叶片δ13C变化范围为-29.31‰~-24.37‰,与北方其他区域的同类植物相近,C4植物梭梭的叶片δ13C为-12.04‰±0.76‰,显著高于C3植物;相同立地条件下C3植物物种间叶片δ13C差异显著,叶片δ13C可能更多地受遗传及生理特征的影响,植物生活型对叶片δ13C影响不大;不同立地条件柠条水分利用效率有显著差异,生长于风沙土、灰钙土等干旱区域的柠条水分利用效率比生长于黄土和苗圃地的更高,表明柠条通过提升水分利用效率适应干旱严苛的环境条件。     

稳定性碳同位素在揭示环境变化中的应用

植物组织中的稳定性碳同位素组成(δ13C)整合记录了气候因子和影响植物碳同化以及气孔导度的生理因子的相关信息。应用稳定碳同位素技术可以揭示环境变化中的一些相关信息。回顾了不同的环境因子和植物δ13C的关系,以及这些关系在气候变化研究中的应用,同时进一步讨论了这项技术在重建历史气候和预测未来气候变化中的作用。     

3个新引进黑杨无性系间水分利用效率差异性研究

北美杂交黑杨是一种速生但高耗水的树种,筛选高水分利用效率的黑杨品系有重要的理论和实际意义.本文研究了不同水分处理下,3个不同黑杨无性系DN-2、R-270、NE-19的长期水分利用效率(WUE<,L>)、瞬时水分利用效率(WUE<,i>)、叶片碳同位素组成(δ<'13>C)、光合速率(P<,n>)、气孔行为及其相互关系...     

稳定碳同位素在植物水分利用效率研究中的应用

植物组织中的13C/12C小于空气中的13C/12C,说明在光合过程中植物对13C和12C的分辨率不同.植物对13C和12C分辨率的差别主要是由于光合作用过程中CO2经气孔扩散分差和酶羧化过程引起的.理论上的分析和实际的研究都表明碳同位素分辨率与植物水分利用效率高度相关因而利用碳同位素分辨率来衡量植物水分利用效率必将有广阔的应用前景.本文概述了稳定碳同位素的基本理论,从植物结构性碳、分布、功能群和抗旱节水育种等几个不同方面对稳定碳同位素在植物水分利用效率研究中的应用进行了简要总结,并就存在的主要问题进行了讨论.     

宁夏中部干旱带不同水分条件下苜蓿碳同位素分辨率与光合同化特征的关系

研究了10个品种紫花苜蓿(Medicago sativa)在宁夏中部半干旱区3种灌溉条件下叶片Δ~(13)C、整株Δ~(13)C及叶片可溶性糖Δ~(13)C与各组分碳含量及光合气体交换参数的关系.结果表明:水分处理显著影响不同茬次各组分碳同位素分辨率(Δ~(13)C),且叶片可溶性糖Δ~(13)C在不同水分处理条件下的差异显著性大于叶片Δ~(13)C及整株Δ~(13)C.第1茬和第2茬叶片Δ~(13)C及可溶性糖Δ~(13)C与碳含量呈显著负相关.在第2茬,叶片及可溶性糖Δ~(13)C与蒸腾速率、气孔导度显著正相关、与叶片温度及瞬间水分利用效率(WUE)呈显著负相关.第1茬叶片可溶性糖Δ~(13)C、第3茬叶片Δ~(13)C与Ci/Ca(胞间CO2浓度/空气中CO2浓度)呈显著正相关.以上结果说明苜蓿叶片Δ~(13)C、可溶性糖Δ~(13)C以及整株Δ~(13)C较好地反映了植株水分状况,尤其是叶片可溶性糖Δ~(13)C与光合产物的合成与转运有密切的关系,在苜蓿高WUE品种筛选中有较好的应用价值.     

水分胁迫下7个种源辽东冷杉幼苗水分利用效率差异

以来自辽东冷杉天然分布区之一的辽宁省东部山区的7个种源辽东冷杉当年实生幼苗为研究对象,在温室控制条件下研究了辽东冷杉幼苗在充分供水、轻度胁迫、重度胁迫共3个水分处理条件下的长期水分利用效率(WUEL)、瞬时水分利用效率(WUEI)、叶片稳定碳同位素组成(δ13C)及相互关系,以探讨辽东冷杉幼苗水分利用效率的种源间差异及其对水分胁迫的生理响应机制。结果表明,随着水分胁迫的加剧,7个种源辽东冷杉幼苗的WUEL均呈上升趋势,种源间WUEL仅在重度胁迫条件下差异显著(P0.05),在充分供水和轻度胁迫条件下,种源间WUEL的差异并不显著;WUEI和叶片δ13C也均呈上升趋势,种源间WUEI和叶片δ13C在3种水分条件下的差异均极显著(P0.01)。从单个种源在3种水分条件下的表现来看,WUEL在水分处理间均存在显著(P0.05)或极显著差异(P0.01),而WUEI和叶片δ13C在水分处理间均存在极显著差异(P0.01)。辽东冷杉幼苗的叶片δ13C与其WUEL在各水分条件下均有良好的正相关关系,而且随着水分胁迫的加剧,δ13C与WUEL的正相关程度也越来越紧密,所以叶片δ13C可以作为筛选高水分利用效率种源的有效指标。      

不同林分类型叶片稳定碳、氮同位素的变化特征

为了解各种生物及非生物因素对植物叶片稳定碳、氮同位素含量的影响,研究了蔡家桥林场内马尾松次生林(PM-SF)、湿地松人工林(PE-P)及杉木人工林(CL-P),不同叶龄叶片的养分(C、N、P、K、Ca、Mg)含量及其化学计量比与稳定碳同位素(δ13 C)、稳定氮同位素(δ15 N)含量的关系,探讨植物叶片δ13 C、δ...     

基于Biome-BGC模型的千烟洲森林水分利用效率研究

目的为了探究全球气候变化背景下森林生态系统水分利用效率的影响因子及其对气候变化的响应。方法本文利用经PEST模型参数优化后的Biome-BGC模型,对千烟洲森林生态系统2000—2014（CK）年以及不同气候情景变化模式下的水分利用效率及其影响因子进行了探究。结果（1）千烟洲的年均温和最大叶面积指数同水分利用效率呈显著正相关关系（P < 0.01）,降水同水分利用效率间的相关性不显著（P > 0.05）。（2）千烟洲不同情景模式水分利用效率的取值区间是2.09 ~ 3.71 g/kg、均值2.90 g/kg。（3）同CK（2.18 ~ 2.57 g/kg、均值2.38 g/kg）相比,千烟洲各情景模式下大气CO₂浓度增加情景（2.38 ~ 3.41 g/kg、均值2.90 g/kg）、降水和大气CO₂浓度同时增加情景（2.38 ~ 3.33 g/kg、均值2.86 g/kg）、气温和大气CO₂浓度同时增加情景（2.58 ~ 3.71 g/kg、均值3.15 g/kg）、降水和气温同时增加（2.30 ~ 2.84 g/kg、均值2.57 g/kg）及降水、气温和大气CO₂浓度同时增加情景（2.70 ~ 3.60 g/kg、均值3.15 g/kg）的水分利用效率差异显著。但是,降水增加情景（2.09 ~ 2.68 g/kg、均值2.39 g/kg）和气温增加情景（2.13 ~ 2.81 g/kg、均值2.47 g/kg）对水分利用效率的影响不显著。（4）降水和大气CO₂浓度同时增加情景与大气CO₂浓度增加情景的水分利用效率差异不显著,气温和大气CO₂浓度同时增加情景与大气CO₂浓度增加情景的水分利用效率差异显著。结论（1）千烟洲森林生态系统的水分利用效率受到气温和叶面积指数的影响,情景分析表明水分利用效率能很好的对气候变化做出响应。（2）降水、气温和大气CO₂浓度对水分利用效率的影响存在耦合效应。（3）增温对水分利用效率的影响要大于降水。      

稳定同位素在植物水分来源及利用效率研究中的应用

介绍了稳定氢、氧、碳同位素技术在定量区分植物水分来源及利用效率研究中的应用。以往大量研究结果表明,由于植物根系在吸收水分过程中没有发生同位素分馏,所以通过比较和分析植物木质部水分及其可利用水源的氢氧同位素δ值,就可以定量判断植物的水源;植物在光合作用过程中会产生碳同位素的分馏,从而使得植物叶片中的碳同位素组成能够成为指示植物水分利用效率的一个间接指标,是目前研究植物叶片长期水分利用效率的最佳方法;稳定同位素技术作为安全的示踪剂,有助于人类了解植物的生理生态功能,随着该技术的不断完善和研究的不断深入,同位素技术将会在生态学研究的许多领域得到广泛的应用。     

宁夏盐池油蒿叶片水分利用效率的生长季动态变化及对环境因子的响应

  目的  探明西北半干旱区典型沙生植物油蒿叶片的水分利用效率季节动态及其对环境因子的响应机制,为生态系统过程建模提供重要的生理生态参数。  方法  本研究于2018年5—9月,使用 LI-6400XT便携式光合仪,测定了油蒿叶片的气孔导度（g_s）、净光合速率（P_n）、蒸腾速率（E）,并计算得出来叶片水分利用效率（WUE）,分析了WUE与土壤含水量（SWC）、叶片表面饱和水汽压差（VPD_l）、光合有效辐射（PAR）及叶片表面温度（T_l）的关系。  结果  油蒿叶片的g_s、P_n、E和WUE对SWC、VPD_l、PAR和T_l具有一定的响应关系。当SWC ≤ 0.08 m3/m3时,g_s、E、P_n、和WUE对VPD_l的响应更为敏感;SWC > 0.08 m3/m3时,g_s、P_n、E和WUE对PAR与T_l的响应更为敏感。  结论  本研究结果进一步证明,油蒿在干旱条件下通过气孔的调节来适应环境变化,环境因子通过影响g_s,进而影响植物的P_n和E,从而使WUE发生改变,且WUE在干旱时较低,表明土壤干旱胁迫制约油蒿叶片光合作用,从而使叶片水分利用效率受到抑制。因此,得出如下结论:油蒿通过水分资源保存策略来适应干旱环境。      

阿克苏8种常见树种叶片水分利用效率特征

水分利用效率是植物生存的关键因子,客观反映植物对水分利用状况。用Li-6400以气体交换法测算叶片水分利用效率,探明阿克苏8种常见树种水分利用特征。结果表明,8种乔木水分利用效率随日太阳高度角(13°、35°、57°、71°、60°、39°、16°)变化趋势呈双峰型。瞬时水分利用效率(WUE)分别为:3.27、3.53、4.46、3.62、4.49、3.88mmol·mol-1和3.18mmol·mol-1;不同树种水分利用效率存在显著差异,以核桃和苹果最高;瞬时水分利用效率(WUE)与潜在水分利用效率(WUEi)在绿化树种和果树中分别表现出不同相关性,总体呈负相关(R2=-0.872、-0.723,p0.05);7种影响因子(Pn、E、Gs、Ci、T、RH、Vpdl)与水分利用效率间存在相关关系,光合速率对水分利用效率影响最显著,气孔导度和蒸腾速率相互协同影响水分利用效率。大气湿度、胞间CO2浓度和饱和蒸汽压亏缺通过影响光合速率和气孔导度影响水分利用效率。在干旱区温度对水分利用效率影响复杂,需进一步研究。     

油茶叶片δ^13C和δ^15N与养分含量、水分利用率的关系

以4个油茶品种为试材,测定其叶片稳定性碳氮同位素比率(δ13C和δ15N)、C、N、P和K元素含量及水分利用效率等指标,分析叶片δ13C和δ15N与养分含量、水分利用效率之间的关系.结果表明:4个油茶品种叶片δ13C值在-29.55‰～-27.52‰之间,油茶华鑫13C含量显著高于其他3个品种;δ15N值在-2.43‰～0.64‰之间,其中以湘林XCL15最高,华硕最低;叶片水分利用效率华金最高、为3.25 μmolCO2/mmol H2O;叶片C和N含量分别在51.02％～53.11％和1.40％～1.82％之间,P和K含量分别在1.03～1.12 g/kg和13.72～14.30 g/kg之间,不同品种间N和P含量差异明显,其中华金N和P含量最高,湘林XCL15 C含量最高,而华硕K含量最高;叶片中δ13C与水分利用效率和N含量呈显著正相关关系,而与P和K含量呈极显著负相关关系;δ15N与水分利用效率和养分含量关系不显著.     

~(13)C同位素判别技术在评价植物水分利用效率中的应用

由于在农田中无法直接测量植物水分利用效率,本文通过介绍13C同位素判别技术的原理及其测定方法,以及利用13C/12C技术测定植物生理水分利用率的原理,评述了碳的稳定同位素的判别技术在研究植物长期的水分利用效率(Season-long water use efficiency,缩写为WUEsl)的可能性以及在其他方面的应用。     

大气二氧化碳摩尔分数升高对土壤有机碳稳定性的影响

随着工业的不断发展，全球大气二氧化碳(CO₂)呈明显增加趋势。大气CO₂的增加将会影响土壤有机碳(SOC)转化和更新，进而改变土壤碳的稳定性。研究大气CO₂升高对SOC稳定性的影响，不但是评价陆地生态系统对气候变化反馈效应的重要环节，也对实现碳元素在土壤中的有效储存，对保持土壤肥力的可持续性具有重要意义。利用现有的文献资料，综述了大气CO₂升高对SOC稳定性的影响及其稳定性指标(生物指标、化学指标、其他指标等)，外源氮和大气CO₂升高的交互作用对SOC稳定性的影响，以及SOC稳定性随时间尺度的变化趋势等。总结发现:大气CO₂升高导致活性有机碳(溶解性有机碳、颗粒性有机碳、易氧化有机碳等)比例增多，SOC稳定性降低，尤其在氮限制的环境中，SOC稳定性更差。总结近年的研究成果发现:随着高CO₂处理时间的加长，SOC稳定性降低速率逐渐减小，表明土壤本身具有一定的适应能力和自我恢复能力。最后展望了SOC稳定性变化对植物生理、生长的反馈影响。未来大气CO₂升高对SOC稳定性的影响研究，应该着力于提高农田生态系统土壤肥力可持续性及提高农作物的产量产能。图1参74     

宁夏荒漠草原典型群落的植被特征及其优势植物的水分利用效率

通过系统调查宁夏盐池县研究区在雨季前后蒙古冰草(Agropyron mongolicum)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)和短花针茅(Stipa breviflora)群落植被特征,分析研究群落生境土壤含水量、优势植物叶片的碳稳定同位素组成(carbon stable isotopic composition,δ13C)、叶片相对含水量和脯氨酸含量的变化,探讨荒漠草原植物群落特征和植物对水分利用的差异,为荒漠草原地区优良乡土牧草的筛选和利用提供理论与技术依据。结果表明:蒙古冰草、甘草、短花针茅和牛枝子(Lespedeza potaninii)为群落优势种,猪毛蒿(Artemisia scoparia)为主要伴生种,群落中C3植物居多,优势种均为C3植物。雨季期间降水量使群落物种丰富度、多样性指数及土壤含水量均明显增加。降水量对上述5种植物叶片的δ13C值、脯氨酸含量和相对含水量的影响显著,且与不同物种之间有显著的交互作用,5种植物之间也呈现显著的种间差异。其中,甘草的水分利用效率最高,蒙古冰草的抗脱水能力较强,牛枝子和猪毛蒿具有较强的渗透调节能力,短花针茅具有稳定的水分利用效率。由相关性分析可知,植物的δ13C值与土壤含水量呈极显著负相关,与叶片脯氨酸含量和相对含水量呈显著正相关。总之,降水量显著影响了群落植被物种组成数量、结构及优势植物的水分利用效率和利用方式,其中,甘草最节水,猪毛蒿和短花针茅的水分利用比较保守,蒙古冰草和牛枝子具有灵活的用水模式。     

不同种源红锥光合特性与水分利用效率变异分析

通过测定17个种源红锥叶片的气体交换参数和稳定碳同位素（δ13C）,探讨不同种源红锥的光合特性与水分利用效率。结果表明：红锥各种源δ13C值为-32．637％0～-28．290％0,广西东兰、凭祥及容县,云南思茅等种源的δ13C值较高,表明这些种源在该试验条件下具有较高的水分利用效率;各种源长期水分利用效率均低于瞬时值;净光合速率和长期水分利用效率各种源间差异达显著水平,而胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率3个指标在各种源间差异均未达显著水平;净光合速率与胞间CO2浓度和气孔导度呈显著或极显著正相关,而与蒸腾速率呈极显著负相关;长期水分利用效率仅与蒸腾速率呈极显著负相关。综合筛选,广西东兰和容县、云南思茅、广东陆河和信宜等种源适应干旱环境的能力较强。     

植物δ~(13)C与土壤盐分的关系研究综述

稳定碳同位素组成(δ13C)综合反映了植物的生理生态特征,可用于研究植物生理与生态环境之间的关系。大多数研究认为植物δ13C值随盐度增加而变重。盐分主要通过影响C3植物叶片气孔传导、光合作用等生理活动,使植物δ13C值发生变化。而有些植物为适应盐分胁迫可能发生光合途径的转换,使C3代谢转换成C4或CAM代谢,导致植物某些器官的δ13C值发生变化,而植株整体δ13C值变化较小。由于植物δ13C与土壤盐分的关系还受其他环境因素的影响以及室内试验的有限性,因此进一步扩大盐度梯度范围,延长盐处理时间以及开展大田试验显得很有必要。