环境因素对天目山柳杉树轮方位分布的影响

 应用方差分析、经验正交函数、合成分析,研究了天目山柳杉(Cryptomeria fortunei)树轮中 随方位的分布特征。应用相关分析探讨了这种分布特征的年际差异与环境因素的关系。结果表明：树轮 值有显著方位差异和年际变化,不同方位的差异可以用4个基本角分布型表示,其中一型表示各方位 C比多年平均值偏大,其中北（N）、西（W）、西南（SW）、南（S）较平均值偏大约0.5,而其余4个方位偏大不到0.2;二型各方位也较多年平均值偏大,但各方位差异不大,除N方位较小外,其余均在0.2～0.4之间。三型为各方位 较平均状况偏小,其中西北（NW）、东北（NE）方位约偏小0.4,其余方位偏小0.2～0.3。四型表现为NE、东（E）、东南（SE）与平均状况一致,西北（NW）方位较平均状况偏大约0.1,N方位偏小0.2,其余3个方位则偏小约0.3。而其年际变化既可用这4个角分布型的更替表示,也可以用第一、二主成分表示。 的第一主成分与前一年8～12月降水量负相关,与当年1～3月降水正相关。第二主成分与前一年8月至当年1月的6个月平均气温正相关。不同的角分布型与不同的气候状态相联系。一型出现的有利气候条件是：R8～12少、R1～3多、T3～7低并且T8～1高;二型出现的有利气候条件是：R8～12少、R1～3多、T3～7低并且T8～1低;三型出现的有利气候条件是：R8～12多、R1～3少、T3～7高并且T8～1高;四型出现的有利气候条件是：R8～12多、R1～3少、T3～7高并且T8～1低。可见角分布型的差异可能包含着环境变化的信息,因此同时利用树轮整体平均 值的序列和角分布型序列来重建历史气候,可以得到更多的历史气候变化信息。     

天目山柳杉树轮δ13C年序列差异

对天目山3株柳杉树轮δ¹³C年序列分别进行了测定,分析了柳杉树轮δ¹³C年序列变化的异同及其原因.结果表明,在1837～1982年的共同时段,3个树轮δ¹³C年序列彼此间相关系数为：r₁₂=0.47,r₁₃=0.65,r₂₃=0.52 (n=146),都通过了显著性水平α=0.001的信度检验.用多项式拟合法去除原δ¹³C年序列中的高频变化后,所得3个低频序列间高度正相关;原δ¹³C年序列与拟合序列的差值序列即高频序列间也显著正相关,相关系数均达到0.79～0.99,说明气候因素引起树轮δ¹³C年序列的高频变化及大气CO₂浓度引起的低频变化对不同的柳杉个体是共同的.3株树轮δ¹³C年序列间的差异主要是树木立地处局部环境条件的不同所造成的,但是局部环境条件所引起的树轮δ¹³C年序列间的个性差异对其共性变化影响较小.所以,3个树轮δ¹³C年序列间的个性差异,并不影响树轮δ¹³C年作为气候变化研究代用资料的适宜性及重建历史气候结果的可靠性与一致性.     

甘肃马衔山平车前叶片δ^13C的海拔和时间差异

以甘肃马衔山自然生长的平车前为材料,比较了不同海拔高度和不同月份下叶片δ＾１３Ｃ的变化结果表明,随海拔的升高,叶片δ＾１３Ｃ值增大,生长实期叶片δ１３Ｃ也高于生长后期叶片δ＾１３Ｃ值,并且叶片δ＾１３Ｃ具有年间差异。叶片δ＾１３Ｃ的这种变化也许与植物对环境的适应有关。     

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。     

中国东部亚热带地区树轮δ13C方位变化的谐波分析

对浙江天目山2株柳杉(Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr,分别简称为CF-1,CF-3)及南京紫金山8株马尾松(Pinus massoniana Lamb.,分别简称为PM-1-PM-4,PM-7-PM-10)树轮δ¹³C平均值方位序列及2株柳杉树轮δ¹³C方位平均值年序列进行了谐波分析。分析结果及相关性检验表明,树轮δ¹³C值的方位变化有很强的谐波特征。第1次谐波与第2次谐波分量的方差贡献率占原序列总方差的百分比,除PM-8与PM-10低于70%外,其余均在70％以上,其中,CF-1与PM-9分别达到了93%和96.5％。第1次与第2次(或第3次)谐波的拟合序列与原序列的相关性极高,相关系数均在0.8以上,都通过了0.05的显著性检验,而且,两次谐波的拟合度均比较高,均在75％以上,拟合效果较好。分析结果表明,用2π与π(PM-1与PM-7为2π/3)两个主要谐波周期就可以较好地拟合各树轮δ¹³C序列的方位变化。初相位值的计算结果显示,第1、2次谐波的初相位值存在明显差异,这表明:不同树体2次谐波振幅的峰值出现的方位区域不同,即以2π及以π(PM-1与PM-7为2π/3)为周期的树轮δ¹³C方位变化的极大值并不出现在固定方位区。所以,两次谐波叠加的结果使树轮δ¹³C极值出现的方位区域更复杂。对天目山2株柳杉树轮δ¹³C各方位均值年序列的分析结果表明,2树轮δ¹³C极值均存在明显的年际漂移,其极大值出现频率较高的方位随树木生长坡向而发生转移。两树轮相比,多数年份其δ¹³C的主极大值出现的方位区基本发生45°的方位转移。而主、次极大值叠加的结果却使δ¹³C极值出现的方位基本发生90°的转移,这种极值转移的方向及转移度数与2株树所在坡向的变化和坡向变化度数正好相一致。     

海拔梯度对巴郎山奇花柳叶片δ13C的影响

2010年在四川卧龙自然保护区选择海拔为2350、2700、3150和3530 m的4个分布地点,研究了巴郎山海拔梯度对奇花柳叶片13C、光合、CO2扩散导度、氮含量、光合氮利用效率( PNUE)和比叶面积(SLA)的影响.结果表明:随着海拔的升高,目标树种叶片氮含量(尤其是单位面积氮含量)及PNUE增加,叶片δ13C值也随之显著增加,且海拔每升高1000 m,δ13C增加1.4‰;CO2扩散导度(气孔导度和叶肉细胞导度)的增加,在一定程度上阻碍了叶片δ13C值随海拔升高,但不足以改变δ13C值随海拔升高的趋势;羧化能力是羧化位点与外界CO2分压比( Pc/Pa),甚至δ13C的限制因子.在海拔2350～2700m,奇花柳光合系统内部氮素分配主要受温度的影响,而2700～3530 m的光照作用可能更大.奇花柳的SLA随海拔无显著变化.     

玉米生长和光合作用对土壤呼吸δ13C的影响

在玉米盆栽试验期间,运用碱吸收法采集土壤呼吸样品,转化成碳酸钡后,运用质谱法测定其δ^13C值,以研究玉米生长和光合作用对土壤呼吸δ^13C值的影响。结果表明,在玉米生长下,土壤呼吸的δ^13C值随玉米生长时期而变化,变化在-14.57‰~-12.30‰之间,呈喇叭期〉成熟期〉开花期,而在裸土下,土壤呼吸的δ^13C值在-19.34‰~-19.13‰之间,不随时间发生显著变化。开花期土壤呼吸δ^13C值降低的主要原因是光合产物土壤输入的下降和根系活性的降低,成熟期玉米土壤呼吸δ^13C值的增加主要是由于衰老死亡根系的分解腐烂。玉米生长下,无论开花期还是成熟期,白天土壤呼吸的δ^13C值显著大于夜间;玉米植株遮光处理后,土壤呼吸的δ^13C值显著降低。该试验结果证明玉米生长和光合作用显著影响土壤呼吸的δ^13C值,在玉米生长期间,土壤呼吸主要来自于新近合成的光合产物。     

黑杨杂交无性系间叶片δ13C、长期水分利用效率和光合特性的研究

在温室中通过严格控水的方法,对4个不同水分处理下,12个黑杨杂交无性系间长期水分利用效率（WUEL）、δ^13C和光合参数（Gs、Tr、Pn、WUEL,Cj、Pmax、LSP、Ce）的差异进行了研究,并分析了无性系间WUEL和δ^13C差异与光合参数差异的相互关系。结果表明：不同水分处理下,δ^13C和Gs、Tr、Pn、WUEL、Cj差异极显著。随水分胁迫的加剧,δ^13C和WUEL增加,而Gs、Tr、Pn、Cj减少。同一水分处理下无性系间WUEL和δ^13C差异显著,Gs、Tr、Pn、WUEj、Cj差异极显著。无性系问WUEL和δ^13C的差异在4个水分处理下表现出一致性．即WUEL最优的是J2,其次为J6、J7、J8、J9,同时这些无性系的δ^13C较高。Gs是影响WUEj的关键因子,Gs低的无性系WUEj高。J2、J6、J7、J8、J9的净光合速率（Ps）和瞬时水分利用效率（WUEj）虽不是最高,但其最大净光合速率（Pmax）大,光饱和点（LSP）高,羧化效率（Ce）大,光合能力强。无性系间δ^13C和WUEL差异的主要影响因子是Gs和光合能力,J2、J6、J7、J8、J9都具有Gs低和光合能力强的特点。各水分处理下δ^13C与WUEL,均呈正相关,但由于水分引起的δ^13C差异远大于无性系间的差异,因此二者的相关性仅在充分供水条件下表现较好．相关系数为0．7077。     

中国东北样带草原区植物δ^13C值及水分利用效率对环境梯度的 …

测定了中国东北森林－草原样带草原区１５个常见植物种叶片的δ＾１３Ｃ值,并以此作为植物长期水分利用效率的指示值,研究了不同植物种的水分利用效率对年均降水量、年均在气温度和海拔高度等环境梯度变化的响应。结果表明：有相当一部分植物种的δ＾１３Ｃ植和水分利用效率均随年均降水量和年均温增加而呈不同程度的降低趋势（如羊草（Ｌｅｙｍｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｔｒｉｎ．）Ｔｚｖｅｌ．）、家榆（Ｕｌｍｕｓ ｐｕｍｉ     

黄土高原植被演替对土壤碳库及δ~(13)C的影响

采集宁夏云雾山草原植被演替阶段的土壤和植物样品,测定土壤容重(BD)、土壤含水量(WC)、土壤有机碳(SOC)含量、以及土壤和植物优势种稳定碳同位素组成(δ13C),并比较了它们之间的差异,分析其反映的环境信息。结果表明:在表层0~10 cm深度,灌木地SOC含量为71.7 g·kg-1,显著高于草地的54.6 g·kg-1;灌木地0~20 cm深度SOC含量占1 m深SOC含量的58.1%,而草地在0~40 cm深度的SOC含量占1 m深的34.1%;短期植被演替(约10 a)对土壤剖面0~20 cm层的δ13C值有显著影响,其中对0~10 cm层δ13C影响最大;草地演替为灌木地后δ13C偏负1.4‰,30 cm以下土壤δ13C值对短期植被变化不敏感;通过δ13C在C3植被的短期演替过程中的响应关系发现,δ13C值作为土壤碳库更替和碳循环的研究工具有很好的辨识力;灌木的δ13C值从叶子到根系存在明显差异,逐渐偏正,变化为2.2‰,草地为1.9‰;通过对0~40 cm深度植物根系δ13C值的测定发现,灌木地由表层的-28.15‰变为-26.11‰,偏正了2.04‰,草地根系δ13C值从表层的-27.08‰变为-27.57‰,偏负了0.49‰。     

云南西双版纳片断化热带雨林植物叶片δ^13Ｃ值的特点及其对水分利用效率的

通过测定西双版纳两个热带雨林类型中２２６个植物种叶片的δ^13Ｃ值,以其为植物水分利用效率的指示物,研究了本地区热带雨林植物叶片δ^13Ｃ值的特点及水分利用状况,比较了不同样线植物叶片δ^13Ｃ平均值以及不同生活型植物叶片δ^13Ｃ平均值的差异。研究发现：１．西双版纳地区热带雨林植物叶片δ^13Ｃ值的范围在－３．８６５％－－２．７６０％之间,与其他典型热带地区的研制结果相近,表明该地区具有世界其他典型热麻的特征;２．补蚌样地所有植物叶片δ^13Ｃ平均值低于城子样地,植物叶片δ^13Ｃ平均值在同一样地不同样线之间也存在显差异,表明水分状况和样线的方法位是样线之间存在差异的主要原因;３．常绿植物叶片的δ^13Ｃ值显低于落叶植物,乔木、灌木、草本和藤本植物叶片的δ^13Ｃ值之间也存在显差异,水分利用状况因此而不同。     

基于树轮δ13C值的北京山区油松水分利用效率

水分利用效率是深入研究森林生态系统水碳循环耦合关系的重要节点之一。北京山区生态系统是北京市的天然生态屏障,研究该地区植被水分利用效率动态及其对气候变化的响应,对于评估区域碳水耦合关系及研究植物对全球气候变化的响应具有重要意义。利用北京市密云县东部山区红门川流域的油松树轮δ~(13)C序列,分析了长期水分利用效率WUE的年际变化。结合密云站及上甸子站的气象数据资料分析结果表明:(1)自1952年至2014年,北京山区红门川流域油松树轮δ~(13)C值序列呈现上升趋势,变动区间为-23.41‰—-27.63‰,平均为-25.56‰;油松WUE的年际值呈现波动下降趋势,变动区间为5.77—16.53,平均值为9.6,平均每年下降0.175,20世纪80年代左右下降趋势最为显著,且之后维持在相对较低的水平,最低值(5.76)出现在1994年,最高值(16.53)出现在1976年,1964年至1980年期间WUE为研究时段内最高,平均值为13.0。由此可见,在过去几十年中,红门川流域油松林的水分利用效率持续降低,固碳能力下降。(2)油松WUE对气温变化响应较好,总体呈现显著负相关,其中与年均气温相关性指数为r~2=0.8248,P0.01,与生长季平均气温相关性指数r~2=0.6952。平均气温每升高0.1℃,油松WUE下降0.205。且平均气温较高的年份油松WUE下降率比低温年份的WUE升高率大,由此推断,气温上升对油松林生态系统水碳循环及耦合关系影响更为显著。(3)油松WUE随着降水量增加而提高,与降水存在一定的正相关关系,但并不显著;在降水量突然减少之后,油松的WUE值会随之上升,持续一段时期后有回落现象,说明WUE值具有一定保守性。(4)WUE对温度变化的响应较降水变化的响应更加敏感。温度的升高及降水的减少导致植物叶片气孔导度降低,进而影响了植物的固碳速率。     

集约化生产对农田土壤碳氮含量及δ13C和δ15N同位素丰度的影响

集约化生产下农田土壤碳、氮含量变化是衡量土壤肥力持久性的重要指标.对常规水稻-蚕豆轮作地、露地蔬菜地、3年塑料大棚地和10年以上塑料大棚地的土壤pH、电导率(EC)、土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量及δ13C和δ15N同位素丰度进行测定,研究了集约化生产程度对土壤特性的影响.结果表明:与水稻-蚕豆轮作地相比,露地蔬菜地、3年塑料大棚地和10年以上塑料大棚地0 ～20 cm耕层土壤pH分别降低1.1、0.8和0.7,而土壤EC分别是水稻-蚕豆轮作地的4.2、4.9和5.2倍;土壤碳、氮含量随塑料大棚地生产年限的增加总体上呈先增大后减小的趋势.与水稻-蚕豆轮作地相比,10年以上塑料大棚地0～20、20～40、40 ～60、60 ～ 80、80 ～ 100 cm土层的土壤SOC含量分别下降了54％、46％、60％、63％和59％,土壤TN含量分别下降了53％、53％、71％、82％和85％.农田集约化生产程度显著影响土壤SOC、TN含量和δ13C、δ15N丰度,土壤δ13C丰度与SOC含量呈显著负相关.土壤δ13C丰度可作为评价农田土壤碳循环受人为干扰强度的指标.     

5种绿化树种叶片比叶重、光合色素含量和δ~(13)C的开度与方位差异

受太阳活动的影响,树冠不同方位以及内外部的叶片接受到的光照存在差异,造成温度、湿度等小气候因子也存在差异。叶片的形态解剖结构和生理特性等会对外界环境条件的改变发生响应。为了更好地了解树木生长的局部小环境条件差异对树木生长的影响,该文选择国槐(Sophora japonica)、悬铃木(Platanus orientalis)、银杏(Ginkgo biloba)、榕树(Ficus mi-crocarpa)和黄葛榕(F.lacor)5种冠幅较大的树种,通过测定树冠内外部及4个方位上的比叶重(leaf mass per area,LMA)、叶绿素a(chlorophyll a,Chl a)、叶绿素b(chlorophyll b,Chl b)及类胡萝卜素(carotenoid,Car)的含量及碳稳定同位素比率(carbon isotope ratio,δ13C)等指标,研究叶片形态、生理指标等随树冠开度的变化以及方位差异。结果表明,叶片LMA和δ13C均随树冠开度增加而增大,光合色素含量则相反;叶片LMA和δ13C的方位变化则是南向西向北向东向,与叶片所接受到的光强变化规律一致,而光合色素含量的方位差异较复杂、且因树种而异,总的来说,以受光最弱的东向含量最高。上述结果表明,树冠外围和南向、西向的叶片由于接受到的光能较多、温度高、相对湿度小等,其叶片会增大单位面积的重量、减小气孔开度和光合色素含量,从而减少对光能的吸收,也使光合作用降低、δ13C增大,而不同方位光照对光合色素含量的影响机制较为复杂,这些都表明了叶片对周围小气候的形态和生理上的适应。     

水肥耦合效应对楸树苗木叶片δ~(13)C的影响

以楸树(Catalpa bungei)无性系004-1苗木为研究对象,采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计进行盆栽试验,通过测定6、7和8月份20个处理楸树苗木叶片碳同位素组成δ~(13)C、总氮含量和总磷含量,建立数学模型,分析土壤水分、施氮量和施磷量的主因子效应、单因素效应及其耦合效应对叶片δ~(13)C的影响,以及叶片碳同位素组成δ~(13)C与其总氮含量和总磷含量的关系。结果表明:(1)楸树苗木叶片δ~(13)C存在明显的月动态变化特征,总体上呈现出6月份高于7、8月份的趋势,20个处理苗木叶片δ~(13)C平均值(6~8月)变化范围介于-29.12‰~-26.60‰之间;(2)土壤水分对叶片δ~(13)C有显著负效应,施氮量对叶片δ~(13)C有显著正效应,并且施氮量主效应大于土壤水分主效应,但施磷量对叶片δ~(13)C无显著主效应;单因素效应分析表明,楸树苗木叶片δ~(13)C随土壤水分或施氮量的增加均呈先增加后减小的"抛物线型"关系;土壤水分×施N量对楸树苗木叶片δ~(13)C有显著耦合负效应,土壤水分和施氮量耦合效应图表明,叶片δ~(13)C随土壤水分降低、施氮量增加而逐渐增加;(3)6月、7月和8月份楸树苗木叶片δ~(13)C与其叶片总氮含量均呈显著正相关关系(P0.05;n=100),但叶片δ~(13)C与总磷含量无显著相关关系(P0.05;n=100)。研究认为,楸树苗木叶片碳同位素组成δ~(13)C随生长期表现出动态变化特征,它受到土壤水分、水氮耦合的显著负向影响,以及施氮量的显著正向影响,可以通过合理水肥配施措施大幅提高楸树苗木δ~(13)C。     

13C脉冲标记揭示放牧对高寒草甸同化碳分配的影响

放牧是人类对草地进行利用的重要方式之一, 放牧影响草地生态系统的结构和功能, 改变植物光合碳(C)分配, 进而改变土壤有机碳的储存。青藏高原的高寒草甸是世界上海拔最高的草地生态系统, 寒冷季节长等独特的环境特点使其具有高的土壤有机碳含量。为了揭示长期轻度放牧对植物光合碳分配及植物光合碳在各库之间运移的影响, 基于在青藏高原矮嵩草草甸开展的长期冬季轻度放牧和围栏封育实验, 利用 ¹³C示踪方法揭示了放牧对光合碳在植物地上、地下组织的分配以及光合碳在植物、土壤各碳库中的运移和滞留。研究结果发现, 在 ¹³C标记之后第30天, 冬季轻度放牧样地的植物地上部分内 ¹³C约占开始时 ¹³C含量的32%, 根和土壤中的 ¹³C约占22%, 植物地上部分呼吸中的 ¹³C量约占30%。在放牧和围封这两个不同处理中, 土壤中光合碳的滞留以及光合碳随土壤呼吸释放的速率存在显著差异。长期冬季轻度放牧促使植物将更多的光合碳输入到根和土壤碳库中。与围栏封育处理相比较, 放牧处理下的 ¹³C从植物地上部分输入到地下的速率较快, 通过土壤呼吸释放的速率也快, 而植物地上部分和植物地上部分呼吸中 ¹³C的量较低。另外, 高寒矮嵩草草甸土壤C储量在冬季轻度放牧和围栏封育处理下没有显著差异。我们的研究表明, 尽管冬季轻度放牧改变了植物光合碳分配在地上和地下碳库中的分配, 但是没有显著影响土壤碳库储量。     

环境因素对湖泊高等水生植物生长及分布的影响

综述了水质、底质、周丛生物,浮游生物等对湖泊水生高等植物生长的影响,指出:水生高等植物的恢复是湖泊生态功能恢复的关键;水生高等植物恢复,应在营造其合适生境的基础上,以自然恢复为主,人工恢复应遵循自然规律,优化群落结构;草食性鱼类对湖泊水生高等植物负面影响较大,应注意控制.     

干旱和遮荫对马尾松幼苗瞬时水分利用效率及δ13C的影响

水分利用是植物光合固碳的关键过程,其效率反映植物对胁迫环境的适应能力,δ¹³C作为反映植物长期水分利用效率的关键指标,对于揭示植物与环境长期作用的关系具有重要意义。本研究以马尾松幼苗为对象,通过土壤水分和光照条件控制,设置干旱(土壤水分为30%饱和含水量)、遮荫(光照强度为全光照的30%)及干旱+遮荫(土壤水分为30%饱和含水量和光照强度为全光照的30%)3种胁迫方式和对照(CK,土壤水分为70%饱和含水量和全光照),研究干旱和遮荫对马尾松瞬时水分利用效率和δ¹³C的影响。结果表明：干旱和干旱+遮荫处理分别使马尾松当年生叶的瞬时水分利用效率显著增加了67.96%和60.78%,遮荫对瞬时水分利用效率的影响不显著;当年生叶的δ¹³C在干旱处理下显著增加了14.35%,但在遮荫和干旱+遮荫处理下未发生明显改变;各处理对1年生叶δ¹³C的影响均不显著;表明瞬时和长期水分利用效率的变化不同步,且马尾松的水分利用效率对干旱的响应较早;在各处理下,各库器官中的δ¹³C均大于源叶,茎干和根中...     

锌对苹果果实膨大期叶片13C光合产物合成及向果实转移分配的影响

为了探究锌对叶片光合产物向果实转移分配的影响机理,为苹果果实发育关键时期通过补锌措施提高果实品质奠定理论基础,以8年生'寒富'/GM256/山定子为试材,采用13C同位素标记技术,研究苹果树叶片涂抹不同浓度锌(CK、Zn1、Zn2、 Zn3、 Zn4,分别代表浓度为0、0.1％、0.2％、0.3％和0.4％的ZnSO4...