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荒漠植物白刺新固定碳在植物-土壤系统中的分配 总被引：1，自引：0，他引：1
定量生长季内荒漠植物新固定碳在植物-土壤的分配规律,对理解全球碳循环有着重要意义。采用野外原位13C-CO2脉冲标记法,测定植物各器官及土壤13 C丰度值,比较不同标记时间段白刺新固定碳分配在不同器官、土壤和呼吸损失中的分配规律,并量化了白刺光合碳向地上、地下碳库的转移。结果表明:不同标记时间段内13 C-新固定碳在白刺叶、茎、根、土壤中的分配差异明显。在标记后1h内,叶片和茎中13 C丰度值迅速上升到最高值,13C丰度值分别达到520.1‰和592.5‰,比对照分别增加14和20倍,此后13 C丰度值随时间推移逐渐下降,直至趋于稳定;而标记后18h在根系和土壤中发现被标记的13 C,13 C丰度值分别达到9.5‰和-23.8‰,白刺新固定碳经地上部呼吸和土壤呼吸损失量分别在标记1和18h后达到最大。标记32d后,白刺新固定碳在地上部和地下部13 C分配比例分别占35.59%和32.49%,呼吸损失(地上呼吸+土壤呼吸)占31.92%。荒漠植物白刺生长季年固碳量为2895.6kg C·hm-2·yr-1,表明白刺在荒漠生态系统碳循环中起着重要的碳汇作用。 相似文献
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不同高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解不同类型高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异,采用稳定同位素质谱仪Isoprime100对采自黄河源区不同高寒草甸覆被条件下0~30 cm土壤进行了碳氮稳定同位素组成特征和密度分析。结果表明,高寒草甸土壤δ13C值介于-25.42‰~-24.20‰之间,δ15N值介于3.37‰~4.69‰之间,显著高于大气δ15N值。δ13C值和δ15N值均随土壤深度加深而增大。人工草地土壤δ13C值显著低于轻度和重度退化草甸(P<0.05),而δ15N值显著高于轻度和重度退化草甸(P<0.05)。土壤碳氮比最小值为7.89,最大值为9.97,平均碳氮比为8.71。土壤有机碳含量和全氮含量呈正相关(P<0.01),二者的回归方程为y=0.0963x+0.0336(R2=0.9619)。轻度退化草甸、严重退化草甸和人工草地0~30 cm土壤碳密度依次为7.14、6.67和6.46 kg/m2;全氮密度依次为0.83、0.77和0.75 kg/m2。植物吸收、生长有利于12C和14N的输出,而将较重的13C和15N留在了土壤中。人工草地植物生长势强,形成的地上生物量多,吸收了较多的土壤氮素14N,导致土壤15N升高。植被退化或种植人工草地均可导致土壤碳氮密度的显著降低,这种变化主要发生在0~20 cm土层。 相似文献
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草原生态系统呼吸在碳循环和气候变化过程中发挥重要作用,它包括土壤呼吸和地上部植物体呼吸,且不同的生态系统呼吸组分对于环境变化有不同的响应机制。为区分生态系统呼吸,探讨草原呼吸对温室气体排放的贡献,研究利用稳定同位素13C自然标记法和13C脉冲标记法,并结合静态箱-Keeling plot方法对内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统呼吸进行了区分, 并分析比较 2 种方法的区分结果。结果表明:1)实验中13C自然标记样方和13C脉冲标记样方生境一致,两者土壤温度和土壤含水量无显著差异,13C自然标记法和13C脉冲标记法的区分结果具有可比性。2)对比自然标记法,脉冲标记法显著提高了生态系统呼吸、土壤呼吸和地上部植物呼吸的δ13C值(P<0.05)。3)13C自然标记法和13C脉冲标记法区分结果Fs/Feco(土壤呼吸通量/生态系统呼吸通量)在2011年分别是(75.2±4.3)%和(73.8±2.9)%,在2012年分别是(89.2±2.0)%和(89.1±1.4%)。统计分析结果表明,2种方法获得的区分结果无显著差异(2011: P=0.567; 2012: P=0.674),表明自然状态下,羊草草原生态系统呼吸、地上部植物体呼吸和土壤呼吸之间的δ13C值差异足够用来区分生态系统呼吸,这一发现能够提高同位素标记法区分生态系统呼吸的效率,进而为生态系统碳循环过程的精细研究提供参考。 相似文献
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在气候变化和过度放牧影响下,高寒草地退化日趋严重。当前,围栏封育作为退化草地生态恢复的主要措施之一,其对植物功能性状和生理过程影响的研究相对较少。以藏西北荒漠草原植物为对象,选取植物叶片碳(LCC)和氮含量(LNC)及稳定同位素组成(δ13C和δ15N)来表征植物水分利用效率(WUE)和氮素利用效率(NUE),以期探明围栏封育对高寒荒漠草原植物WUE和NUE的相对影响。结果表明:1)高寒荒漠草原不同功能群植物间LCC、LNC、δ13C和δ15N存在差异;2)在植物群落和功能群水平上,围栏封育对LCC、LNC、δ13C和δ15N均无显著影响;3)土壤含水量和pH值是影响荒漠植物叶片δ13C的主要因子,表明植物内在WUE主要受土壤因素的调控。生长季气温是影响叶片δ15N的主导因子,表明气候条件是影响藏西北荒漠草原生态系统氮循环的主导因素;4)荒漠草原植物WUE和NUE之间无明显权衡关系。综上所述,短期围栏封育并不会显... 相似文献
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对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)(中苜一号)的生长条件进行控制,并在分枝期对其进行13C脉冲标记,收集标记后第6,12,18,24,30 d的叶、茎、根以及土壤样品,测定各样品中13C含量,以此来探讨苜蓿光合碳的吸收与转移。结果表明:苜蓿各组分光合产物的分配顺序为茎>叶>根;13C转移速率为叶>茎>根,随着时间的延长,苜蓿各组分13C含量逐渐减少,最终达到稳定状态;渗漏到土壤中的13C含量在0~10 cm土壤层显著高于10~20 cm,但10~20 cm的13C含量比较稳定。 相似文献
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植物的稳定碳同位素组成（δ13C）能反映植物对干旱环境的适应能力。为研究荒漠草原区猪毛蒿（Artemisia scoparia）的生存策略,本研究以猪毛蒿为试验对象,分析了猪毛蒿同化枝δ13C值与土壤因子,种群数量特征,以及猪毛蒿个体生物量分配间的关系。结果表明：猪毛蒿同化枝δ13C值分布为-29.76‰~-25.10‰。试验区内土壤体积含水率、土壤硬度对猪毛蒿同化枝δ13C的影响不显著。δ13C值与密度呈显著负相关关系（P<0.05）,与盖度、株高和冠幅呈极显著正相关关系（P<0.01）。δ13C值与营养器官生物量、繁殖器官生物量、地上生物量、地下生物量和总生物量均呈极显著正相关关系（P<0.01）;猪毛蒿营养器官生物量与繁殖器官生物量呈极显著正相关（P<0.01）。综上可得,猪毛蒿同化枝δ13C值与植株种群数量特征、个体生物量分配存在明显的相关性,表明猪毛蒿为适应荒漠草原环境,能够采取独特的生存适应策略。 相似文献
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植物叶片δ13C自然丰度能够揭示植物对环境的适应策略。本研究分析了宁夏6种针茅属植物叶片δ13C与环境因子的关系,并量化了气候与土壤因子对δ13C的影响程度,结果表明：宁夏针茅属植物叶片δ13C范围为-28.07‰～-24.56‰,均值为-26.31‰,其中,戈壁针茅δ13值最大(-25.91‰),沙生针茅最小(-27.96‰);δ13C与经度呈显著负相关,随纬度和海拔增加呈先上升后下降趋势;土壤因子单独解释量为32.87%,气候因子单独解释了7.54%,二者共同解释量为34.17%。通过蒙特卡洛检验,土壤全磷(TP)是影响针茅叶片δ13C的最主要因素,土壤全磷与δ13C呈显著正相关,年均温(MAT)、太阳辐射量(SRAD)、土壤容重(BD)与δ13C显著负相关。本研究结果可为揭示温性草原针茅属植物响应气候变化的适应策略及大尺度研究提供基础数据支持。 相似文献
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为了解稳定同位素13C在草原植物体中的分配和变化以及水分和温度对13C组成（δ13C）的影响,在内蒙古羊草草原的生长盛期（7-9月）,应用13C脉冲标记技术,测定了13C脉冲标记处理和对照处理下羊草草原植物活体和活根中的δ13C,分析了土壤水分、气温和地温对植物体中δ13C的影响。结果表明：对照处理中羊草草原植物活根δ13C值比活体高1~2‰,标记处理中活体δ13C值显著高于活根,标记处理中活体和活根的δ13C均显著高于对照处理。生长盛期,标记和对照处理中植物活体和活根的δ13C值均表现为先减小再增加,随后再减小的趋势。对照处理中活体和活根以及标记处理中活根的δ13C与0~20 cm土壤水分含量之间线性负相关,而标记处理中活体δ13C与0~20 cm土壤水分之间存在二次函数关系。标记、对照两处理中羊草草原活体、活根δ13C与温度均呈线性正相关。 相似文献
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本研究选取民勤荒漠绿洲过渡带白刺灌丛沙堆3个演化阶段:雏形阶段(流动白刺沙堆)、沙堆形成阶段(发育20年,半固定白刺沙堆)和结皮与土壤形成阶段(发育40年,固定白刺沙堆)为研究对象,采用空间代替时间的方法,研究不同类型沙堆土壤物理属性对水分空间分布及入渗的影响,探索白刺灌丛沙堆土壤水分运行规律,为绿洲荒漠过渡带防护林体系优化配置、绿洲生态安全管理奠定理论基础。结果表明,1)土壤紧实度和结皮厚度:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。2)表层土壤密度流动、半固定、固定白刺沙堆分别为2.32,2.30,1.95 g/cm3;最大持水量、毛管持水量、田间持水量和总孔隙度大小为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆,而深层土壤各因子变化不稳定。3)在干旱季节,固定、半固定和流动白刺沙堆分别以0,70,150 cm土层含水量最小,50,130,110 cm土层含水量最大;在多雨季节,表层土壤含水量波动幅度较大,深层土壤含水量基本保持不变。4)不同演化阶段沙堆降雨量与累计入渗量之间存在显著的正相关性(P<0.01)。其中固定、半固定白刺沙堆随降雨事件的发生立即开始入渗,流动白刺沙堆当降雨量达到临界降雨量后才开始入渗。在降雨量相同情况下,当降雨量大于0.12 mm时,累积入渗量依次为:固定白刺沙堆>半固定白刺沙堆>流动白刺沙堆。 相似文献
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研究了日粮中C3和C4饲料组成不同时,牛不同组织中δ13C值的变化规律。18头12~14月龄的青年牛随机分为6组,分别饲喂C4植物含量为52.0%,61.6%,71.2%,80.8%,90.4%,100.0%的饲料,其他日粮成分为C3植物,132 d后屠宰。利用同位素比值质谱仪测定了牛尾毛、脱脂牛肉、粗脂肪、各种饲料的δ13C值。结果表明,牛组织中碳同位素组成主要受饲料的影响,随着时间的延长,饲喂同一种饲料的牛个体间碳同位素组成差异减小;牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ13C值随着C4植物含量在牛饲料中的比例增大而升高,并且均与C4植物含量呈极显著的相关性(P＜0.01);牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ13C值依次递减,三者之间相关性达到极显著水平(P＜0.01)。用牛组织中的δ13C值可以预测日粮中C4植物所占的比例,牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪均可作为牛肉溯源的材料。 相似文献
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Peter Junghans Jürgen Voigt Werner Jentsch Cornelia C. Metges Michael Derno 《Livestock Science》2007,110(3):280-287
We explored the applicability of the 13C bicarbonate dilution technique for determination of energy expenditure (EE) in young bulls in comparison to whole body indirect calorimetry (IC). Twelve bulls of a F2 German Holstein x Charolais cross (4.5 months, 332 ± 16 kg BM) received a diet providing 1000 kJ ME d− 1 kg BM− 0.75 and 4.3 g crude protein d− 1 kg BM− 0.75. Bulls were housed in respiration chambers and received an intravenous bolus of NaH13CO3 (A: 3 μmol kg BM− 1 (n = 2), B: 7 μmol kg BM− 1 (n = 4), C: 17.5 μmol kg BM− 1 (n = 6), 99 at.% 13C) into the jugular vein to measure EE. Simultaneously, EE was determined by IC. After the 13C administration blood samples and breath gas were collected from the animals in the respiration chamber during a 24-h period (7.00–7.00 h). The recovery of 13C in breath CO2 (% of 13C dose) was irrespective of NaH13CO3 dose (A: 69.7 ± 2.7%, B: 70.5 ± 4.5%, C: 75.0 ± 4.9%; P > 0.05). Only small amounts of 13C were excreted in urine (3.4 ± 2.6%) and feces (2.0 ± 1.3%). The EE determined by the 13C bicarbonate method using breath and blood 13C recovery rates as correction factors was not different from that measured by IC (816 ± 81 [blood] or 827 ± 101 [breath] vs. 820 ± 90 kJ d− 1 kg BM− 0.75). Bland–Altman analysis showed a 95% confidence interval for EE of ± 99 and ± 109 kJ d− 1 kg BM− 0.75 based on blood and breath 13C recovery, respectively. In conclusion, the 13C bicarbonate dilution method is appropriate to obtain reliable estimates of EE in young bulls using blood CO2 or breath CO2 under standardized experimental conditions, i.e. in the fasting state. 相似文献
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水分胁迫对两种荒漠灌木幼苗生长与水分利用效率的影响 总被引：5，自引：3，他引：2
通过盆栽试验测定了不同水分胁迫下霸王和柠条幼苗的生长生理特性,长期水分利用效率(WUEL)和叶片碳同位素组成(δ13C 值),并对各生长指标、δ13C 值与WUEL进行了相关性分析。结果表明,1)重度水分胁迫显著降低霸王和柠条的总生物量、地上生物量、总叶面积、叶数;2)随水分胁迫程度增加,霸王和柠条的WUEL与叶片δ13C值逐渐提高,且WUEL与δ13C 值呈显著正相关(P<0.05);3)霸王和柠条的WUEL与总叶面积、总叶数呈极显著负相关(P<0.01),与总生物量呈显著负相关(P<0.05);4)柠条的生物量和总叶面积显著小于霸王,但其根冠比较高,且在水分胁迫时,生物量、叶面积、叶数大幅度降低,对水分胁迫反应更敏感;5)同一水分梯度,柠条的WUEL较低,但δ13C值相对较高。 相似文献
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探析荒漠草原向灌丛转变过程土壤呼吸动态及其影响因素,对确定干旱半干旱生态系统碳“源”/“汇”状态具有重要意义。本研究以宁夏东部荒漠草原-灌丛镶嵌体为研究对象,选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地,开展各样地微生境(植丛与空斑)下土壤呼吸(Rs)及相关土壤性质研究,结果表明：随着荒漠草原向灌丛地转变,土壤呼吸日动态与季节动态呈上升趋势,季节动态在7月达到峰值(P<0.05),灌丛地显著高出荒漠草地42.4%;土壤温度为转变过程土壤呼吸日动态的主要影响因子,温度和水分共同影响(R2介于0.44～0.80)土壤呼吸季节动态;回归分析和主成分分析表明,土壤呼吸与全碳、全氮、微生物生物量碳、生物量氮、土壤有机碳呈显著负相关(P<0.01),与硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。综上,近30年灌丛转变过程促使土壤二氧化碳通量增加,加速荒漠草原有机碳养分消耗。 相似文献