中国北方干湿气候区C_3草本植物δ^(13)C值及其与湿润指数的关系

通过对中国北方C3草本植物稳定性碳同位素的测定以及有关该区植被碳同位素资料的收集,共获取了47个样点的地理位置、气候因子和325个植物样品的碳同位素数据;计算了中国北方不同气候分区的湿润指数,分析了C3草本植物δ13C值的空间特征以及与湿润指数等环境因子之间的关系。在所调查的范围内,中国北方地区C3草本植物δ13C值的分布区间为-29.9‰--25.4‰,平均值为-27.3‰。C3草本植物δ13C的平均值从半湿润地区到半干旱地区再到干旱地区显著变重;3个气候分区植物δ13C值的变化范围分别是-29.9‰--26.7‰(半湿润区)、-28.4‰--25.6‰(半干旱区)和-28.0‰--25.4‰(干旱区)。一元回归分析表明,各气候分区C3草本植物δ13C值与湿润指数的关系存在差异,在半干旱区、半湿润区和整个北方地区,C3草本植物δ13C值与湿润指数均呈显著线性负相关(P<0.05),随着湿润指数的增加,C3植物δ13C平均值均变轻,但下降幅度不同。而在北方干旱气候区内,C3草本植物δ13C与湿润指数呈显著正相关(P<0.05),湿润指数每升高0.1,植物δ13C平均值增加1.3‰。年均温度可能是决定该区内各样点湿润指数和C3植物对13C分馏能力差别的主要原因。

基于结构方程模型分析森林草原带草本物种丰富度对景观因子的响应

受损景观是由不同比例的植被斑块组成的镶嵌体,阐明植被斑块的景观结构特征对物种多样性的影响,有助于提高受损景观物种多样性保护。在塞罕坝自然保护区选取38个天然植被斑块,其中包括12个草地、11个灌木林和15个天然次生林。根据光合作用的不同途径将草本物种划分为C_3和C_4功能群。选取斑块面积、形状指数、隔离度指数及每个斑块500 m缓冲区内的森林和草地比例作为景观因子。通过结构方程模型探讨C_3、C_4草本物种丰富度与景观因子的相互关系。斑块面积(2.18—74.06 hm^2)与C_3、C_4草本及总物种丰富度分布格局均具有显著的正相关关系(P<0.05),且对C_3草本的影响最大;形状指数(1.06—3.11)、隔离度指数(33.51—327.65)对C_3、C_4草本及总物种丰富度影响不显著(P>0.05);C_3、C_4草本及总物种丰富度与毗邻斑块草地比例(4.20%—64.95%)呈正相关,而与森林比例(35.05%—95.80%)呈负相关。研究区斑块面积和毗邻斑块植被构成是影响C_3、C_4草本植物的主要因素。在破碎化景观中保存面积大的天然植被斑块及提高毗邻斑块草地比例是保护关键C_3、C_4草本植物物种的有效途径。

基于碳稳定同位素的滨岸草地生态系统土壤有机碳贡献研究

通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物(百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅)所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征,并利用稳定同位素混合模型,研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明:(1)土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中,平均含量分别为22.11、11.44、53.95 mg·kg^(-1);而深层土壤中则仅为15.57、7.07、19.47 mg·kg^(-1),远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关;(2)土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C_3植物δ^(13)C值随深度增大而增大、C_4植物δ^(13)C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ^(13)C值分别由表层土壤中的-25.24‰、-22.33‰变化为深层土壤中的-24.35‰、-23.27‰;(3)借助稳定同位素混合模型计算后发现:不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为12.19%、累积速率为62.79 g·m^(-2)·a^(-1);白花三叶草贡献率14.34%、累积速率为75.34 g·m^(-2)·a^(-1);高羊茅贡献率为35.95%、累积速率为181.84 g·m^(-2)·a^(-1);白茅贡献率为18.51%、累积速率为97.70 g·m-2·a-1。

典型滨岸草地生态系统碳稳定同位素组成及分布特征

通过测定上海市青浦区东风港百慕大、白花三叶草、高羊茅和白茅等4种典型滨岸草本植物各组织以及不同垂直深度土壤有机质δ^(13)C值,对滨岸草地生态系统的植物-土壤碳稳定同位素特征进行了分析.结果表明:白花三叶草、高羊茅属于C3植物,百慕大、白茅属于C4植物,其茎叶、凋落物和根系各组织间δ^(13)C值无显著差异.C3和C4植物样带表层土壤有机质δ^(13)C值随着土壤深度递增而呈现截然不同的变化特征,这与样带本底δ^(13)C值以及碳稳定同位素分馏效应有关,同时还受植物根系分布深度的影响.植物输入是土壤有机碳(SOC)的最主要来源,植物有机体δ^(13)C组成对土壤有机质δ^(13)C值有直接影响,植物各组分δ^(13)C值与土壤有机质δ^(13)C值均存在极显著相关.4种草本植物样带SOC含量与δ^(13)C值均呈极显著相关,其中,C3植物样带SOC含量与δ^(13)C值呈线性负相关,C4植物样带SOC含量与δ^(13)C值呈线性正相关.