基于^(13)C同位素标记法探究连作对丹参生长及光合碳分配的影响

以1年龄盆栽丹参为研究对象,设置^(13)C脉冲标记处理与^(12)C正常处理,应用^(13)C脉冲标记法研究连作与非连作丹参光合碳分配规律,比较植株标记40 d后的形态学与理化指标差异,分析丹参地上部、根部以及根际土壤碳的^(13)C丰度、碳同位素比率、^(13)C原子百分比以及单位干重样品的^(13)C总量,以明确连作对丹参生长与光合作用的影响机理。结果表明,连作条件下,丹参各部分生物量与叶绿素含量明显下降,抗氧化酶活性升高;有效成分中的丹参酮Ⅰ、丹参酮Ⅱ_(A)、二氢丹参酮Ⅰ以及迷迭香酸含量均降低;连作显著影响^(13)C-光合碳分配比例,非连作丹参地上部、根部以及根际土壤中^(13)C-光合碳比率分别为27.14%、72.80%和0.06%,连作丹参为59.38%、40.59%和0.03%。综上,连作后,丹参生长发育与次生代谢受到明显影响;光合产物向地下部的转移能力降低,导致连作丹参根部生长发育受到明显抑制;丹参光合作用的强弱是反映丹参生长状况的重要指标。

应用13C同位素标记法区分羊草草原生态系统呼吸

草原生态系统呼吸在碳循环和气候变化过程中发挥重要作用,它包括土壤呼吸和地上部植物体呼吸,且不同的生态系统呼吸组分对于环境变化有不同的响应机制。为区分生态系统呼吸,探讨草原呼吸对温室气体排放的贡献,研究利用稳定同位素13C自然标记法和13C脉冲标记法,并结合静态箱-Keeling plot方法对内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统呼吸进行了区分,并分析比较2种方法的区分结果。结果表明:1)实验中13C自然标记样方和13C脉冲标记样方生境一致,两者土壤温度和土壤含水量无显著差异,13C自然标记法和13C脉冲标记法的区分结果具有可比性。2)对比自然标记法,脉冲标记法显著提高了生态系统呼吸、土壤呼吸和地上部植物呼吸的δ13C值(P<0.05)。3)13C自然标记法和13C脉冲标记法区分结果Fs/Feco(土壤呼吸通量/生态系统呼吸通量)在2011年分别是(75.2±4.3)%和(73.8±2.9)%,在2012年分别是(89.2±2.0)%和(89.1±1.4%)。统计分析结果表明,2种方法获得的区分结果无显著差异(2011:P=0.567;2012:P=0.674),表明自然状态下,羊草草原生态系统呼吸、地上部植物体呼吸和土壤呼吸之间的δ13C值差异足够用来区分生态系统呼吸,这一发现能够提高同位素标记法区分生态系统呼吸的效率,进而为生态系统碳循环过程的精细研究提供参考。