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植物叶片的稳定碳同位素组成（δ13C）指示了其水分利用效率的高低，反映植物对干旱环境的适应能力。以民勤梭梭为试验材料，通过测定不同年代梭梭同化枝δ13C、解剖结构、含水量、叶绿素含量、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）含量和C、N、P、K含量等，分析梭梭同化枝δ13C随年代变化规律及其与解剖结构、生理指标之间关系。结果表明:1)梭梭同化枝δ13C值的变化范围在-0.156 5%～-0.138 5%，随着年代的增加，梭梭同化枝δ13C值呈先升高后降低再升高的趋势，在20世纪70年代出现峰值。2)除角质层和导管孔径，不同年代梭梭同化枝解剖结构指标差异显著（P＜0.05），变异系数变化范围为5.19%～21.53%；不同年代梭梭同化枝δ13C值与解剖结构各指标之间相关性均未达到显著水平（P＞0.05）。3)不同年代梭梭同化枝δ13C值与全氮含量呈显著负相关（P＜0.05）。以上研究结果表明，叶片δ13C值可以反映植物生长环境及本身水分的亏缺程度；N含量显著影响民勤不同年代梭梭同化枝δ13C值。 相似文献
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水分限制可能因全球气候变化加剧成为限制植物生产力的主要原因,因此,如何提高植物水分利用效率(WUE)是未来一个主要研究目标。WUE能够反映植物-土壤-大气之间的碳水循环的耦合状况,研究WUE有助于了解陆地生态系统碳水耦合机制。稳定性碳同位素技术已成为研究生态系统养分循环最有效的方法之一,也被利用到植物水分利用效率中。研究表明,植物叶片的稳定碳同位素比值(δ13C)是植物长期水分利用效率(WUE)的良好指标。本文综述了δ13C表征WUE的机制,植物δ13C和WUE的影响因子(包括:叶片结构性状、植物生理生态、气候因子、基因控制和遗传变异),分析了水分胁迫及酸沉降条件下植物的δ13C和WUE变化特征,并对全球气候变化下植物δ13C和WUE的研究进行了展望。指出气孔导度、比叶面积、叶片氮含量、细胞间CO2浓度和大气CO2浓度等因子可直接或间接作用植物的光合速率和蒸腾速率,从而引起WUE的变化。一般情况下,植物在干旱条件下具有更高的WUE和更低的δ13C,长期酸沉降下植物的气孔导度和光合作用均会下降,氮的输入可以通过改善水分利用效率来提高植物的生产力。建议为更清晰地认识全球气候变化,在利用稳定性同位素技术进行WUE研究过程中,需要突出数量性状基因座(QTL)、碳酸酐酶、水孔蛋白和光合羧化酶的大小亚基基因在遗传控制方面起到的关键作用,加强多时空尺度的关联研究,探索双重稳定同位素(δ13C、δ18O)概念模型的应用。 相似文献
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对民勤4种主要灌木植物叶片/同化枝δ13C测定,研究不同荒漠灌木植物叶片/同化枝δ13C差异及其季节变化,并探讨植物叶片/同化枝δ13C与气象因子之间的关系。结果表明:1）4种灌木植物叶片/同化枝δ13C值不同月份之间存在极显著差异（P＜0.01）,除梭梭外,其他3种植物δ13C值生长初期（5月）>生长中后期（6-10月）。4 种灌木植物叶片/同化枝δ13C值种间差异在5-10月都达到极显著水平（P＜0.01）,沙拐枣＞梭梭＞柠条锦鸡儿＞白刺。2）4种主要灌木植物叶片/同化枝δ13C值受到物种、月份、物种×月份的影响,均达到极显著水平(P＜0.01),但受物种的影响最大。3）4种灌木植物叶片/同化枝δ13C值与气象因子的关系因其物种而异;影响梭梭、沙拐枣、白刺、柠条锦鸡儿叶片/同化枝δ13C值的主要气象因子分别是平均气温、相对湿度、蒸发量。 相似文献
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林宇 《东北林业大学学报》2021,49(5):49-52,66
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). 相似文献
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稳定同位素在植物水分来源及利用效率研究中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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研究云南松不同恢复模式下的水分利用策略以探究植物合理的种间配置结构,为岩溶区脆弱生态环境的恢复提供重要的科学依据。通过测定云南松及混交群落内4种植物（清香木、香樟、滇青冈、锥连栎）的茎秆水和不同水源的氢氧同位素值,结合植物叶片碳同位素值,进而探究植物的水分利用策略。结果表明:1）岩溶地下水是喀斯特植物的稳定水源,云南松混交林中20~60 cm土壤层含水量显著高于纯林,旱雨季最大相差10.36%和15.19%,表明混交林内水分条件更好。2）云南松混交林相较于纯林,水源的利用比例季节波动小,旱季香樟与清香木加大了对岩溶地下水的利用比例18.1%、19.2%,降低了种间竞争,其深根提升上来的水分又可惠及云南松及浅根植物。3）与纯林中云南松相比,混交林中云南松叶片δ13C值季节变化小,表明水分利用效率相对稳定。云南松可以与清香木、香樟等阔叶树种混交种植,能够提高云南松的存活率,也减少植物群落在水源利用中的竞争。 相似文献
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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。 相似文献
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【目的】探究针叶树种对光合碳同化产物在器官-土壤中的分配规律。【方法】以粗枝云杉(Picea asperata)和四川红杉(Larix masteriana)5 a生幼苗为试验对象，通过盆栽实验，利用脉冲标记法对处于生长期的幼苗进行4次13C同位素脉冲标记，以期揭示粗枝云杉和四川红杉光合碳同化产物在器官-土壤中的分布规律。【结果】两种幼苗各器官和土壤δ13C值在标记前后均存在显著差异，且标记后13C富集量表现为：四川红杉>粗枝云杉。标记后四川红杉根、枝、叶和土壤的δ13C值范围分别为：25.33‰～171.64‰、36.68‰～206.84‰、79.40‰～230.91‰和-16.49‰～-11.28‰，具体表现为叶>枝>根>土壤；粗枝云杉根、枝、叶和土壤的δ13C值范围为-23.02‰～63.97‰、-23.72‰～18.52‰、-20.09‰～14.09‰和-20.27‰～-15.71‰，表现为根>叶>枝>土壤。【结论】基于 相似文献
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3个新引进黑杨无性系间水分利用效率差异性研究 总被引：2，自引：1，他引：1
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... 相似文献
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为探究岩溶湿地生态环境的营养状况及污染物来源,以贵州威宁草海岩溶湿地为例,通过对其不同水文期表层沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量分布及其稳定碳同位素(δ13C)、稳定氮同位素(δ15N)和C/N的分析,探讨了沉积物有机质的分布特征及来源。结果表明:草海湿地表层沉积物丰水期TOC、TN含量变化范围分别为3.75%~32.71%和0.39%~2.90%,平均值分别为14.34%和1.52%;枯水期TOC、TN含量变化范围分别为1.26%~34.11%和0.18%~2.49%,平均值分别为12.46%和1.12%;丰水期TOC、TN含量略高于枯水期,这与丰水期大量降雨带来的陆源输入有关,同时在空间分布上二者在两个水文期均表现为西南和湖心区域大于东部和西北区域。草海湿地表层沉积物丰水期δ13C、δ15N分布范围分别在-2.55%~-1.97%和0.03%~0.37%,平均值分别为-2.23%和0.24%;枯水期δ13C、δ15N分布范围分别在-2.75%~-1.96%和0.10%~0.46%,平均值分别为-2.35%和0.30%;其中δ13C的空间分布特征表现为东区较西区明显偏负,说明东区污染严重,这是由于东区毗邻县城,污染物来源复杂,沉水植物遭到破坏,使得湖泊自身生产力降低。通过端元混合模型对沉积物来源进行定性和半定量分析,结果表明:草海湿地表层沉积物有机质的主要来源为土壤有机质、浮游藻类及淡水水生植物,同时由于草海岩溶湿地具有较高的初级生产力,沉积物中有机质来自内源的贡献大于来自外源的输入。 相似文献
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【目的】探讨烟叶稳定碳同位素组成的受控因素,为烟草种植评价指标体系的完善及生态适应性机理研究提供新的理论依据。【方法】选取我国西南、东南、长江中上游和黄淮4个主要一级烟草种植区生理成熟期烟叶进行稳定碳同位素组成(δ~(13)C)分析。【结果】供试烟叶样本δ~(13)C值分布在-27.76‰～-25.39‰,平均值为-26.46‰。烟叶δ~(13)C值与经度呈显著负相关关系,经度每增加1°,烟叶δ~(13)C值减小0.09‰;与纬度呈二次抛物线关系。不同叶位烟叶δ~(13)C值具有显著差异,表现为上部叶片中部叶片下部叶片。4个种植区烟叶δ~(13)C值为西南种植区≈黄淮种植区长江中上游东南种植区。利用碳同位素对不同香型烟叶聚类结果表明,不同产地的清香甜香型和醇甜香型烤烟能够被明确聚类,而对焦甜焦香型、清甜蜜甜香型、焦甜醇甜香型和蜜甜香型4种香型烤烟没有明显的聚类效果。【结论】烟叶稳定碳同位素组成与经度呈负相关关系,与纬度呈二次抛物线关系,不同叶位烟叶稳定碳同位素组成不同,利用δ~(13)C值可以对清香甜香型和醇甜香型烤烟进行有效聚类。 相似文献
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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。 相似文献
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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. 相似文献
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牦牛肉中稳定同位素指纹特征及影响因素 总被引：4，自引：1，他引：3
【目的】分析牦牛肉中稳定碳、氮、氢同位素组成,以及它们受地域、牧草和饮水的影响,为其产地溯源及真伪鉴别提供技术支撑。【方法】从青海省海北、海南、玉树3个不同地域采集牦牛肉、牧草及水样品,利用GPS定位采样地的经度、纬度及海拔高度,利用元素-稳定同位素比率质谱仪（EA-IRMS）分析样品中稳定碳、氮、氢同位素比率。【结果】牦牛脱脂肌肉、粗脂肪中的δ13C平均值分别为（-23.99±0.25）‰和（-28.77±0.50）‰;脱脂肌肉中的δ15N和δ2H平均值分别为（4.04±0.91）‰和（-107.99±11.08）‰。牦牛肉中δ13C、δ15N值主要受其食用的牧草影响,地域对牦牛肉中的δ13C值也有一定的影响,即牦牛肉中δ13C值有随海拔的增加而增加的趋势。青海省海北、海南、玉树3个地区牧草和水中的δ2H值均有极显著差异,牧草中δ2H值由高到低的顺序依次为海南＞海北＞玉树,水中δ2H值由高到低的顺序依次为海北＞海南＞玉树。牦牛肌肉中δ2H值由高到低的顺序依次为海南＞海北＞玉树,与牧草中δ2H值的地域变化顺序一致。说明牦牛肉中的δ2H值与牧草、饮水密切相关,均有随海拔升高而降低的趋势,且牧草对牦牛组织中氢同位素组成的影响可能大于水的影响,但这还需要进一步研究证实。【结论】牦牛肉中稳定同位素指纹与高海拔地区的牧草、饮水、地形密切相关,具有独特的指纹特征。 相似文献
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《西北林学院学报》2014,(4)
以青藏高原地区各地分布的柠条(Caragana korshinskii)等20种灌木树种为试验材料在苗圃培育,通过测定其生物量、根冠比、叶片瞬时净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率及碳同位素组成δ13C,对比灌木树种间生物量分配和水分利用效率的差异,并综合评价灌木树种抗旱性。结果表明,灌木树种间各指标均有显著性差异(p0.05),取值范围分别为根冠比0.11~0.80、叶片蒸腾速率3.24~6.61 mmol·m-2·s-1、水分利用效率1.85~4.43μmol·mmol-1和δ13 C-26.09‰~-30.22‰。植物的抗旱适应机制主要包括叶片旱生形态型、节水型、高根冠比型和高水分利用效率型,不同属植物和同属不同种植物之间抗旱性均有明显差异,其中沙棘属植物总体抗旱性较差。此外,灌木抗旱性与原产地有一定的联系,其中青海地区灌木总体抗旱性优于西藏和甘肃地区。综合分析抗旱性生理指标发现,金露梅、蔷薇、尼泊尔锦鸡儿、三颗针和胡颓子抗旱性能较好,总体上属于低耗水、高生产效率、抗旱性强树种,在干旱地区造林时可以优先考虑。 相似文献
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于2020年8月份,选取安徽省旌德县国营蔡家桥林场中的马尾松(Pinus massoniana)次生林、湿地松(Pinus elliottii)人工林、杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,选择立地条件相似的林分,每个林型内随机设置3个20 m×20 m独立的重复样地(共9个样地);在每个样地的土壤剖面内采用多点混合取样法,在土层(h)013C))、稳定氮同位素原子分数(δ(15N));应用专业仪器及规范方法测定土壤含水率、pH、电导率、有机碳、全氮、全磷、有效氮、可溶性有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮。采用双因素方差分析法、杜凯氏真实显著性差异检验法(Tukey’s HSD)、普通最小二乘回归分析法、皮尔逊(Pearson)相关分析法、逐步多元回归法,分析次生林转化为人工林后(林型转... 相似文献
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本研究选取了华北土石山区四个海拔梯度（50 m、350 m、650 m和950 m）的栓皮栎和侧柏针阔混交林为研究对象,利用稳定碳同位素技术和叶片生理生态观测,分析针阔混交林水分利用效率和叶片生理生态变化适应海拔梯度变化的协同或权衡关系。研究结果表明：海拔每增加100 m,林地土壤含水量和叶片含水量均增加约1.5%,叶比面积和碳同位素比值分别降低约0.06～0.07 cm2/g和0.76～0.81‰,表明针阔林的水分利用效率随海拔梯度逐渐降低。栓皮栎和侧柏的光合速率随海拔呈先上升后降低趋势,并在650 m海拔处达到最大值,分别为4.57μmol·m-2·s-1,和7.73μmol·m-2·s-1。栓皮栎和侧柏均能通过调节水分利用效率和改变叶片生理生态协同适应海拔梯度变化,但在海拔梯度下,侧柏的叶片含水量、比叶面积低于栓皮栎,但侧柏的碳同位素比值和光合速率高于栓皮栎,说明栓皮栎对海拔梯度变化的适应更强性。研究结果为我国北方山区森林管护和生态可持续发展和提供理论依据。 相似文献
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为了验证氢氟酸(HF)处理是否可改变不同降解程度有机质的性质和结构,本研究配制不同浓度(0、2%、10%)HF对发酵前后的玉米秸秆进行酸洗处理,结合常用化学表征手段、分子生物标志物技术和稳定碳同位素比值,探究酸洗液和固体样品中有机质性质的变化。结果表明：发酵后玉米秸秆有机氮含量增加1.15～1.51倍,有机碳含量变化不明显,导致C/N显著降低,但是不同浓度HF处理后,有机碳和有机氮含量并没有明显改变;发酵前、后玉米秸秆中有机质的δ13C值分别是-12.83‰±0.25‰、-13.63‰±0.09‰,不同浓度HF处理发酵前和发酵后的玉米秸秆的δ13C基本不变;发酵前、后玉米秸秆固体中木质素总量分别为(18.81±7.44)、(12.01±1.75)mg·g-1,HF处理发酵后玉米秸秆中木质素的降解参数和来源参数不变。HF处理会导致部分溶解性有机质的流失,发酵后玉米秸秆中含氧官能团优先降解,部分溶出性木质素流失,但木质素的结构不会改变。 相似文献
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【目的】分析气候变化背景下庐山日本柳杉水分利用效率(WUE)的变化特征以及WUE与主要气候因子之间的关系,为科学评估庐山日本柳杉的碳水耦合关系提供理论支持。【方法】本研究采用树木年轮稳定碳同位素方法计算日本柳杉WUE,并选择平均气温(T)、降水量(W)、平均风速(Ws)、太阳辐射(Rs)、干旱指数(SPEI、SPI、WI)等气候变化相关指标,分析气候变化背景下庐山日本柳杉水分利用效率及其对气候变化的响应。【结果】(1)1969-2018年,庐山日本柳杉树轮δ13C值序列呈现下降趋势,变化区间为-23.09‰～-25.67‰,年平均-24.55‰;庐山日本柳杉WUE的年际值呈现上升趋势,变化区间为91.06～118.89μmol/mol,年平均102.37μmol/mol;(2)相关性分析表明：庐山日本柳杉WUE与上一年的7月、9-11月和当年的2-6月、9-11月的气温呈显著正相关系,与上年7-12月以及当年的1-12月风速均呈极显著负相关关系;而庐山日本柳杉WUE与各月太阳辐射、降水、SPEI、WI以及SPI未产生显著关系;(3)多元回归模型分析表明：庐山日本柳... 相似文献