不同海拔祁连园柏树轮和叶片δ13C值的变化

测定了不同海拔的祁连园柏(Sabina przewalskii)树轮和叶片δ13C值以及叶片光合色素、可溶性糖和氮含量.结果表明: 树轮δ13C值重于叶片δ13C值, 并且没有明显的海拔趋势; 叶片δ13C值与叶片光合色素含量明显负相关, 但与叶片氮含量和可溶性糖含量没有相关关系; 近50 a来树轮δ13C值越来越低, 尽管不同海拔的树轮δ13C值的下降程度存在差异.叶片和树轮δ13C值的变化可能主要受气孔运动的影响, 近50 a来树轮δ13C值的下降是由于人类活动造成的.     

喀斯特与非喀斯特区土壤含水量与植物叶片δ13C关系的对比研究—— 以贵州清镇市王家寨小流域为例

通过测定贵州省清镇市王家寨小流域内不同背景区(喀斯特与非喀斯特)土壤的含水量以及16种植物叶片的δ13 C值,比较了不同背景区从退化生态到非退化生态过程中各样地之间,以及石漠化和土山样地不同坡位之间土壤含水量与植物叶片δ13 C值的相关关系。研究结果表明,不管是喀斯特背景区还是非喀斯特背景区从退化到非退化的过程中,随着土壤含水量的逐渐增大,植物叶片的δ13 C值与土壤含水量呈现显著的负相关关系,即土壤含水量越大,植物的水分利用效率就越低;而从不同坡位土壤含水量与植物叶片δ13 C值的相关关系分析表明,石漠化样地植物叶片δ13 C值并不随坡位土壤含水量的不同呈现出规律性的变化,而坡位自上而下土山样地植物叶片的δ13 C值则表现出随土壤含水量的增大而逐渐趋负。这些研究结果均反映了植物叶片的δ13 C值对不同生境土壤水分条件的适应机制,其中石漠化样地上的植物对土壤含水量变化的响应最迅速和最敏感。      

祁连山青海云杉叶片δ~(13)C特征及其与生理指标关系

以祁连山青海云杉叶片为研究对象,通过测定叶片稳定碳同位素比率(δ13C)、叶片含水量(LWC)、脯氨酸含量、灰分含量、碳含量、氮含量、碳氮比、土壤含水量(SWC)等指标,探讨不同水分梯度下叶片δ13C的控制因子.结果表明,祁连山青海云杉叶片δ13C值在-28.9‰～-25.4‰之间变化,平均值为-27.3‰.沿河西走廊从东到西的干旱梯度(降水量逐渐减少),叶片δ13C表现出偏正的趋势.叶片δ13C与LWC和脯氨酸含量呈显著正相关关系,与灰分含量、SWC显著负相关.叶片δ13C值在青海云杉种内分布稳定,主要是由自身的遗传特性所决定,同时与生长环境条件也有一定的关系,其中土壤可利用水分是最主要的限制因子.叶片灰分含量是δ13C值的可选择性替代指标.     

青藏高原不同生境中祁连圆柏叶片δ13C变化及其与环境和树高的关系

以分布于青藏高原东北缘的优势乔木祁连圆柏为研究对象,分析了叶片δ¹³C值变化及其与树高、土壤含水量、降雨量和叶片碳氮含量的关系.研究结果表明:研究区祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化范围为-28.58‰~-23.95‰,平均值为-25.66‰,变化幅度为4.63‰,而同一生境不同个体之间的变化幅度为2.69‰和2.93‰,说明祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果.叶片δ¹³C值与树高呈明显的负相关关系(p<0.01),并且这种关系不随采样位点的不同而改变;与叶片C和N含量不相关,而与土壤含水量和年平均降水量显著负相关(p<0.001).     

植物营养元素的含量和δ~(13)C值随海拔而变化的特征及营养元素相互作用对碳同位素分馏作用的影响

为了研究植物营养元素的含量和δ~(13)C值随海拔而变化的相关关系,沿着海拔450 m的贵州茂兰至海拔1330 m的贵州安顺一线,采集和分析研究了C_3植物——小果蔷薇(R.cymosa Tratt)的叶片。分析结果表明,植物叶片中营养元素含量随着海拔的上升而产生的变化是:氮、磷和钾的含量会在增高,而钙和镁的含量却会降低。植物叶片的δ~(13)C值会增大,其变幅为 2.4‰/1000m。     

两种圆柏属常绿植物叶片稳定碳同位素的季节变化及其指示意义

连续2a测定了祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(Sabina chinensis)叶片δ13C值及叶片相对含水量、脯氨酸和硅(Si)含量的季节性变化,研究了叶δ13C值与环境因素之间的相关性(月总降雨量、月平均气温、月平均土温、月总日照时间、相对湿度、大气压、蒸汽压、风速以及潜在蒸发量).结果表明:叶片δ13C值与大气压成负相关,而与气温、降雨量、蒸汽压、潜在蒸发量、日照时间、风速及土温成正相关;13C值与相对湿度之间无显著关系,说明圆柏属植物叶13C值可以作为这些气象因素有效的指示指标.同时,叶片13C值与脯氨酸和Si含量负相关,与叶片含水量和MDA正相关,并且相对圆柏来说,祁连圆柏有更高的13C值、脯氨酸含量和Si含量,较低的叶片含水量和MDA含量,说明叶片13C值在一定程度上可以作为指证环境胁迫的抗逆指标.     

现代陆生植物碳同位素组成对气候变化的响应研究进展

植物组织的碳同位素组成(δ13C)能够记录气候变化的信息,因而被作为指示气候环境变化的一个重要代用指标,并广泛应用于全球变化研究。然而,气候环境变化引起的现代植物δ13C及其指示的气候环境意义的不确定性限制了植物δ13C在气候环境变化等领域研究中的应用。在概述植物碳同位素分馏和不同光合型植物碳同位素分布的基础上,综述了温度、降水、大气CO2浓度和海拔高度等气候环境因子对陆生植物δ13C的影响以及它们之间的关系,分析了植物δ13C对气候因子变化的响应机理。指出为更准确地认识气候历史,在利用植物碳同位素技术进行全球变化的研究过程中,需要突出C4植物δ13C对气候环境参数的响应研究,加强不同尺度植物δ13C的转换关系以及与相关学科的交叉渗透、探索与多种代用指标和科学方法的联合研究。     

马先蒿属(Pedicularis L.)植物稳定碳同位素组成与环境因子之间的关系

分析了马先蒿属 (PedicularisL .)植物叶片稳定碳同位素组成 (δ13C值 )特征以及δ13C值与环境因子之间的关系 .结果表明 ,所有样品的δ13C值属于C3植物的范围 ,最大值是碎米蕨叶马先蒿 (Pedic ularischeilanthifoilia) ,- 2 2 .4‰ ,最小值属于黄花鸭首马先蒿 (Pedicularisanasvar .xanthantha) ,- 31.5‰ ,平均值为 - 2 7.1‰ .相关分析表明 ,马先蒿植物叶片的δ13C值与年降水量和湿润度的相关性没有达到显著水平 (P >0 0 5 ) ,与年平均温度和≥ 10℃的总积温呈显著负相关 (P <0 0 5 ) .随着海拔的升高 ,δ13C值增大 (P <0 0 5 ) ,与经度的变化呈负相关 (P <0 0 5 ) ,而与纬度呈现弱的正相关 (P <0 0 5 )关系 .     

喀斯特高原石灰土区退化植物群落常见灌木叶片的氮同位素组成研究

为探讨喀斯特高原石灰土区植物稳定氮同位素组成的变异特征及其影响因素,以贵州省清镇市王家寨小流域为例,选取流域内石灰土区退化植物群落3种植被类型中的4种灌木植物,分别对其叶片的氮同位素和C、N、P、K、Ca、Mg元素含量进行了测定。结果表明,研究区常见灌木叶片的δ~(15)N值为-5.86‰～-0.54‰,均值为-2.31‰;植物叶片的δ~(15)N值在不同群落间的差异显著(P0.05),但种间差异仅在灌丛群落中显著(P0.05);物种因素和群落类型的交互作用对研究区灌木叶片δ~(15)N值有显著影响(P=0.021,R~2=0.860);植物叶片δ~(15)N值与叶片K含量之间具有显著负相关(P0.05),而与叶片N含量之间并非正相关,这可能与喀斯特地区严酷的生境条件有关。     

西藏急尖长苞冷杉与川滇高山栎叶片δ13C沿海拔梯度的变化

以青藏高原东南部亚高山暗针叶林的主要组成树种急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)和川滇高山栎(Quercus aquifolioides)为研究对象,分别在其自然分布海拔范围内采集叶片样品,测定其δ13C与单位面积的叶片重量(LMA),研究了急尖长苞冷杉和川滇高山栎叶片δ13C与单位面积的叶片重量(LMA)沿海拔梯度的变化趋势以及二者之间的差异.结果表明:急尖长苞冷杉叶片δ13C值的变化范围在-28.88‰～-27.06‰之间,平均值是-28.11‰;而川滇高山栎叶片δ13C值的变化范围在-29.11‰～-25.57‰之间,平均值是-27.63‰;与全球高海拔和青藏高原植物叶片的δ13C值相比,前者变化范围小且偏低,而后者变化范围及平均值相对比较接近.随着海拔的升高,急尖长苞冷杉叶片δ13C和LMA并不是线性增加,而是呈不规则的变化,而川滇高山栎叶片δ13C和LMA则显著线性增加,且δ13C和LMA之间呈显著线性正相关.这说明,在青藏高原东南部随着海拔梯度的变化,虽然常绿针叶林和落叶阔叶林叶片δ13C和LMA响应趋势不同,但是δ13C和LMA之间的正相关关系却不受树种种类影响而具有普遍性;这种差异可能是由群落内物种种内和种间竞争能力大小的差异,以及非生物环境因子如温度、降水等共同作用而造成的结果.     

植物营养元素的含量和δ 13 C值随海拔而变化的特征及营养元素相互作用对碳同位素分馏作用的影响

为了研究植物营养元素的含量和δ 13 C值随海拔而变化的相关关系，沿着海拔450 m的贵州茂兰至海拔 1330 m的贵州安顺一线，采集和分析研究了C3植物---小果蔷薇（ R．cymosa Tratt）的叶片。分析结果表明，植物叶片中营养元素含量随着海拔的上升而产生的变化是：氮、磷和钾的含量会在增高，而钙和镁的含量却会降低。植物叶片的δ 13 C值会增大，其变幅为＋2．4‰／ 1000 m。     

碳氮稳定同位素指示苔藓生境特征以及树冠对大气氮沉降的吸收

对贵阳地区一生境内不同生长条件(石生苔藓、无树冠、不同树冠类型以及同种树冠不同树冠厚度)下的细叶小羽藓(Haplocladium microphyllum(Hedw.)Broth)碳氮同位素进行了研究。不同生境的苔藓δ13C和δ15N值具有相似的变化趋势和明显的相关关系。石生苔藓δ13C和δ15N值比土生苔藓偏高指示了其相对干燥和受到干沉降控制的生境;树冠下方光照条件差、湿度高、缺少干沉降氮的输入是苔藓δ13C和δ15N值偏低的主要原因;而树冠类型、叶片形态、叶面性质造成树冠对大气沉降氮吸收能力的不同是三种树冠下方苔藓氮同位素组成差异的潜在因素。此外,同一树冠(桂花树Osmanthus fragrans Lour.)下方苔藓的氮含量和碳氮同位素平均组成与树冠厚度呈线性关系,尤其是δ15N的响应很好地反映了吸收过程中树冠厚度对大气沉降氮源同位素组成的控制作用。结果表明,苔藓δ13C值能很好地指示苔藓的生境差异和生理响应(如光合作用能力和氮需求等);而δ15N值在示踪氮源和反映不同树冠吸收过程的同位素分馏效应方面更具有优势,二者的相关关系是环境因素相互作用的重要线索。此外,细叶小羽藓Haplocladium microphyllum(Hedw.)Broth具有高效利用大气沉降氮和分布广泛等特点,可进一步应用于该地区大气氮沉降的指示或监测研究。     

青藏高原北部植物叶片碳同位素组成的空间特征

测定了青藏高原北部13个地点101份草本植物叶片碳同位素组成(δ¹³C值), 结果发现, 植物叶片δ¹³C值的分布范围在-29.2‰～-23.8‰之间, 平均值约为-26.89‰, 明显低于全球高海拔植物叶片δ¹³C值(-2.6‰) ; 而植物叶片δ¹³C值随海拔和经、纬度的变化趋势与其它同类报道相似:随着海拔的升高和经、纬度的降低, 植物叶片δ¹³C值呈现升高趋势. 叶片δ¹³C值也随土壤含水量和土壤温度的变化而变化:土壤含水量越高, 土壤温度越低, 植物叶片δ¹³C值越小, 但它们之间的相关关系不具统计学意义. 初步分析表明, 大气压力 (CO₂分压)和温度的协同变化导致了叶片δ¹³C值随着海拔变化的分布格局, 而温度和相对湿度的变化是引起叶片δ¹³C值的经、纬度效应的主要因子.     

长江中游若干湖泊水生植物体内C、N、P及δ^13C分布

本文就长江中游9个湖泊10种水生植物的C、N、P和稳定C同位素进行了测定,水生植物C元素的平均含量为33.2±5.46%,N、P分别为1.58±0.90%和0.30±0.13%,δ13C组成变化在-27.91‰～-17.16‰之间.从水生植物的生长区域来看,叶子中的C、N和δ13C值与其所处的水环境有密切的关系.对于沉水植物,由于受到无机碳的限制,其叶子中C和N含量显著低于挺水植物及浮水植物;而同时由于水体中无机碳δ13C组成较高,使得沉水植物叶子的δ13C大于挺水植物和浮水植物.     

河西走廊中部沙漠植物δ13C值的特点及其对水分利用效率的指示

通过分析河西走廊中部沙漠中几种木本植物叶片或同化枝的稳定碳同位素比率(δ13C)和碳同位素辨别力(Δ),以其作为水分利用效率(WUE)的指示,研究了本区沙漠植物叶片或同化枝δ13C值的季节变化特点,以及不同生境和不同水分状况下δ13C值的差异,并比较研究了绿洲防护林树种及绿洲作物.结果表明: 梭梭和沙拐枣同化枝的δ13C值分别为-14.31‰和-14.82‰,Δ值在5‰～6‰之间; 柠条、泡泡刺、花棒和红沙叶片的δ13C值分别为-25.75‰、 -25.79‰、 -26.38‰和-28.05‰,Δ值在16‰～20‰之间.几种沙漠植物长期水分利用效率大小的顺序为: 梭梭≈沙拐枣＞柠条≈泡泡刺≈花棒＞红沙.     

荒漠植物红砂稳定碳同位素组成的空间分布特征

文章以荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)为研究对象,通过测定中国境内红砂主要分布区内21个自然种群407个植株的稳定碳同位素(1δ3C)值,同时测定了不同种群内土壤含水量、可溶性盐分含量、有机质、全氮、全磷含量等土壤理化性状指标,分析不同自然种群红砂叶片稳定碳同位素值的空间分布特征以及影响红砂稳定碳同位素值变化的主要因子。研究结果表明,虽然从总体上看红砂1δ3C值空间分布的整体趋势不明显,其1δ3C值与经、纬度和海拔之间没有显著相关关系,但当比较来自于同一气候区两个不同红砂种群时,其叶片1δ3C平均值有明显的自东向西、自北向南显著增加的趋势,分析结果表明土壤含水量是控制红砂1δ3C值在小的空间范围内变化的主导因子。     

沙坡头不同微生境下油蒿和柠条叶片δ13C的季节变化及其对气候因子的响应

通过对沙坡头人工固沙区不同微生境和种植方式下固沙植物油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)叶片稳定碳同位素比率(δ13C)的测定,研究了该区油蒿和柠条叶片δ13C差异及其季节变化,并探讨了不同气候因素对植物δ13C的影响.结果表明:柠条δ13C显著高于油蒿(P＝0.003),即柠条的水分利用效率高于油蒿.在生长季内两种植物δ13C变化因种类及种植方式不同而异,除混种柠条的δ13C在整个生长季呈降低趋势外,单种柠条、单种油蒿和混种油蒿的δ13C均呈降低-升高-降低的变化趋势,均在7月份达最高值,即水分利用效率在7月份达最高.油蒿和柠条的δ13C因生境不同表现出明显的差异:引种圃的油蒿和柠条的δ13C分别低于水分平衡场;水分平衡场内单种柠条的δ13C高于混种,油蒿则反之;植物叶片含水量与δ13C的变化呈相反变化趋势.两种植物的δ13C逐月变化量(Δ13Cm)与气象因子的响应程度因其种类而异,其中油蒿Δ13Cm与月降雨量、月均相对湿度和水汽压负相关,与温度正相关,但均未达显著水平;柠条叶片Δ13Cm与温度极显著正相关,表明柠条生长对温度敏感,而油蒿则对水分和温度均有一定程度的响应.     

喀斯特山区植物碳同位素组成特征及其对水分利用效率的指示——以贵州花溪杨中小流域为例

测定了贵州喀斯特山区灌丛12种主要植物叶片的δ13 C值,研究了植物叶片碳同位素组成特征,并分析了植物的水分利用效率。结果表明: 该区植物叶片的碳同位素组成的变化范围为- 26. 98‰～ - 29. 15‰ ,平均值为- 28. 14‰。研究区δ13 C值的分布相对均匀,除高于我国热带雨林区植物外,低于其它地区。此外,植物的碳同位素组成存在较大的种间差异,生境的变化对植物的碳同位素组成有着一定的影响,但不同植物种对生境的响应不同。植物的δ13 C值从生长初期到末期有降低的趋势,但不同植物种的变化趋势存在差异。植物δ13 C值随海拔的增加而增大,但不同植物种δ13 C值随海拔增加的程度存在差异。不同植物种之间的水分利用效率不同,相同植物种在不同的生境条件下其水分利用效率也有差异。植物生长初期的水分利用效率要比后期的高; 高海拔处植物水分利用效率要比低海拔处植物的高。      

岩溶断陷盆地不同海拔植物水分利用效率分析

为探讨不同海拔高度的养分、环境要素与植物水分利用效率变化的关系，以岩溶断陷盆地云南小江流域的乔木、灌木、草本为研究对象，分析水分利用效率和叶片养分浓度随海拔的变化情况。结果表明:（1）研究区内海拔2 000 m处的草本植物的叶片δ13C值最高，2 200 m处的乔木的叶片δ13C值最低；（2）海拔高度对乔木、灌木的植物水分利用效率影响大于草本植物，草本植物的水分利用效率随海拔高度的变化甚微，两者之间的拟合度较小；高值区出现在海拔为2 200 m处的乔木；低值区出现在海拔为2 000 m处的草本植物；（3）不同海拔水分利用效率与叶片N、P浓度的相关性较弱（与叶片的N浓度呈弱正相关，与叶片的P浓度呈弱负相关）；（4）不同海拔水分利用效率与各气候因子的相关性较弱，与多年平均气温、多年平均降雨量、多年平均日照时数均呈弱正相关。      

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。