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相似文献
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1.
荒漠植物叶片或同化枝δ13C值及水分利用效率研究   总被引:13,自引:0,他引:13  
温带荒漠植物长期生长在夏季炎热高温、冬季寒冷低温、长年干旱缺水的极端环境中,以其特有的形态学特征和生理功能来减少水分损失.为了探讨荒漠植物水分利用效率(WUE),为荒漠生态系统保育和退化植被恢复重建提供理论依据,运用稳定碳同位素技术和光合仪测定对比的方法,对河西走廊中段临泽绿洲北部荒漠中5种植物进行了全年生长期研究.结果表明荒漠植物月水分利用效率与年生长期平均水分利用效率的相关性在8月份最高,其方程式为WUEgpa= -1.8 + 1.98 WUEAug(P = 0.011,r =0.96);月稳定碳同位素比率(δ13C 或13 C/12C) (‰)与生长期平均WUE的相关性在8月和9月最大,可靠性最高,其方程式为WUE gpa= 4.7 + 0.0813 C/12Cmon(P=0.057,r=0.87).研究得出用稳定碳同位素比率指示温带荒漠植物的短期水分利用效率,随着叶片或同化枝成熟,越往生长后期,正相关性越高,直至霜降;用稳定碳同位素比率指示植物的长期水分利用效率,以8月下旬至9月下旬采样最好.梭梭和沙拐枣的水分利用效率显著高于其它荒漠植物,5种荒漠植物长期水分利用效率的排列顺序为梭梭>沙拐枣>柠条>花棒≈泡泡刺.  相似文献   

2.
稳定碳同位素测定水分利用效率——以决明子为例   总被引:1,自引:0,他引:1  
陈平  张劲松  孟平  何春霞  贾长荣  李建中 《生态学报》2014,34(19):5453-5459
通过称重法和稳定碳同位素方法对盆栽决明子生长不同时期不同部位(根、茎、叶)的碳同位素组成(δ13C)、碳同位素分辨率(Δ)和水分利用效率(WUE)进行了研究,并分析了它们之间的相关关系,结果表明:决明子不同部位δ13C值表现为根茎叶,Δ为根茎叶,不同时期方差分析显示只有根部差异显著,茎叶的δ13C值、碳同位素分辨率分别与水分利用效率呈显著的正相关和负相关关系。称重法得出的WUE和不同部位(根、茎、叶)碳同位素测定的水分利用效率(WUER、WUES、WUEL)有显著正线性相关,其中与WUEL相关系数最大为0.86,与WUES、WUER的相关系数分别为0.80和0.82。说明利用稳定碳同位素方法测定决明子水分利用效率具有可行性,尤其是利用叶片测定的水分利用效率得到更为可靠的结果。  相似文献   

3.
通过测定中国东部南北样带主要森林生态系统中10种优势植物(兴安落叶松、蒙古栎、水曲柳、紫椴、色木槭、红松、杉木、木荷、马尾松、锥栗)叶片的碳氮含量(Cmass、Nmass)、同位素丰度(δ13C、δ15N)以及光合响应曲线,分析了不同优势植物叶片的水分利用效率和氮素利用效率之间的差异及其相互关系.结果表明:不同生活型植物叶片的Nmass和δ15N差异显著,表现为阔叶植物>针叶植物,落叶植物>常绿植物;最大光合速率(Pnmax)表现为针叶植物>阔叶植物,落叶植物>常绿植物;植物叶片的瞬时水分利用效率(WUEi)和长期水分利用效率(WUE)均表现为阔叶植物>针叶植物,常绿植物>落叶植物;植物叶片的瞬时氮素利用效率(NUEi)和长期氮素利用效率(NUE)则表现出相反的规律,且常绿植物和落叶植物叶片的NUE差异显著;WUEi和WUE之间相关性不显著,而NUEi和NUE之间呈显著正相关.植物叶片的水分利用效率与氮素利用效率显著负相关.两种资源利用效率均受植物生活型的影响,并且存在一定的制约关系.  相似文献   

4.
内陆黑河流域植物稳定碳同位素变化及其指示意义   总被引:3,自引:0,他引:3  
苏培玺  严巧娣 《生态学报》2008,28(4):1616-1624
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.  相似文献   

5.
在模拟自然干旱的条件下,测定2个四倍体刺槐品种(K2、K3)和普通二倍体刺槐(K1)一年生组培苗的长期和瞬时水分利用效率(WUE)及其稳定碳同位素组成(δ13C),以探讨四倍体刺槐的抗旱机理.结果表明,K2、K3的长期水分利用效率(WUEL)在不同水分胁迫条件下都显著高于K1,它们在同等供水条件下比K1具有更大的生物量产出;3个材料叶片的瞬时水分利用效率(WUEI)均随干旱胁迫的加剧表现先升后降的趋势,且胁迫处理均高于适宜水分处理.随水分胁迫的加剧,各品种刺槐苗木叶片的δ13C显著升高;K2、K3的δ13C在各水分条件下均高于K1;各材料叶片的δ13C与其WUEL有良好的正相关性,可以作为筛选高WUE刺槐品种的指标.  相似文献   

6.
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。  相似文献   

7.
刘莹  李鹏  沈冰  冯朝红  刘琦  张祎 《生态学报》2017,37(9):3055-3064
本研究以黄土高原乡土草种白羊草(Bothriochloa ischaemum(L.)Keng.)为研究对象,采用盆栽控制实验,比较白羊草在3个水分处理(CK80%FC、MS60%FC和SS 40%FC)下的生物量积累和分配模式、瞬时水分利用效率(WUE)、不同部位(新叶、老叶、茎、细根、粗根)的稳定碳同位素组成(δ~(13)C)和碳同位素分辨率(Δ~(13)C)及其相互关系,以及干旱胁迫下影响水分利用效率的主导环境因子。结果表明:1)重度干旱胁迫显著降低植物整体生物量,显著增加根冠比和细根生物量比例;2)随着干旱胁迫加剧,白羊草各器官的δ~(13)C均呈上升趋势,Δ~(13)C呈减小趋势,SS处理不同器官δ~(13)C和Δ~(13)C没有显著差异,CK和MS处理的各器官δ~(13)C均值表现分别为细根粗根老叶新叶茎、细根新叶老叶粗根茎,CK和MS处理Δ~(13)C的值总体呈根叶茎。3)新叶的δ~(13)CNL和Δ~(13)CNL与WUE的相关系数均最大,说明利用稳定碳同位素方法测定白羊草水分利用效率具有可行性。4)不同水分处理的WUE的主导影响因子不同,CK、MS、SS水分处理WUE分别受到叶面温度、大气水汽压亏缺和空气温度的影响最大。为采用稳定碳同位素方法指示白羊草水分利用效率可行性及阐明植物的胁迫响应机制提供理论依据。  相似文献   

8.
选取准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘9个样地中的伊犁郁金香(Tulipa iliensis)自然居群,通过测定各居群中伊犁郁金香的稳定碳同位素组成(δ^13C)、叶片和土壤中全氮、全磷、全钾以及水分含量,分析伊犁郁金香δ^13C值与上述因子之间的相互关系。结果表明:不同生境间伊犁郁金香δ^13C值差异不显著,水分利用方式可能受其基因型的控制而较为保守,同时在一定程度上也受生长环境中环境因子变化的影响,因而会有小的变幅:除了土壤中全钾含量之外,伊犁郁金香的叶片全氮、全磷、全钾、叶片水分含量以及土壤全氮、全磷和土壤水分含量在不同生境间均存在显著差异;其中伊犁郁金香叶片和土壤中的全氮含量与δ^13C值呈显著正相关:随着该植物叶片和土壤中水分含量的下降,伊犁郁金香δ^13C值显著增大,水分利用效率(WUE)明显提高。说明伊犁郁金香δ^13C值是植物的遗传学因子和环境因子共同作用的结果,其叶片及土壤中的氮素含量和有效水分含量是影响伊犁郁金香δ^13C值的关键因子。  相似文献   

9.
以贡嘎山常绿落叶阔叶混交林5种主要树种为研究对象,分析其叶片比叶面积(SLA)、叶干重(LDW)、碳(C)、氮(N)、磷(P)含量、同位素丰度(δ13C、δ15N)等叶属性特征,阐明常绿落叶阔叶混交林主要物种叶片性状的差异以及各种性状之间的相关关系,揭示主要树种叶片的水分和养分利用效率之间的关系以及这种关系对该群落中主要树种共存的影响机制。结果表明:贡嘎山常绿落叶阔叶混交林常绿树种与落叶树种比叶面积存在显著差异,叶片C含量与N、P含量呈显著负相关,N含量和P含量呈显著正相关;SLA与N含量、N∶P呈显著正相关关系,与δ13C、C含量、C∶N呈显著负相关关系,而与P相关性不显著;叶片δ13C与C∶N相关性不显著;SLA较高的叶片具有较高的叶片N含量,较低的叶C含量、氮素利用效率(NUE)和水分利用效率(WUE);叶片的WUE和NUE之间不存在权衡关系,未采用水氮耦合的权衡机制以适应潮湿多雨的环境;孑遗植物康定木兰(Indigofera souliei)和连香树(Cercidiphyllum japonicum)均采用异于非孑遗物种的养分利用策略,形成生态位的分化而共存于群落。  相似文献   

10.
近70年来黄土高原典型植物δ13C值变化研究   总被引:11,自引:0,他引:11       下载免费PDF全文
 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。  相似文献   

11.
沿土壤水分梯度黄囊苔草碳同位素组成及其适应策略的变化   总被引:12,自引:1,他引:11  
 选取了内蒙古锡林河流域6个水分条件不同的典型植物群落,测定了各群落中黄囊苔草 (Carex korshinskyi) 叶片δ13C值、叶片含水量(LWC)及其种群特征的变化。结果表明:1)不同生境下,黄囊苔草叶片的碳同位素组成发生明显变化(变幅为1.8‰)。沿土壤水分梯度,随着土壤含水量的降低,黄囊苔草叶片δ13C值显著增大,水分利用方式更加保守。2)虽然不同生境下,黄囊苔草叶片含水量变化不大,但其叶片δ13C值与LWC表现出显著的负相关关系(p=0.051)。这表明黄囊苔草水分利用效率对其叶片水分状况变化的反应非常敏感。3)在不同生境下,黄囊苔草种群的植株高度、密度、地上生物量及其在群落中的出现频度明显不同。具有较高δ13C值的黄囊苔草种群在群落中出现的频度和地上生物量所占比例都显著增加。以上结果表明,生长在不同生境下的黄囊苔草种群能够通过改变其水分利用效率适应不同的土壤水分状况,使其在植物群落中表现出更强的竞争能力和生态适应性。  相似文献   

12.
Variation in the stable carbon and oxygen isotope composition (δ(13) C, Δ(18) O) of co-occurring plant species may reflect the functional diversity of water use strategies present in natural plant communities. We investigated the patterns of water use among 10 coexisting plant species representing diverse taxonomic groups and life forms in semiarid southeast Spain by measuring their leaf δ(13) C and Δ(18) O, the oxygen isotope ratio of stem water and leaf gas exchange rates. Across species, Δ(18) O was tightly negatively correlated with stomatal conductance (g(s) ), whereas δ(13) C was positively correlated with intrinsic water use efficiency (WUE(i) ). Broad interspecific variation in Δ(18) O, δ(13) C and WUE(i) was largely determined by differences in g(s) , as indicated by a strong positive correlation between leaf δ(13) C and Δ(18) O across species The 10 co-occurring species segregated along a continuous ecophysiological gradient defined by their leaf δ(13) C and Δ(18) O, thus revealing a wide spectrum of stomatal regulation intensity and contrasting water use strategies ranging from 'profligate/opportunistic' (high g(s) , low WUE(i) ) to 'conservative' (low g(s) , high WUE(i) ). Coexisting species maintained their relative isotopic rankings in 2?yr with contrasting rainfall, suggesting the existence of species-specific 'isotopic niches' that reflect ecophysiological niche segregation in dryland plant communities.  相似文献   

13.
The effect of summer climate on leaf carbon isotope composition (δ13C) of the major roadside tree species Prunus × yedoensis (P. yedoensis) was investigated in Kyoto city, Japan, to explore the implications for alterations in urban environments. Temperature and the vapor pressure deficit were higher at sites of higher traffic volumes, possibly affected by a heat island effect. The leaf δ13C of P. yedoensis trees was affected strongly by leaf carbon isotope discrimination (Δ), with much less effect of δ13C on atmospheric CO2. Leaf Δ values in the summer were smaller at sites of higher traffic volumes with high atmospheric temperatures, suggesting a higher long-term water use efficiency (WUE) at these sites. Gas exchange measurements of P. yedoensis leaves indeed suggested a higher intrinsic WUE at sites of higher traffic volumes with high atmospheric temperatures. These results suggest that leaf Δ is related to the response of WUE to summer climates, and that leaf δ13C in urban areas is a useful tracer for understanding the influences of urban environments on plant photosynthetic processes.  相似文献   

14.
15.
不同生境间红树科植物水分利用效率的比较研究   总被引:16,自引:0,他引:16       下载免费PDF全文
 通过测定采自4个地区(海南、厦门、北海和西双版纳)的红树科6个属共9种植物,包括竹节树(Carallia brachiata)、锯叶竹节树(C. diphopetala)、山红树(Pellacalyx yunnanensis)、红树(Rhizophora apiculata)、红海榄(R. stylosa)、海莲(Bruguiera sexangula)、木榄(B. gymnorhiza)、秋茄(Kandelia candel)和角果木(Ceriops tagal)的叶片碳同位素比值(δ13C),比较了不同地区分布的红树科植物(尤其是内陆生长的和沿海生长的红树科植物之间)、同一地区分布不同种红树科植物间以及不同季节红树科植物δ13C值及其所反映的胞间CO2浓度和水分利用效率的差异。研究结果表明,红树科植物叶片的δ13C变化在-32‰~-26‰之间,大部分种类在两个生长季之间(春季和秋季)没有明显的差异,而内陆和沿海分布的红树科植物有着显著不同的δ13C值,以海水中生长的红树科植物δ13C值较高。此外,在海水中生长的红树科植物以北海地区分布的为最高,而在厦门和海南之间则较少有显著性的差异。从所取得的结果来看,植物δ13C值之间的差异可能有遗传学的基础,但环境的影响也起很大的作用。  相似文献   

16.
The efficiency of water use to produce biomass is a key trait in designing sustainable bioenergy‐devoted systems. We characterized variations in the carbon isotope composition (δ13C) of leaves, current year wood and holocellulose (as proxies for water use efficiency, WUE) among six poplar genotypes in a short‐rotation plantation. Values of δ13Cwood and δ13Cholocellulose were tightly and positively correlated, but the offset varied significantly among genotypes (0.79–1.01‰). Leaf phenology was strongly correlated with δ13C, and genotypes with a longer growing season showed a higher WUE. In contrast, traits related to growth and carbon uptake were poorly linked to δ13C. Trees growing on former pasture with higher N‐availability displayed higher δ13C as compared with trees growing on former cropland. The positive relationships between δ13Cleaf and leaf N suggested that spatial variations in WUE over the plantation were mainly driven by an N‐related effect on photosynthetic capacities. The very coherent genotype ranking obtained with δ13C in the different tree compartments has some practical outreach. Because WUE remains largely uncoupled from growth in poplar plantations, there is potential to identify genotypes with satisfactory growth and higher WUE.  相似文献   

17.
Leaf intrinsic water-use efficiency (WUE), the ratio of photosynthetic rate to stomatal conductance (A/g(s) ), is a key plant trait linking terrestrial carbon and water cycles. A rapid, integrative proxy for A/g(s) is of benefit to crop breeding programmes aiming to improve WUE, but also for ecologists interested in plant carbon-water balance in natural systems. We hypothesize that the carbon isotope composition of leaf-respired CO(2) (δ(13) C(Rl) ), two hours after leaves are transferred to the dark, records photosynthetic carbon isotope discrimination and so provides a proxy for A/g(s) . To test this hypothesis, δ(13) C(Rl) was measured in four barley cultivars grown in the field at two levels of water availability and compared to leaf-level gas exchange (the ratio of leaf intercellular to ambient CO(2) partial pressure, C(i) /C(a) , and A/g(s) ). Leaf-respired CO(2) was more (13) C-depleted in plants grown at higher water availability, varied between days as environmental conditions changed, and was significantly different between cultivars. A strong relationship between δ(13) C(Rl) and δ(13) C of sucrose was observed. δ(13) C(Rl) was converted into apparent photosynthetic discrimination (Δ(13) C(Rl) ) revealing strong relationships between Δ(13) C(Rl) and C(i) /C(a) and A/g(s) during the vegetative stage of growth. We therefore conclude that δ(13) C(Rl) may provide a rapid, integrative proxy for A/g(s) in barley.  相似文献   

18.
喀斯特季节性雨林植物叶片碳同位素组成及水分利用效率   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究喀斯特季节性雨林不同生境代表性树种及同一树种不同生境下叶片δ13C值及水分利用效率(WUE),丰富喀斯特季节性雨林物种生态位分化及物种共存理论,可为喀斯特地区石漠化治理树种选择及配置提供参考.结果表明: 喀斯特季节性雨林树种叶片δ13C值的范围为-34.13‰~-29.69‰,平均值为(-31.40±1.19)‰,WUE的范围为9.08~58.76 μmol·mol-1,均值为41.79 μmol·mol-1,低于更高纬度的亚热带和暖温带森林,但高于更低纬度的热带雨林和同一纬度的非喀斯特季节性雨林;从洼地到山顶,随着干旱指数的增加,不同生境代表性树种的水分利用效率逐渐增大;同一树种δ13C值和WUE也是从洼地到山顶逐渐增高.树种水分利用效率除了与气候等因子相关外,还与植物所处生境的地质背景、水分可利用性相关.同一气候条件下,喀斯特区植物的水分利用效率要高于非喀斯特区、干旱生境植物的水分利用效率高于湿润生境,说明不同的水分利用效率是喀斯特地区植物适应不同生境、实现多物种共存的策略之一.  相似文献   

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