巴郎山刺叶高山栎叶片δ^(13)C对海拔高度的响应

在卧龙自然保护区,按海拔梯度选择了3个刺叶高山栎分布地点(2600、3050、3500m),对各研究地点刺叶高山栎进行了叶片δ13C、光合、CO2扩散导度、养分以及形态等参数的测量,以期揭示刺叶高山栎叶片δ13C随着海拔的变化规律及原因。结果表明:首先,随着海拔的升高,目标树种叶片δ13C随之增加,且海拔每升高1000m,δ13C增加2.0‰;其次,随着海拔升高,大气压强降低,因而导致的叶片扩散导度(包括气孔导度(gs)和叶肉细胞导度(gm))的降低是叶片δ13C随着海拔升高而升高的主要原因;同时,随着海拔升高而增加的比叶重(LMA)也在一定程度上促进了这种响应趋势;最后,叶片N含量随着海拔升高而更多被分配给非光合系统的趋势导致了羧化效率及光合速率的降低,进而抑制了刺叶高山栎叶片δ13C随着海拔升高而升高的趋势;此外,与单位面积氮含量(Narea)和单位重量氮含量(Nm ass)相比,光合氮利用效率(PNUE)可以更准确地反映植物叶片的氮含量与其吸收和固定大气CO2能力之间的关系,并对δ13C也有一定的指示作用。

白刺叶片形态变化对叶片δ^(13)C的影响

选取磴口、民勤唐古特白刺,敦煌东湖附近洪积扇中部、底部生长的泡泡刺为研究对象,通过叶片扫描与Image-Pro Plus6.0图像处理软件分析获得叶片形态参数(长、宽、周长和面积),应用同位素分析获得叶片δ13C值。结果表明:随着水分有效性的增加,白刺叶片面积具有增加趋势,叶片面积在增加过程中,叶片长、宽增幅具有非同步性;相同叶片宽度,生长于水分条件较好地区的唐古特白刺和泡泡刺叶片更长。虽然磴口、民勤及敦煌东湖附近洪积扇中部、底部水分环境存在较大的差异,但生长于这些区域的唐古特白刺及泡泡刺叶片δ13C值的差异不显著(P>0.05)。叶片周长/面积比是连接叶片形态变化与植物水分生理的重要因子;白刺叶面积增加过程中,叶片长度的优先增加有利于减缓周长/面积比的下降速率,从而使白刺保持较高的水分利用效率。

地下水埋深对塔里木河下游建群种植物叶片δ^(13)C值的影响

通过对塔里木河下游不同地下水埋深梯度下胡杨和柽柳叶片δ13 C值的测定,分析了地下水埋深变化对胡杨和柽柳的长期水分利用效率的影响,为塔里木河下游退化生态系统植被保育和恢复提供科学依据。研究结果表明,随着地下水埋深从2.4m增加到9.1m,胡杨叶片δ13 C值呈现出先升后降的趋势,且在9.1m处胡杨很可能是通过减少地上生物量的方式来适应加剧的干旱;而柽柳叶片δ13 C值则随着地下水埋深的增加而逐渐增加,其水分利用效率不断增加,且对地下水埋深变化的适应宽度也较大。对比同一地下水埋深下胡杨和柽柳叶片的δ13 C值发现,随着地下水埋深不断增加,胡杨的抗旱性比柽柳的弱;对比不同地下水埋深的植物叶片的δ13 C值发现,胡杨在不同的地下水埋深采取不同的策略适应干旱环境,而柽柳在不同的地下水埋深则通过增加水分利用效率来抵御加剧的干旱。

青藏高原不同生境中祁连圆柏叶片δ^(13)C变化及其与环境和树高的关系

以分布于青藏高原东北缘的优势乔木祁连圆柏为研究对象,分析了叶片δ13C值变化及其与树高、土壤含水量、降雨量和叶片碳氮含量的关系.研究结果表明:研究区祁连圆柏叶片δ13C值的变化范围为-28.58‰^-23.95‰,平均值为-25.66‰,变化幅度为4.63‰,而同一生境不同个体之间的变化幅度为2.69‰和2.93‰,说明祁连圆柏叶片δ13C值的变化是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果.叶片δ13C值与树高呈明显的负相关关系(p<0.01),并且这种关系不随采样位点的不同而改变;与叶片C和N含量不相关,而与土壤含水量和年平均降水量显著负相关(p<0.001).

夏玉米叶片δ^13C与叶重、水分利用效率及产量的关系研究

采用LSD法对夏玉米两品种(郑单958和鲁单981)及各水分处理间植株叶片δ13C进行方差分析,并将其与叶重、水分利用效率及产量间关系进行了定性分析,以期为改进旱地和节水农业栽培及选育抗性品种提供参考价值。研究发现:鲁单981较郑单958长势快、株高高、抗倒伏性差,但前者的产量却高于后者;两品种间植株叶片δ13C值差别不明显;不同作物品种相同水分处理间因遗传因素的影响导致其δ13C值有所差异,相同品种不同水分处理间也因环境因素的影响致使其δ13C值有所不同;两品种间植株叶片δ13C值与产量均表现出一致的负相关趋势,但与叶重、水分利用效率却均呈现出相反的相关趋势。其中,在与叶重的相关性中,郑单958表现出正相关性,而鲁单981表现出负相关性;在与水分利用效率的相关性中,郑单958呈负相关趋势,而鲁单981则呈正相关趋势。

北京城市绿化树种叶片碳同位素组成的季节变化及与土壤温湿度和气象因子的关系

城市绿化树种是城市生态系统的重要组成部分,为了探讨城市绿化树种水分利用效率的季节变化及其影响因素,本文对北京24个城市绿化树种(包括6个常绿针叶和18个落叶阔叶树种)叶片碳同位素组成(δ13C)的季节变化以及与土壤温湿度和气象因子的相关性进行了研究。结果表明:常绿树种叶片δ13C季节间差异不显著,春、夏和秋季的平均值都接近-25.9‰,在-27.0‰～-24.5‰间变化;落叶树种叶片δ13C季节间差异极显著(p=1.97×10-7<p=0.01),除国槐外夏季各树种叶片δ13C最低,平均为-27.095‰,而春季最高,为-25.638‰,秋季居中,为-26.291‰,且种间差异极显著(p=5.05×10-6<p=0.01),最大为-23.396‰(白腊春季),最小为-28.360‰(臭椿夏季),变幅达5‰;落叶树种叶片δ13C与土壤温湿度和气象因子的相关性明显高于常绿树种,达到显著水平,表明落叶树种的叶片δ13C更易受环境的影响,而常绿树种叶片δ13C主要受自身的生物学特性决定。叶片δ13C值春季>秋季>夏季,表明绿化树种水分利用效率(WUE)也为春季>秋季>夏季。研究发现:叶片δ13C与比叶面积(SLA)呈显著的负相关(落叶p=6.195×10-8<p=0.01;常绿p=0.002<p=0.01),因此,SLA可以在生产作为叶片δ13C简易代替指标来估计WUE。

红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征

叶片性状是决定植物光合能力和羧化能力的关键因素,研究叶片性状在海拔梯度上的变化特征是解释植物对于环境变化的适应策略的重要手段。以分布于红池坝(109°58'E,31°30'N)草地的5个常见物种红三叶(Trifolium pratense)、老鹳草(Geranium wilfordii)、紫菀(Aster tataricus)、火绒草(Leontopodium leontopodioides)和绣线菊(Spiraea prunifolia)为研究对象,分析了所有物种(n=56)和不同物种的叶片比叶重(LMA)、叶氮含量(单位面积氮含量Narea、单位重量氮含量Nmass)以及叶片δ13C含量沿海拔梯度(815—2545m)的变化趋势及叶片性状之间的关系。研究结果表明:所有物种样品(n=56)的比叶重(LMA)、Narea和δ13C含量沿海拔梯度的增加呈显著增加趋势;Nmass沿海拔梯度的变化趋势不明显;δ13C含量与LMA、Narea呈现极显著正相关关系;不同物种的叶片性状沿着海拔梯度的响应特征有所不同,绣线菊(S.prunifolia)和老鹳草(G.wilfordii)的叶片性状沿海拔梯度的分布规律与所有物种(n=56)样品分布规律一致,红三叶(T.pratense)、紫菀(A.tataricus)、火绒草(L.leontopodioides)的各叶片性状沿海拔梯度的分布特征有所不同。

芒果品种资源叶片碳稳定性同位素和比叶面积的差异

研究64份芒果品种资源叶片碳稳定性同位素(δ13C)和比叶面积(SLA)的差异。结果表明,芒果品种间叶片δ13C、SLA差异均显著。叶片δ13C的变化范围为-29.31‰～-26.50‰,平均值为-27.90‰,最高品种为桂热82,最低品种为粤西1号;叶片SLA的变化范围为57.16～132.61 cm2/g,平均值为97.67 cm2/g。δ13C和SLA之间相关性不显著。

海拔梯度对巴郎山奇花柳叶片δ^(13)C的影响

2010年在四川卧龙自然保护区选择海拔为2350、2700、3150和3530m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!13C值也随之显著增加,且海拔每升高1000m,!13C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!13C值随海拔升高,但不足以改变!13C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!13C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2700～3530m的光照作用可能更大.奇花柳的SLA随海拔无显著变化.

3个新引进黑杨无性系间水分利用效率差异性研究

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(WUEL)、瞬时水分利用效率(WUEi)、叶片碳同位素组成(δ13C)、光合速率(Pn)、气孔行为及其相互关系。结果显示:无性系间WUEL、WUEi、δ13C、Pn、气孔行为都存在明显的差异。说明在黑杨无性系间也存在水分利用效率的差异性。其中NE-19是各处理中表现最优的无性系,具有最高的WUEL、WUEi、δ13C、Pn,而气孔密度和气孔导度最低。分析表明,气孔密度和气孔导度是导致无性系间WUEL、WUEi、δ13C、Pn差异的主要原因。在充分供水条件下δ13C和WUEL相关性最好,但在胁迫处理下其相关性下降。因此,在水分充足的情况下δ13C可作为筛选高水分利用效率品系的可靠指标。ERECTA是第1种在拟南芥中被发现的可调控水分利用效率的基因,从黑杨中克隆并分析该基因,RT-PCR结果表明,ERECTA在黑杨中也具有相似的功能。

赤水河上游水源涵养树种的水分生理特征

以赤水河上游32个水源涵养树种为试验材料,研究其水分、光合等生理特征差异。结果表明:(1)叶片δ13 C值变幅为(-26.97‰)^(-31.72)‰,均值为(-29.44±1.19)‰,低于中国总体水平,与最大持水率、最大持水速率呈显著的指数函数关系(P<0.05),但与自然含水率无显著的相关关系;(2)叶片含水量为54.44%~80.46%,束缚水/自由水为0.02~10.07,蒸腾速率为0.06~1.30g/(cm2·h),水势为(-2.43)^(-14.74)MPa,相对水分亏缺为34.74%~69.03%,比叶面积为230.15~585.39cm2/g,干物质量为8.39~31.83;(3)光合特征表现为高光合低蒸腾高水分利用效率、低光合低蒸腾高水分利用效率、低光合高蒸腾低水分利用效率、低光合低蒸腾低水分利用效率和高光合高蒸腾低水分利用效率5种类型;(4)可将植物适应水分特征划分为高水分亏缺低自由水、高水势高束缚水、高干物质量低水分亏缺、高自由水低水势和高光合高蒸腾低水势5组适应功能群。

3种黑杨无性系水分利用效率差异性分析及相关ERECTA基因的克隆与表达

提高植物水分利用效率(WUE)是未来解决我国甚至世界干旱缺水的最重要手段之一。因此,培育和筛选高WUE的品系和品种意义重大。通过对3种在充分浇水处理下不同北美黑杨无性系WUE、叶片δ13C的差异分析,发现WUE在黑杨无性系之间也存在差异。ERECTA基因可以通过改变气孔密度来提高WUE。在欧美杨中克隆到了该基因(PdERECTA)。该基因序列长2844bp,编码948个氨基酸,并且具有保守的类受体蛋白激酶家族的膜外富含亮氨酸和胞内激酶区域。荧光定量表达分析证明该基因在ABA、盐、冷等胁迫处理下都被诱导表达。组织特异表达分析说明PdERECTA基因在顶端叶表达量最高,半成熟叶次之,成熟叶衰老叶和根中则无表达。

滇东南岩溶山地不同恢复模式云南松水分利用策略的差异

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。

桂西北喀斯特坡地典型生境不同植物叶片的碳同位素差异

通过测定7种典型植物的叶片δ13C值,比较了桂西北喀斯特坡地连片裸露石丛及其临近浅薄土层处植物叶片δ13C值及其季节性差异。结果表明:旱季(2008年11月、2009年3月)植物叶片δ13C值显著高于雨季(2009年7月)(P<0.05);旱季和雨季菜豆树、铁线莲、黄荆的δ13C值无显著差异(P>0.05),而盐肤木、红背山麻杆、蕨、肾蕨旱季显著高于雨季(P<0.05);季节性降雨差异对乔木类菜豆树、藤本类的铁线莲以及根系较深灌木叶片δ13C值的影响较小,而对浅根系草本植物、浅根灌木影响较大;旱季和雨季2种生境下菜豆树叶片δ13C值差异均不大,旱季和雨季连片裸岩生境的红背山麻杆和黄荆叶片δ13C值与临近浅薄土层生境值的差异虽不显著(P>0.05),但差异大于菜豆树,说明生境条件的差异对这2种灌木叶片δ13C值的影响较大。