叶片水H218O富集的研究进展

 植物叶片水H₂¹⁸O富集对大气中O₂和CO₂的¹⁸O收支有着重要影响。蒸腾作用使植物叶片水H₂¹⁸O富集, 而植物叶片水H₂¹⁸O富集的程度主 要受大气水汽δ¹⁸O和植物蒸腾水汽δ¹⁸O的影响。过去, 通过引入稳态假设(蒸腾δ¹⁸O等于茎水δ¹⁸O)得到Craig-Gordon模型的闭合形式, 或 将植物整个叶片水δ¹⁸O经过Péclet效应校正后得到植物叶片水δ¹⁸O的富集程度。然而, 在几分钟到几小时的短时间尺度上, 植物叶片蒸腾 δ¹⁸O是变化的, 稳态假设是无法满足的。最近成功地实现了对大气水汽δ¹⁸O和δD的原位连续观测, 观测精度(小时尺度)可达到甚至优于稳定 同位素质谱仪的观测精度。在非破坏性条件下, 高时间分辨率和连续的大气水汽δ¹⁸O和蒸腾δ¹⁸O的动态观测, 将提高植物叶片水H₂¹⁸O富集的 预测能力。该文综述了植物叶片水H₂¹⁸O富集的理论研究的新进展、研究焦点和观测方法所存在的问题, 旨在进一步加深理解植物叶片水H₂¹⁸O 富集的过程及其机制。     

植物叶片水稳定同位素研究进展

植物叶片水稳定同位素变化可以直接沟通植物叶片内部与外界的物质和能量联系,并能够反映植物生长周围的气候与生态信息.另外,植物叶片水作为参与水循环的一个重要环节,了解叶片水稳定同位素组成有助于揭示其在局地水体稳定同位素循环中的分配与贡献.概述了国内外叶片水稳定同位素研究现况;介绍了叶片水稳定氢、氧同位素在植物体中的分馏过程及形式(热力学平衡分馏、动力学分馏以及生化分馏)以及影响叶片水稳定同位素组成的气象和生态因子;阐述了叶片水稳定同位素修正的Craig-Gordon稳态模型、string-of-lakes模型、Péclet效应的稳态模型、非稳态效应的模型、Péclet效应的非稳态模型以及二维模型的构建与完善过程;最后讨论了植物叶片水稳定同位素研究存在的问题,并从叶片水稳定同位素与气象、生态因子的关系,叶片水蒸腾线的斜率和截距及过量氘的意义,模型适用性的验证以及叶片水稳定同位素在水文循环的应用等方面展望了研究方向.     

哈尼梯田景观格局对地表水δ18O海拔效应的影响

本研究以哈尼梯田文化景观遗产核心区的全福庄河小流域为对象,对在2015年5月—2016年4月间逐月采集的森林景观类型和梯田景观类型下12个样点的地表水样品进行氢氧稳定同位素组成和效应分析。结果表明: 1)在地表水氢氧稳定同位素组成上,森林斑块δ¹⁸O平均值小于梯田斑块,森林斑块δ¹⁸O随时间的变化幅度也小于梯田斑块;2)研究区地表水δ¹⁸O除8月和3月外,均具有显著的海拔效应,其一元线性回归方程为:δ¹⁸O=-0.012H+13.84(r=-0.83, n=12);3)地表水δ¹⁸O海拔梯度为-1.2‰·(100 m)^-1,但并不是受降水影响的“真”海拔梯度,而是森林斑块和梯田斑块间地表水δ¹⁸O景观梯度影响下的海拔梯度;4)在森林-梯田的景观格局组合下,森林斑块与梯田斑块间的地表水δ¹⁸O值差异增强了海拔效应。因此,当流域景观格局异质性强时,地表水稳定同位素效应会被强化或者出现完全相反的同位素效应。     

水分胁迫下苹果叶片的H2O2代谢

轻度水分胁迫下苹果叶片Pr迅速升高,CAT活性变化不大,NaHSO3处理能显著低叶内H2O2含量,表明光呼吸的加强促进了H2O2产生可能是叶内H2O2大量积累的主要原因;中度水分胁迫下叶片AsA含量的下降和ehler反应的增强都非常明显;DDTC和AsA处理都能有效降低叶内H2O2积累。但MV处理的作用不大,说明叶片H2O2主要来源于Mehler反应AsA降解造成叶片对H2O2清除能力的下降是其积累的根本原因;严重水分胁迫时,NaHSO3和DDTC都不能有效地减轻叶内H2O2积累,光呼吸和Mehler反应都可能不是H2O2的主要来源。     

基于多种同位素模型的侧柏林生态系统蒸散组分定量拆分

为了全面认识森林生态系统蒸散各组分及其对蒸散的贡献率在日尺度上的变化规律,本研究利用同位素稳态和非稳态假设理论结合水同位素分析仪系统,对生长季侧柏林生态系统蒸散各组分进行了定量拆分和比较.结果 表明:4个测定日(2016年8月5、8、10、11日)不同来源水体的18O都呈现表层土壤水氧同位素组成(δS)＞枝条水氧同位素...     

植物呼吸释放CO2碳同位素变化研究进展

稳定性碳同位素是研究碳循环的有效手段。植物呼吸释放CO_2的碳同位素(δ~(13)C_R)变化是研究植物或生态系统与大气碳交换的重要方法,并可以揭示植物的生理过程、碳分配方式及其对环境变化的响应。介绍了目前国内外关于植物δ~(13)C_R变化的研究概况,植物不同器官δ~(13)C_R值及其日变化幅度趋势一致:叶片根系树干/茎,不同功能群植物其呼吸释放CO_2碳同位素组成存在差异。但植物δ~(13)C_R值日变化与呼吸底物的相关性在不同的研究中结果并不一致。导致植物呼吸δ~(13)C_R发生变化的主要原因为光合同位素效应、呼吸底物的供给及呼吸代谢中间产物利用、碳代谢相关酶的活性、LEDR(light enhanced dark respiration)、植物的遗传特性及外部环境改变。目前国际上已有较多关于导致植物呼吸δ~(13)C_R发生变化原因的研究,但内在机制的研究尚未完善。该领域研究在国内鲜有报道,因此,亟需加强我国关于植物δ~(13)C_R短期变化及其潜在呼吸代谢机制的研究。     

二甲基联苯胺检测植物叶片中H2O2方法的改良

对原二甲基联苯胺(3,3-diaminobenzidine,DAB)为染色剂检测植物叶片H2O2的组织化学方法进行改良研究。结果表明,与原方法相比,改良后的方法主要是在染色后不用体积分数为95%乙醇脱色,而用2%戊二醛 4%多聚甲醛溶液对1cm2左右叶片片段进行固定,固定24h后用冰冻切片机切成12μm薄片,显微镜下观察并拍照。用改良DAB方法对玉米叶片进行观察,结果显示,在水分胁迫4h时,玉米叶片的主脉及叶肉细胞叶绿体上均可观察到H2O2的积累,而原DAB方法观察不到叶肉细胞叶绿体上的H2O2积累。进一步用CeCl3染色的细胞化学方法验证,其结果与改良后的组织化学方法研究结果一致。研究表明,改良后的组织化学方法优于原方法,而且对植物组织中H2O2的化学定位可靠。     

同位素富集-稀释法研究食性转变对鱼类不同组织N同位素转化率的影响

稳定同位素技术广泛地用于描绘生态系统中食物网的食物来源和营养级关系,但是消费者不同组织转化率的研究相对较少。通过锦鲤摄食人工添加15N蓝藻的食性转化实验,研究不同组织N同位素转化率的差异,探讨组织生长和代谢对同位素转化的相对贡献,为不同时间尺度的稳定同位素研究取样奠定基础。结果表明,通过42d的加富蓝藻饲喂,各组织的N稳定同位素发生显著变化。肝的δ15N为(19.3±1.4)‰,显著高于其它组织,其次为鱼鳍((15.6±1.0)‰)和血液((12.6±0.4)‰),肌肉的δ15N‰最低,为(9.9±0.7)‰。在随后的同位素稀释实验中,锦鲤的体重增加,相对生长速率为0.011d-1,鳍肉的转化率最快,达到11.4%/d,半衰期仅为6.1d,其次是血液和肝,肌肉的转化率最低,仅有3.8%/d,半衰期最长,为18.4d。代谢衰减指数c和-1不存在显著差异,表明锦鲤各组织的N同位素转化主要由组织生长引起。结论显示,同位素富集-稀释法可以有效评价鱼类食性转变对不同组织同位素转化的差异,鳍肉和血液同位素分析可以作为锦鲤食性转变快速追踪的手段。     

黑河中游春玉米叶片水δD和δ~(18)O的富集过程和影响因素

植物水的稳定同位素分馏过程是水在土壤-植物-大气连续体中循环的重要环节。以往研究由于叶片水18O同位素比值(δ~(18)O l,b)和氘(D)同位素比值(δDl,b)(合称δl,b)实测数量少只能作为模型验证数据,导致δl,b富集机制研究多集中于模型研究,缺乏基于野外试验条件的δl,b富集的控制机制研究。叶片水δDl,b和δ~(18)O l,b的富集程度(ΔDl,b和Δ18O l,b,合称Δl,b)通常表示为δl,b与茎秆水D同位素比值(δDx)和18O同位素比值(δ~(18)Ox)(合称δx)之差,即Δl,b=δl,b–δx。该研究以黑河中游沙漠绿洲春玉米(Zea mays)生态系统为研究对象,重点采集和分析了季节和日尺度δl,b和δx数据,配套开展了大气水汽δ~(18)O和δD(合称δv)等辅助变量的原位连续观测,探讨了季节和日尺度上的δl,b富集特征及其影响因素。结果表明:叶片水δl,b和Δl,b的季节变化趋势不明显,而受蒸腾作用影响表现出白天富集夜间贫化的单峰日变化特征。对于D来说,无论季节尺度上还是日尺度上,大气水汽δv和相对湿度是δDl,b和ΔDl,b的主要环境控制因素;而对于18O来说,无论季节尺度上还是日尺度上,相对湿度是δ~(18)O l,b和Δ18O l,b的主要环境控制因素。由于D和18O在热力学平衡分馏上有约8倍差异,直接分析叶片水ΔDl,b和Δ18Ol,b与影响因素的差异性,有助于理解叶片水δD和δ~(18)O富集过程以及对模型发展有一定的指导意义。