中国北方农牧交错带C3草本植物δ13C与温度的关系及其对水分利用效率的指示

由于植物稳定碳同位素组成(δ¹³C)综合反映了植物光合过程中C、H₂O交换的信息,因而从理论上讲它可以作为植物长期水分利用效率的潜在指标,并揭示与植物生理生态过程相联系的一系列气候环境信息。通过对中国北方农牧交错带400 mm等降水样带上28个科的118种C3草本植物叶片δ¹³C值的测定,探讨了C3草本植物δ¹³C和水分利用效率(WUE)对环境温度梯度变化的响应以及气候环境因素对其产生的影响,揭示了样带控制植物δ¹³C变化的主要环境因子。结果显示: 在400 mm降水带上C3植物δ¹³C分布区间为-31.5‰ -23.0‰,平均值为-27.6‰,分布范围与黄土区干旱-半干旱区C3草本植物一致。整体C3植物δ¹³C随年均温度和夏季均温升高分别变重0.14‰/℃和0.27‰/℃,指示植物WUE随大气温度升高而增加。但这仅是一种表象,温度与植物碳同位素的这种关系实质上是温度升高导致的土壤相对湿度(或湿润指数)降低造成水分胁迫进而影响植物碳同位素分馏的结果,植物可利用的有效水分是本样带植物碳同位素分馏的控制因子。5种C3广适性植物δ¹³C均随温度升高而变重,但变化幅度不同,而且它们之间平均δ¹³C值有显著差异,表明不同物种的水分利用状况对温度的响应不同,说明不同物种有不同适应环境变化的策略。此外,本结果还显示不同寿命的草本植物δ¹³C值以及用碳同位素表征的WUE表现出多年生草本>2年生草本>1年生草本(可能与不同寿命草本植物的根系分布和吸水能力有关),这与Ehleringer等在沙漠地区研究的结果一致,而与湿润气候区的结果相反,表明不同寿命的草本植物δ¹³C值和WUE的变化可能与当地水分条件有关。     

控温条件下C3、C4草本植物碳同位素组成对温度的响应

采取人工控制实验,探讨了6种C3、C4草本植物在昼/夜温度指标为20/12℃!36/28℃的范围内植物碳同位素组成(δ13C)及其对温度变化的响应,并结合植物比叶面积(SLA)、胞间CO2浓度(ci)与环境CO2浓度(ca)的比值、碳同化率(净光合速率Pn/胞间CO2浓度ci)等光合生长指标对植物δ13C的影响进行了分析。结果表明:所有C3、C4植物样品的δ13C值分别变化在-28.3‰!-32.1‰和-14.4‰!-17.6‰之间;在C3植物中,油菜δ13C值分布范围最集中,位于-31.1‰!-32.1‰之间;C4植物中,谷子δ13C值分布范围最窄。在控制的温度范围内,3种C3植物的平均δ13C值随温度升高而显著变低,而C4植物δ13C平均值与温度呈先增大后减小的抛物型关系,但线性回归结果未达到显著水平(P0.05)。单个植物种的δ13C值对温度的响应不同,茄子、高粱的δ13C值与温度呈线性负相关,其它4种植物与温度均呈二次抛物线关系,这可能与不同植物种具有不同的光合最适温度以及植物δ13C分馏对温度变化的敏感程度不同有关。     

近70年来黄土高原典型植物δ13C值变化研究

 对黄土高原地区4种典型C3植物狼牙刺(Sophora viciifolia)、辽东栎(Quercus liaotungensis)、虎榛子(Ostryopsis davidiana)和酸枣(Zizyphus jujuba var. spinosa)样品稳定性碳同位素组分（δ13C）进行分析,研究了从20世纪30年代至今近70年中不同年代植物δ13C值的变化。结果表明,在近70年中,4种植物δ13C值变化范围为-25.05‰～-29.75‰,平均值为-27.04‰。4种植物叶片δ13C值均呈下降趋势,表明随气候环境变化,近70年4种植物的水分利用效率（WUE）均呈降低趋势。但不同植物叶片δ13C值下降幅度不同：狼牙刺和辽东栎叶片δ13C值下降非常明显,虎榛子叶片δ13C值下降也较明显,而酸枣叶片δ13C值下降不明显。4种植物δ13C值的降低率分别为14.65%、14.46%、11.99%和2.44%,说明不同植物对气候环境因子的敏感性不同,具有不同的适应环境变化的策略,酸枣是4种植物中耐旱能力较强,WUE较高的物种。     

不同生活型绿化植物叶片碳同位素组成的季节特征

通过测定北京地区不同生活型绿化植物叶片的碳同位素组成(δ13C值),从植物种和生活型两个方面研究植物水分利用效率的自然可变性。结果表明:所测定的75种植物(隶属于35科65属)的叶片的δ13C值变幅,春季为-30.7‰--23.4‰,夏季为-31.5‰--25.1‰,秋季为-31.4‰--23.9‰;落叶灌木种间差异不显著(p=0.114),而常绿乔木(p=0.005)、落叶乔木(p0.001)、常绿灌木(p=0.022)、草本植物(p0.001)和藤本植物(p=0.001)的种间差异显著或极显著;同一生活型植物叶片的δ13C季节差异显著,春季叶片的δ13C值显著大于夏秋两季(常绿乔木除外),不同生活型植物叶片的δ13C值在春、夏、秋3个季节差异都达到了极显著水平(春季p=0.001、夏季p0.001、秋季p0.001),且叶片的δ13C值表现出乔木树种灌木树种藤本植物草本植物、常绿植物落叶植物的规律。因此,植物种和生活型均会引起植物叶片δ13C值的变化,但δ13C受生活型变化的影响较大,表明不同生活型植物的水分利用效率具有明显差异。     

内陆黑河流域植物稳定碳同位素变化及其指示意义

对黑河流域山地、绿洲和荒漠区木本植物叶片或同化枝进行稳定碳同位素分析得出,山地植物稳定碳同位素比率(δ13C)在-23‰～-29‰之间,平均值为-26.3‰;绿洲植物在-26‰～-30‰之间,平均值为-27.2‰;荒漠植物在-23‰～-28‰和-12‰～-15‰两个范围,平均值分别为-26.0‰和-13.8‰,严酷生境植物δ13C 值较高.同种植物在不同生境下的δ13C值,也表现为较差生境高于较好生境.荒漠河岸林树种胡杨(Populus euphratica)柳树形叶的δ13C值低于杨树形叶.无论是山区还是荒漠区,随着海拔高度增加,有些植物稳定碳同位素辨别力(Δ)减小,有些变化不明显,青海云杉(Picea crassifolia)的△值随着海拔升高线性递减显著.研究得出,荒漠植被中高水分利用效率(WUE)的C4植物占有一定比例.严酷生境下植物WUE高于较好生境.胡杨长条形叶的WUE最低,圆形叶的最高,由幼苗时期的柳树形叶向杨树形叶的演变中WUE在提高.青海云杉为黑河上游山区环境变化的重要指示植物.同种植物过高的δ13C值指示着植物的衰退和生境的严重胁迫.植物适应干旱环境是沿着有利于提高水分利用效率的方向发展.     

树木叶片稳定碳同位素分馏对环境梯度的响应

除了自身的遗传因素外,植物对稳定碳同位素的分馏还受温度、水分状况、光照等多种环境因素的影响。通过对生长在中国北热带、亚热带和温带的13个气候区树木的稳定碳同位素分馏与环境要素的关系的研究得出,不同气候条件下树木叶片稳定碳同位素比率(δ13C)和稳定碳同位素分辨率(Δ)差异明显,分别在-23.759‰--33.914‰和14.581‰-24.354‰的范围内。且由南向北,δ13C值呈现逐渐加重的趋势、而Δ值逐渐减小。年均温度、相对湿度、降雨量及无霜期等与δ13C值呈显著负相关、与Δ值显著正相关;年均日照时数、气温年较差、蒸发量、纬度及海拔等与δ13C值呈显著正相关、而与Δ值显著负相关;而经度、年极端最高气温等与δ13C和Δ值的相关性较弱。δ13C和Δ值的变化幅度和趋势在年均温度、年较差、无霜期、活动积温分别达到约19℃、23℃、309d、6000℃出现转折,这些指标在此基础上继续增加反而使叶片δ13C值增大、Δ值减小。而当年均降雨量和相对湿度分别超过1105mm、75%以及蒸发量小于约1700mm后,δ13C和Δ值随之变化的幅度也变小。结果表明在亚热带和温带的分界线以南,水热条件均能满足植物正常生理活动的需要,环境条件的相对改变对植物生理活动及叶片稳定碳同位素分馏的影响较小;而在北方,干旱、低温等极端的外界环境条件加剧了对植物生长和生理指标的影响、造成了不同环境梯度下叶片稳定碳同位素分馏的差异。     

高寒草甸植物碳氮组成及其稳定同位素特征

采用稳定同位素质谱仪Isoprime100,对采自黄河源区典型高寒草甸和人工改良草地的主要植物进行了碳、氮组成及其稳定同位素丰富度测定,判断植物光合类型,探讨稳定碳氮同位素丰富度对草地植被演替的响应。结果表明:(1)研究区58种主要植物碳元素含量在28.64%~51.55%之间,氮元素含量介于0.89%~4.04%,δ13 C值变化范围介于-29.50‰~-24.69‰,δ15 N值介于-4.57‰~8.32‰。(2)不同样地植物碳含量的大小顺序为人工草地(45.54%)未退化草甸(43.18%)轻度退化草甸(42.18%)严重退化草甸(39.68%),氮元素含量顺序为未退化草甸(2.30%)人工草地(2.28%)轻度退化草甸(2.13%)严重退化草甸(2.10%),表明草甸退化会引起植物碳氮含量的降低。(3)未退化草甸、人工草地、轻度退化草甸和严重退化草甸的δ13 C值依次为-25.63‰、-26.57‰、-26.76‰和-27.91‰,δ15 N值依次为-0.63‰、0.32‰、2.76‰和0.26‰。研究认为,黄河源区高寒草甸和人工改良草地的58种主要植物均属C3植物,没有发现C4和景天酸代谢(CAM)植物,低的年均气温可能是制约该区C4植物分布的主要因素;植物δ13 C值随草地退化程度加剧而逐渐降低,但δ15 N值的变化无规律性趋势。     

中国暖温带落叶阔叶林中某些树种的13C自然丰度:δ13C值及其生态学意义

利用质谱分析仪对暖温带地区落叶阔叶林优势种稳定碳同位素的分析发现不同树种叶片的稳定碳同位素比率差别较大 ,大多数优势种叶片δ13C值在 -2 4.75 1‰± 0 .85 4‰～ -2 8.1 1 3‰± 1 .5 1 9‰之间。叶片的δ13C值可以分为 3个等级 , 级 ,叶片的 δ13C≥ -2 5 .5‰ , 级 ,叶片的 δ13C值在 -2 5 .5‰～ -2 7.5‰之间 , 级 ,叶片的 δ13C≤ -2 7.5‰ ,由于δ13C值在一定程度上能够反映植物的生理生态特性 ,这表明所研究的植物在生理生态特性方面也可以分为 3个类型。同时 ,由于植物的不同器官具有不同的生理生态特性 ,导致器官对 13C具有不同的分馏特性 ,也导致器官之间的δ13C值产生差异 ,分析结果显示树干、根和小枝的δ13C值一般要较叶片的δ13C值高 ,但不同树种又各具特点。生境的差异是影响稳定碳同位素比率的另一个重要原因 ,良好生境条件下生长的植物的δ13C值一般较生长在干旱瘠薄生境下的低。     

高山林线急尖长苞冷杉不同器官的稳定碳同位素组成分布特征

通过分析青藏高原东南部色季拉山林线物种急尖长苞冷杉不同年龄叶片、嫩枝、枝条、树干及根系的稳定碳同位素比值（6BC）及其空间分布特征,研究了植物光合作用后稳定碳同位素分馏及其影响因素．结果表明：植物不同器官δ^13C值差异显著（P〈0．001）,为树干（-24．19‰）〉枝条（-24．56‰）〉根部（-25．05‰）〉嫩枝（-25．12‰）〉叶片（-27．25‰）,说明从光合作用器官到非光合作用器官有明显的碳同位素分馏,且非光合作用器官之间也存在差异．随着急尖长苞冷杉叶片或嫩枝年龄的增加,叶片δ^13C值降低,而嫩枝δ^13C值升高（P〈0．01）．冠层上部叶片δ^13C值明显高于冠层下部（P〈0．01）,嫩枝δ^13C值则无显著性差异（P〉0．05）．远离树干2．5m的枝条δ^13C值有明显的高度变化（P〈0．01）,而离树干较近（1．5或0．5m）的枝条及树干在不同高度之间无差异（P〉0．05）．在同一冠层高度,随着与树干距离加大,枝条δ^13C值降低,且在中部和下部枝条尤为明显．说明林线地区冷杉光合作用后存在明显的碳同位素分馏;特定冠层高度树干与枝条生长所需的碳并不是全部来源于同高度的叶片光合作用合成的碳．     

色季拉山林线不同生活型植物稳定碳同位素组成特征

通过测定青藏高原东南部色季拉山林线处典型冷湿气候条件下植物叶片δ13C 值,从物种、生活型(常绿乔木、常绿灌木、落叶灌木及草本)两个水平研究该地区植物的水分利用策略是否存在明显的分异,进一步验证生活型能否用来划分林线地区极端环境条件下生理学特征(碳-水平衡)类似的不同植物类群.结果表明,所测定的隶属于18科、28属的31种植物叶片的δ13C值介于-30.24‰和-25.39‰之间,平均值为-27.68‰,表明色季拉山研究区内植物的碳固定均通过C3光合作用途径实现,没在C4植物的分布.常绿灌木黄杯杜鹃与海绵杜鹃δ13C值无显著性差异(P>0.05),落叶灌木西南桦楸、山生柳以及冰川茶藨子也无显著性差异(P>0.05).相反,不同生活型植物之间叶δ13C值差异显著(P<0.01),为常绿乔木(冷杉)(-27.27‰) > 常绿灌木(-27.56‰) > 落叶灌木(-27.93‰)= 草本(-27.91‰).本研究结果表明在色齐拉山高山林线地带,尽管水分相对充足,但不同生活型植被之间存在明显不同的稳定碳同位素分馏.同一生活型的叶δ13C值无显著差异,而不同生活型植物δ13C值差异显著,说明植物水分利用策略的变化主要是由于生活型的变化引起的,即不同生活型植物的叶δ13C值可综合反映不同功能类群植物的水分利用策略变化.     

Correlations Between Foliar Stable Carbon Isotope Composition and Environ-mental Factors in Desert Plant Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim.

Leaves of 407 individuals of Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim. collected from the major distribution areas were measured to investigate the distribution characteristics of the stable carbon isotope in this desert plant, as well as correlations between δ13C values and environmental factors. Results showed that δ13C values in R. soongorica ranged from-22.77‰. to-29.85‰. and that the mean δ13C value (-26.52‰)was higher than a previously reported δ13C value for a different desert ecosystem. This indicates that R.soongorica belongs to the C3 photosynthetic pathway and has higher water use efficiency than other species. The correlations between δ13C values and environmental factors demonstrated that the foliar δ13C values in R. soongorica increased significantly with decreasing mean annual precipitation and mean relative humidity, and decreased with decreasing duration of sunshine and evaporation. The spatial distribution trend of δ13C values in R. soongorica was not obvious and there was no significant correlation between the δ13C values and mean annual temperature. We conclude that different distribution trends in δ13C values for R. soongorica were likely caused by stomatal limitation rather than by nutrient-related changes in photosynthetic efficiency and that precipitation played an important role in the wide distribution range of R.soongorica. This pattern of δ13C values for R. soongorica reinforced that it is a super-xerophil in terms of its adaptive strategies to a desert environment.     

鬼箭锦鸡儿叶片和土壤碳稳定同位素特征及其影响因素

为探究高海拔地区的植物碳(C)循环过程与其生境的关系,以生长在高山地区的豆科灌木鬼箭锦鸡儿为研究对象,沿着横跨我国东西部山区的样带采集35个样点的鬼箭锦鸡儿叶片和土壤样品,分析了鬼箭锦鸡儿叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)、土壤δ¹³C、叶片和土壤δ¹³C差值(Δδ¹³C)在不同采样点的特征及其与气候因子、叶片和土壤元素的关系。结果表明:鬼箭锦鸡儿叶片δ¹³C的变化范围为-30.9‰～-27.1‰,平均值为-28.4‰,土壤δ¹³C的变化范围为-26.2‰～-23.2‰,平均值为-25.3‰,Δδ¹³C的变化范围为2.0‰～7.7‰,平均值为3.1‰;叶片δ¹³C显著低于土壤δ¹³C,且随着叶片δ¹³C增加,土壤δ¹³C先降低后升高;叶片δ¹³C与生长季均温和叶片C含量呈显著负相关,土壤δ¹³C与相对湿度和最暖月均温呈显著负相关,与土壤碳∶氮(C∶N)呈显著正相关,随土壤C含量的增加土壤δ¹³C先降低后升高,Δδ¹³C与叶片C含量、土壤C含量和土壤C∶N呈显著正相关;气候因子对叶片δ¹³C和Δδ¹³C具有直接影响,同时也通过对叶片和土壤元素的影响,间接导致叶片δ¹³C、土壤δ¹³C和Δδ¹³C的改变。高海拔地区的气候因子、叶片和土壤元素共同影响鬼箭锦鸡儿的C循环过程。     

Kangaroo tooth enamel oxygen and carbon isotope variation on a latitudinal transect in southern Australia: implications for palaeoenvironmental reconstruction

Tooth enamel apatite carbonate carbon and oxygen isotope ratios of modern kangaroos (Macropus spp.) collected on a 900-km latitudinal transect spanning a C₃–C₄ transition zone were analysed to create a reference set for palaeoenvironmental reconstruction in southern Australia. The carbon isotope composition of enamel carbonate reflects the proportional intake of C₃ and C₄ vegetation, and its oxygen isotope composition reflects that of ingested water. Tooth enamel forms incrementally, recording dietary and environmental changes during mineralisation. Analyses show only weak correlations between climate records and latitudinal changes in δ¹³C and δ¹⁸O. No species achieved the δ¹³C values (~?1.0 ‰) expected for 100 % C₄ grazing diets; kangaroos at low latitudes that are classified as feeding primarily on C₄ grasses (grazers) have δ¹³C of up to ?3.5 ‰. In these areas, δ¹³C below ?12 ‰ suggests a 100 % C₃ grass and/or leafy plant (browse) diet while animals from higher latitude have lower δ¹³C. Animals from semi-arid areas have δ¹⁸O of 34–40 ‰, while grazers from temperate areas have lower values (~28–30 ‰). Three patterns with implications for palaeoenvironmental reconstruction emerge: (1) all species in semi-arid areas regularly browse to supplement limited grass resources; (2) all species within an environmental zone have similar carbon and oxygen isotope compositions, meaning data from different kangaroo species can be pooled for palaeoenvironmental investigations; (3) relatively small regional environmental differences can be distinguished when δ¹³C and δ¹⁸O data are used together. These data demonstrate that diet–isotope and climate–isotope relationships should be evaluated in modern ecosystems before application to the regional fossil record.     

基于稳定同位素研究海州湾短吻红舌鳎的摄食生态

根据2018年春季和秋季在海州湾海域进行底拖网调查采集的样品,基于碳氮稳定同位素分析,对海州湾短吻红舌鳎的摄食生态进行研究。结果表明: 海州湾短吻红舌鳎的δ¹³C值平均值为(-17.79±1.00)‰,其范围在-20.75‰～-15.91‰;δ¹⁵N值平均值为(9.37±1.33)‰,其范围在5.98‰～12.02‰。Pearson相关分析表明,海州湾短吻红舌鳎δ¹³C值与体长呈显著负相关,δ¹⁵N值与体长呈显著正相关。根据δ¹⁵N值计算得出海州湾短吻红舌鳎的平均营养级为(3.43±0.97),且营养级与体长呈显著正相关。海州湾短吻红舌鳎摄食的饵料生物有鱼类、蟹类、虾类、软体动物、多毛类、浮游生物和颗粒有机物等,其中虾类的营养贡献率最高。秋季鱼类、蟹类、虾类对短吻红舌鳎的营养贡献率较春季有所增高。本研究将有助于揭示短吻红舌鳎在海州湾生态系统物质循环和能量流动中的地位和作用,为其资源保护和合理利用提供科学依据。     

沙棘属植物叶片碳稳定同位素含量与气候的关系

本试验以131个沙棘属植物种群为研究对象,通过测定其叶片碳稳定同位素(δ¹³C)值,分析了碳稳定同位素特征与环境因子之间的关系。结果表明: 沙棘属植物叶片的δ¹³C值介于-24.65‰～-29.11‰,平均值为-26.97‰,属于C3植物,叶片δ¹³C值变异系数为种内大于种间,表明环境因子是影响沙棘属植物叶片δ¹³C含量变化的主导因素。沙棘属植物叶片的δ¹³C值与经纬度的变化无显著相关,与海拔呈显著负相关。通过建立回归方程: δ¹³C(‰)=0.118VAP-0.007GST-0.000028RDA-20.721(R²=0.212,P<0.0001),说明影响沙棘属叶片δ¹³C值最主要的因素是水蒸气压(VAP)、生长季温度(GST)和太阳辐射(RDA)。研究结果可为沙棘属植物对全球气候变化的响应提供理论依据。     

Aerial decay influence on the stable oxygen and carbon isotope ratios in tree ring cellulose

Sub-fossil wood is often affected by the decaying process that introduces uncertainties in the measurement of oxygen and carbon stable isotope composition in cellulose. Although the cellulose stable isotopes are widely used as climatic proxies, our understanding of processes controlling their behavior is very limited. We present here a comparative study of stable oxygen and carbon isotope ratios in tree ring cellulose in decayed and non-decayed wood samples of Swiss stone pine (Pinus cembra) trees. The intra-ring stable isotope variability (around the circumference of a single ring) was between 0.1 and 0.5‰ for δ¹⁸O values and between 0.5 and 1.6‰ for δ¹³C values for both decayed and non-decayed wood. Observed intra-tree δ¹⁸O variability is less than that reported in the literature (0.5–1.5‰), however, for δ¹³C it is larger than the reported values (0.7–1.2‰). The inter-tree variability for non-decayed wood ranges between 1.1 and 2.3‰ for δ¹⁸O values, and between 2 and 4.7‰ for δ¹³C values. The inter-tree differences for δ¹⁸O values are similar to those reported in the literature (1–2‰ for oxygen and 1–3‰ for carbon) but are larger for δ¹³C values. We have found that the differences for δ¹⁸O and δ¹³C values between decayed and non-decayed wood are smaller than the variation among different trees from the same site, suggesting that the decayed wood can be used for isotopic paleoclimate research.     

中国北方气候干湿变化及干旱演变特征

利用中国北方15个省(区、市)320个气象站1960—2014年逐月降水量资料,运用标准化降水指数(SPI)、标准差和相关分析等方法,基于不同时间尺度,对近55年来中国北方及不同干湿区气候干湿时空变化特征进行分析,并从干旱站次比、干旱强度等方面分析了年际干旱的时空变化特征。结果表明:(1)1960—2014年中国北方地区整体呈变干趋势,年际干旱站次比和干旱强度在同步波动中均呈下降趋势。(2)1960—2014年北方地区春季和冬季呈湿润化趋势,冬季湿润化趋势最明显,夏季和秋季呈干旱化趋势,夏季干旱化趋势最显著,夏季降水对年干湿状况的变化起决定性作用。(3)湿润区和半湿润区有干旱化趋势,而干旱区和半干旱区均呈湿润化趋势发展;湿润区和半湿润区年际干旱站次比、干旱强度呈上升趋势,而干旱区和半干旱区则相反。(4)中国北方东部季风区的湿润区和半湿润区以及处于季风区和非季风区分界线两侧的半湿润区和半干旱区气候干湿变化均呈显著同步波动变化趋势,而中国北方东部季风区的湿润区和半湿润区与中国北方西部非季风区的干旱区气候干湿变化呈显著反向波动变化趋势,夏季具有同样的规律,而冬季和春季四大干湿区干湿变化具有较好的同步一致性。     

马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖 δ13C值对气象因子的响应

通过测定亚热带马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值的连日变化,及其对天气变化过程的响应,研究δ¹³C值对短期天气变化动态的响应特征。结果显示,春季马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C日均值分别介于-26.81‰到-26.49‰之间,以及-29.26‰到-27.47‰之间,平均值分别为(-26.58±0.12)‰和(-28.67±0.65)‰。进一步分析表明,马尾松树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值与取样之前第4天的太阳辐射、水气压亏缺、相对湿度和空气温度显著相关(P≤0.05),杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值取样之前第3天的太阳辐射、水气压亏缺和相对湿度显著相关(P≤0.05),但与空气温度的相关性不显著(P≤0.05)。在所测定的环境因子中,太阳辐射是影响马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值的首要因素。当天降水事件可能导致马尾松和杉木树干韧皮部水溶性糖δ¹³C值连日变化出现异常波动。马尾松和杉木韧皮部水溶性糖δ¹³C值可以敏感记录短期天气变化动态。     

Carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) stable isotope composition in plant and soil in Southern Patagonia's native forests

Stable isotope natural abundance measurements integrate across several biogeochemical processes in ecosystem N and C dynamics. Here, we report trends in natural isotope abundance (δ¹³C and δ¹⁵N in plant and soil) along a climosequence of 33 Nothofagus forest stands located within Patagonia, Southern Argentina. We measured 28 different abiotic variables (both climatic variables and soil properties) to characterize environmental conditions at each of the 33 sites. Foliar δ¹³C values ranged from ?35.4‰ to ?27.7‰, and correlated positively with foliar δ¹⁵N values, ranging from ?3.7‰ to 5.2‰. Soil δ¹³C and δ¹⁵N values reflected the isotopic trends of the foliar tissues and ranged from ?29.8‰ to ?25.3‰, and ?4.8‰ to 6.4‰, respectively, with no significant differences between Nothofagus species (Nothofagus pumilio, Nothofagus antarctica, Nothofagus betuloides). Principal component analysis and multiple regressions suggested that mainly water availability variables (mean annual precipitation), but not soil properties, explained between 42% and 79% of the variations in foliar and soil δ¹³C and δ¹⁵N natural abundance, which declined with increased moisture supply. We conclude that a decline in water use efficiency at wetter sites promotes both the depletion of heavy C and N isotopes in soil and plant biomass. Soil δ¹³C values were higher than those of the plant tissues and this difference increased as annual precipitation increased. No such differences were apparent when δ¹⁵N values in soil and plant were compared, which indicates that climatic differences contributed more to the overall C balance than to the overall N balance in these forest ecosystems.