叶片是植物光合作用和物质生产的主要器官, 也是植物与大气环境水气交换的主要器官。同时, 叶片也是植物营养反应的最敏感器官, 其营养动态变化可反馈植物养分的丰缺状况。植物叶片通过光合作用固定大气中的CO2 合成自身有机质的过程中, 由于优先吸收12 CO2 发生碳同位素(13 C和12 C)分馏。C3 植物的碳同位素分馏与叶片胞间CO2 浓度和大气CO2 浓度的比值(C i /C a )具有明显的线性正相关关系, 而C i /C a 受光合速率和气孔导度的影响, 因此, 植物的稳定碳同位素组成(碳稳定同位素比值(δ 13 C))与植物光合和蒸腾等生理过程有密切的关系(Farquhar et al ., 1989 )。植物碳同位素分馏除了受自身遗传因素影响外, 还受到外界环境状况, 如水分、养分、盐度、温度、海拔等的影响(Cernusak et al ., 2013 )。因此, 植物δ 13 C能够记录与植物生长过程相关联的一系列环境变化的信息, 可以作为环境变化的指示参数, 被广泛地应用于植物生理生态过程对环境变化响应的研究(刘贤赵等, 2014 )。
植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 )。叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 )。而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 )。因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义。理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 )。目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道。
天津芦苇沼泽是滨海地区生物多样性极为丰富的地区, 也是东亚澳大利亚候鸟迁徙的必经之地(Barter et al ., 2001 ) , 在维持生物多样性等方面有着其他生态系统不可替代的作用。然而近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 水体富营养化、水体咸化, 以及水资源匮乏已成为典型的水环境问题(李军等, 2010 ; Wu et al ., 2011 ; Xue et al ., 2014 ), 显著影响天津湿地生态系统, 成为芦苇沼泽湿地退化的主要原因。目前, 天津水体氮营养负荷和咸化对芦苇沼泽植被生理生态的影响鲜见报道。了解天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征, 并分析其环境影响因素, 有利于理解当前环境压力下天津芦苇湿地的植物生理生态响应机制, 找到影响湿地退化的主要因素, 对于理解天津芦苇湿地的退化机理有极为重要的指导意义。
1 材料和方法
1.1 试验样地概况
研究区选择在天津大黄堡、北大港和七里海自然保护区的芦苇沼泽湿地(图1 )。天津地区地理位置116.42°-118.03° E, 38.33°-40.14° N, 平均海拔高度为4 m。东临渤海, 北依燕山, 地处滨海平原、海河流域下游, 具有丰富的湿地资源。年平均气温12-13 ℃, 年降水量522-663 mm, 年蒸发量为1640 mm (郭军和杨艳娟, 2011 )。大黄堡湿地自然保护区距渤海湾约60 km (图1 ), 地貌类型为海积冲积平原, 是我国北方地区原始地貌保存较好的典型芦苇湿地。北大港湿地自然保护区距渤海湾约24 km (图1 ), 由海岸和退海岸成陆低平淤泥组成, 是目前天津市最大的湿地自然保护区。七里海湿地保护区距渤海湾约38 km (图1 ), 是自全新世晚期以来海退过程残留下来的潟湖之一, 后演化为淡水沼泽湿地, 是天津古海岸与湿地国家级自然保护区。3块湿地由于离海远近的不同, 形成明显的盐度梯度(冯小平等, 2014 )。芦苇是3块湿地的优势物种, 其相对丰度超过90%。2013年5月, 3块湿地均淹水, 淹水深度约20 cm; 8月底, 七里海湿地几乎干涸, 没有淹水, 而北大港和大黄堡湿地淹水约30 cm。近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 天津芦苇湿地受到较为严重的破坏和退化(陈清等, 2014 )。
图1 天津湿地自然保护区分布图。
Fig. 1 Distribution of wetland natural reserves in Tianjin.
1.2 采样与处理
芦苇地上部取样时间设为2013年5月初、 8月底、11月初, 每块样地选择有30年以上历史的未经人为破坏的芦苇田, 避开点源污染处(如养鱼塘附近), 且植物的长势均匀具有代表性的样点, 每块样地设5-6次重复。芦苇地上生物量采用0.5 m × 0.5 m样方收获法测定, 将样方内植物齐地面剪下带回实验室。24 h内将每个植物样品中芦苇与其他物种分开, 芦苇的茎和叶分开, 之后将芦苇叶片用超纯水冲洗, 75 ℃烘干48 h后称定质量。采用混合球磨仪(MM400, Retsch, Haan, Germany)将烘干后的植物叶片进行粉碎研磨, 用于元素含量和同位素的测定。植物叶片的C、N含量使用元素分析仪(EA1108, Carlo Erba, Torino, Italy)测定; 植物叶片的δ 13 C值使用本实验室同位素质谱仪(Horizon, Nu Instruments Ltd., Wrexham, England)测定。
沉积物样品的采集时间为8月底, 采用直径3 cm的土钻在每个剪过植物样的地方随机取两个土壤剖面(0-25 cm)混为一个样品, 样品采集后迅速装入自封袋密封并标号带回实验室, 土样分为两部分: 一部分为新鲜土样, 保存在4 ℃的冰箱内, 48 h之内完成浸提和土壤质量含水量测定。取新鲜土样12.00 g, 采用60 mL 2 mol·L-1 KCl溶液浸提, 之后用流动分析仪(Auto Analyzer 3, Seal, Norderstedt, Germany)测定浸提液中NO3 -N和NH4 + -N的含量, 土壤有效氮指NO3 -N与NH4 + -N的加和。土壤质量含水量通过称重法(108 ℃烘24 h)测定, 由于七里海湿地没有淹水, 用直径8 cm的PVC管取3管0-25 cm的原状土, 带回实验室后测定其饱和含水量, 经测定, 七里海湿地0-25 cm底泥的饱和含水量为48.14%。另一部分土样自然风干, 剔除植物残茬、石块等侵入体, 采用混合球磨仪(MM400, Retsch, Haan, Germany)研磨后密封保存。对风干土样分别采用水土质量比5:1测定pH值、盐度和电导率(EC )。pH值、盐度和电导率采用水质参数仪(Star A 420C-01A, Thermo Orion, USA)测定; 土壤全氮采用元素分析仪测定(EA1108, Carlo Erba, Torino, Italy), 土壤速效氮、磷采用0.5 mol·L-1 NaHCO3 钼锑抗比色法测定, 土壤全磷采用HClO4 -H2 SO4 钼锑抗比色法测定。
1.3 数据分析
本实验数据统计采用SPASS 17.0分析软件进行单因素方差分析, 并用Tucky的方法进行多重比较。由于底泥环境因子之间具有共变性, 用简单相关分析方法分析叶片的δ 13 C值与某个底泥环境因子的关系时可能会受到其他环境因素的影响, 因此分别采用Pearson相关分析和偏相关分析法分析叶片的δ 13 C值与底泥相对含水量、盐度和氮、磷含量的关系。偏相关分析中, 当分析叶δ 13 C值与底泥氮、磷含量的关系时, 盐度和相对含水量为控制因子; 分析δ 13 C值与水分关系时, 盐度和氮含量为控制因子; 分析δ 13 C与盐度的关系时, 相对含水量和氮含量为控制因子。底泥相对含水量(%)=底泥质量含水量/底泥全蓄水质量含水量×100%。采用Pearson相关分析法分析叶片的δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的关系。使用Origin 8.0软件绘图。
2 结果
2.1 天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征及叶片碳、氮含量
8月份, 离海较远的大黄堡湿地0-25 cm层底泥的盐度、电导率和pH值显著低于离海较近的七里海和北大港湿地(表1 )。与七里海相比, 尽管北大港湿地距海更近, 但是由于七里海湿地出现了干涸, 其相对饱和含水量仅为70%, 明显低于北大港和大黄堡(淹水), 蒸发作用可能导致七里海湿地的底泥盐度和电导率明显高于北大港湿地。
无论是5月还是8月, 北大港芦苇叶片δ 13 C值最低, 显著低于七里海和大黄堡(表2 )。5月份, 大黄堡湿地芦苇叶片δ 13 C值最高, 明显高于七里海, 七里海显著高于北大港; 而到了8月底, 七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值变为最高, 明显高于大黄堡, 大黄堡显著高于北大港湿地。北大港湿地芦苇叶片氮含量最低, 5月份, 七里海和大黄堡湿地的叶片N含量均显著高于北大港, 七里海和大黄堡之间差异不显著; 8月底, 七里海湿地芦苇叶片N含量下降, 显著低于大黄堡, 和北大港差异不显著。与叶氮含量相反, 5月份, 北大港叶片碳氮比最高, 显著高于七里海和大黄堡。8月份, 七里海湿地叶片碳氮比增加, 与北大港湿地差异不显著, 显著高于大黄堡。无论是5月还是8月, 北大港芦苇叶片C含量最低, 七里海和大黄堡差异不显著(表2 )。
2.2 天津芦苇湿地叶片δ 13 C的分布特征及其与环境因子的关系
底泥环境因子显著影响了芦苇叶片δ 13 C值(图2 ; 表3 )。简单相关分析结果表明: 芦苇叶片δ 13 C值与底泥相对含水量呈显著负相关(图2 A), 与底泥的氮、磷含量呈显著正相关, 而与底泥盐度没有显著性相关(图2 B)。考虑到底泥环境因子之间的共变性和相互影响, 进一步采用偏相关法进行分析(表3 ), 结果表明: 芦苇叶片δ 13 C值与底泥相对含水量呈显著负相关, 与底泥有效氮和总氮含量呈显著正相关, 与盐度、有效磷和总磷含量没有显著性相关。
图2 8月份天津沼泽湿地芦苇叶片碳稳定同位素比值(δ 13 C)与底泥相对含水量(A)、盐度(B)、有效氮(C)和总氮(D)的相关关系。BDG, 北大港沼泽湿地; DHP, 大黄堡沼泽湿地; QLH, 七里海沼泽湿地。相关分析的统计见表3 (n = 15)。
Fig. 2 Relationships between foliar stable carbon isotope ratios (δ 13 C) of Phragmites australis and sediment relative water content (A), salinity (B), available N (C) and total N (D) in marsh wetlands in Tianjin in August. BDG, Beidagang marsh wetlands; DHP, Dahuangpu marsh wetlands; QLH, Qilihai marsh wetlands. Correlation results were presented in Table 3 (n = 15).
芦苇叶片δ 13 C值与植物叶片的质量氮含量和碳氮比有明显的相关关系(图3 )。5月份植物叶δ 13 C值和叶质量氮含量呈显著的正相关关系; 8月份, 当去掉七里海湿地, 芦苇叶片δ 13 C和叶质量氮含量也呈显著的正相关关系。5月份芦苇叶δ 13 C值和叶碳氮比呈显著的负相关关系; 8月份, 当去掉七里海湿地, 芦苇叶片δ 13 C值和叶碳氮比也呈显著的负相关关系(图3 )。
图3 天津芦苇湿地芦苇叶片碳稳定同位素比值(δ 13 C)与叶片氮含量和叶碳氮比的相关关系。BDG, 北大港沼泽湿地; DHP, 大黄堡沼泽湿地; QLH, 七里海沼泽湿地。实心和空心标识符分别代表5 月份和8月份的数据点。A, 叶片δ 13 C与叶氮含量的相关关系: 5月份, R 2 = 0.379, p = 0.009; 8月份去掉七里海数据点, R 2 = 0.628, p = 0.002。B, 叶片δ 13 C与叶碳氮比的相关关系: 5月份, R 2 = 0.329, p = 0.015; 8月份, 去掉七里海数据点, R 2 = 0.611, p = 0.003。
Fig. 3 Relationships between leaf stable carbon isotope ratios (δ 13 C) and leaf N content, leaf C and N ratio of Phragmites australis in marsh wetlands in Tianjin. BDG, Beidagang marsh wetlands; DHP, Dahuangpu marsh wetlands; QLH, Qilihai marsh wetlands. The solid symbols indicated data points from May, and the hollow ones indicated data points from August. A, the relationship between leaf δ 13 C and N content, May: R 2 = 0.379, p = 0.009; August: after removing the data points at QLH, then R 2 = 0.628, p = 0.002. B, the relationship between leaf δ 13 C and C and N ratio, May: R 2 = 0.329, p = 0.015; August: after removing the data points at QLH, then R 2 = 0.611, p = 0.003.
3 讨论
3.1 天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征及其受底泥环境状况的影响
本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰。该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 )。该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高。天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响。一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 )。本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素。水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 )。水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 )。本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素。与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 )。本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加。8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据)。其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定。这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著。除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 )。当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加。较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 )。然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 )。不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 )。本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因。芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 )。七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力。与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系。然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证。综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子。
3.2 天津沼泽湿地芦苇叶片氮含量、碳氮比与叶片δ 13 C的相关性
C3 植物叶片的氮含量与光合作用密切相关(Hamerlynck et al ., 2004 )。与北大港相比, 七里海和大黄堡湿地的芦苇具有较高的叶氮含量。5月份, 七里海和大黄堡芦苇叶片氮含量显著高于北大港(表2 ); 8月底, 尽管七里海湿地具有较高的底泥有效氮(图2C ), 但是七里海芦苇叶片氮含量下降, 显著低于大黄堡, 和北大港差异不显著(表2 )。8月底七里海湿地干涸可能是引起8月份芦苇叶片氮含量下降的主要原因。干旱导致植物叶氮含量下降在其他研究中(Sardans et al ., 2008 )也被证实。一方面, 适当的干旱可以促进氮素从源器官向库器官转移(许振柱等, 2007 ), 从而提高氮素利用效率。本研究也证实, 8月底, 七里海芦苇叶片氮含量虽然下降, 但是其茎的氮含量仍然较高(未发表数据)。另一方面, 叶片氮含量下降可能是芦苇对干旱环境的一种响应, 七里海湿地芦苇植物叶片氮含量降低, 可能会导致芦苇光合速率和气孔导度下降(Hamerlynck et al ., 2004 ), 从而提高水分利用效率来适应水分缺乏的环境。
理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大。大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 )。本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系。8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性。七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 )。该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响。与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加。虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响。自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的。该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 )。我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论。但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略。然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地)。表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系。研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 )。当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加。
4 结论
通过本项研究, 我们得出如下结论: 1)天津芦苇湿地植物叶片δ 13 C在-26.17‰- -24.15‰之间, 平均值为-25.49‰; 2)底泥水分状况和氮营养状况是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C值的重要因子, 而底泥盐度和磷含量与叶片δ 13 C值没有显著性相关; 3)淹水条件下, 芦苇叶片δ 13 C值与叶氮含量呈显著正相关关系, 与叶碳氮比呈显著负相关关系, 而湿地干涸会打破此相关关系。当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了淹水条件下植物的氮、水平衡关系, 以及水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加。该研究结果对于理解当前环境压力下天津芦苇湿地的植物生理生态响应机制有重要意义。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者声明没有竞争性利益冲突.
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Shorebird numbers on the Tianjin Municipality coast in May 2000.
1
2001
... 天津芦苇沼泽是滨海地区生物多样性极为丰富的地区, 也是东亚澳大利亚候鸟迁徙的必经之地(Barter et al ., 2001 ) , 在维持生物多样性等方面有着其他生态系统不可替代的作用.然而近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 水体富营养化、水体咸化, 以及水资源匮乏已成为典型的水环境问题(李军等, 2010 ; Wu et al ., 2011 ; Xue et al ., 2014 ), 显著影响天津湿地生态系统, 成为芦苇沼泽湿地退化的主要原因.目前, 天津水体氮营养负荷和咸化对芦苇沼泽植被生理生态的影响鲜见报道.了解天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征, 并分析其环境影响因素, 有利于理解当前环境压力下天津芦苇湿地的植物生理生态响应机制, 找到影响湿地退化的主要因素, 对于理解天津芦苇湿地的退化机理有极为重要的指导意义. ...
植物叶片水分利用效率研究综述. 生态学报,
1
2009
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
植物叶片水分利用效率研究综述. 生态学报,
1
2009
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
Environmental and physiological determinants of carbon isotope discrimination in terrestrial plants.
0
2013
1984-2009 年天津市典型芦苇沼泽变化特征及成因分析.
1
2014
... 研究区选择在天津大黄堡、北大港和七里海自然保护区的芦苇沼泽湿地(图1 ).天津地区地理位置116.42°-118.03° E, 38.33°-40.14° N, 平均海拔高度为4 m.东临渤海, 北依燕山, 地处滨海平原、海河流域下游, 具有丰富的湿地资源.年平均气温12-13 ℃, 年降水量522-663 mm, 年蒸发量为1640 mm (郭军和杨艳娟, 2011 ).大黄堡湿地自然保护区距渤海湾约60 km (图1 ), 地貌类型为海积冲积平原, 是我国北方地区原始地貌保存较好的典型芦苇湿地.北大港湿地自然保护区距渤海湾约24 km (图1 ), 由海岸和退海岸成陆低平淤泥组成, 是目前天津市最大的湿地自然保护区.七里海湿地保护区距渤海湾约38 km (图1 ), 是自全新世晚期以来海退过程残留下来的潟湖之一, 后演化为淡水沼泽湿地, 是天津古海岸与湿地国家级自然保护区.3块湿地由于离海远近的不同, 形成明显的盐度梯度(冯小平等, 2014 ).芦苇是3块湿地的优势物种, 其相对丰度超过90%.2013年5月, 3块湿地均淹水, 淹水深度约20 cm; 8月底, 七里海湿地几乎干涸, 没有淹水, 而北大港和大黄堡湿地淹水约30 cm.近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 天津芦苇湿地受到较为严重的破坏和退化(陈清等, 2014 ). ...
1984-2009 年天津市典型芦苇沼泽变化特征及成因分析.
1
2014
... 研究区选择在天津大黄堡、北大港和七里海自然保护区的芦苇沼泽湿地(图1 ).天津地区地理位置116.42°-118.03° E, 38.33°-40.14° N, 平均海拔高度为4 m.东临渤海, 北依燕山, 地处滨海平原、海河流域下游, 具有丰富的湿地资源.年平均气温12-13 ℃, 年降水量522-663 mm, 年蒸发量为1640 mm (郭军和杨艳娟, 2011 ).大黄堡湿地自然保护区距渤海湾约60 km (图1 ), 地貌类型为海积冲积平原, 是我国北方地区原始地貌保存较好的典型芦苇湿地.北大港湿地自然保护区距渤海湾约24 km (图1 ), 由海岸和退海岸成陆低平淤泥组成, 是目前天津市最大的湿地自然保护区.七里海湿地保护区距渤海湾约38 km (图1 ), 是自全新世晚期以来海退过程残留下来的潟湖之一, 后演化为淡水沼泽湿地, 是天津古海岸与湿地国家级自然保护区.3块湿地由于离海远近的不同, 形成明显的盐度梯度(冯小平等, 2014 ).芦苇是3块湿地的优势物种, 其相对丰度超过90%.2013年5月, 3块湿地均淹水, 淹水深度约20 cm; 8月底, 七里海湿地几乎干涸, 没有淹水, 而北大港和大黄堡湿地淹水约30 cm.近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 天津芦苇湿地受到较为严重的破坏和退化(陈清等, 2014 ). ...
Carbon isotope composition of Phragmites australis in a constructed saline wetland.
1
2005
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Global patterns in leaf 13 C discrimination and implications for studies of past and future climate.
1
2010
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Co-limitation of photosynthetic capacity by nitrogen and phosphorus in West Africa woodlands.
1
2010
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Vertical canopy gradients in δ13 C correspond with leaf nitrogen content in a mixed-species conifer forest.
1
2006
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
Ternary effects on the gas exchange of isotopologues of carbon dioxide.
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2012
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Carbon isotope discrimination and photosynthesis.
3
1989
... 叶片是植物光合作用和物质生产的主要器官, 也是植物与大气环境水气交换的主要器官.同时, 叶片也是植物营养反应的最敏感器官, 其营养动态变化可反馈植物养分的丰缺状况.植物叶片通过光合作用固定大气中的CO2 合成自身有机质的过程中, 由于优先吸收12 CO2 发生碳同位素(13 C和12 C)分馏.C3 植物的碳同位素分馏与叶片胞间CO2 浓度和大气CO2 浓度的比值(C i /C a )具有明显的线性正相关关系, 而C i /C a 受光合速率和气孔导度的影响, 因此, 植物的稳定碳同位素组成(碳稳定同位素比值(δ 13 C))与植物光合和蒸腾等生理过程有密切的关系(Farquhar et al ., 1989 ).植物碳同位素分馏除了受自身遗传因素影响外, 还受到外界环境状况, 如水分、养分、盐度、温度、海拔等的影响(Cernusak et al ., 2013 ).因此, 植物δ 13 C能够记录与植物生长过程相关联的一系列环境变化的信息, 可以作为环境变化的指示参数, 被广泛地应用于植物生理生态过程对环境变化响应的研究(刘贤赵等, 2014 ). ...
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
天津滨海湿地土壤盐分空间演变规律研究.
1
2014
... 研究区选择在天津大黄堡、北大港和七里海自然保护区的芦苇沼泽湿地(图1 ).天津地区地理位置116.42°-118.03° E, 38.33°-40.14° N, 平均海拔高度为4 m.东临渤海, 北依燕山, 地处滨海平原、海河流域下游, 具有丰富的湿地资源.年平均气温12-13 ℃, 年降水量522-663 mm, 年蒸发量为1640 mm (郭军和杨艳娟, 2011 ).大黄堡湿地自然保护区距渤海湾约60 km (图1 ), 地貌类型为海积冲积平原, 是我国北方地区原始地貌保存较好的典型芦苇湿地.北大港湿地自然保护区距渤海湾约24 km (图1 ), 由海岸和退海岸成陆低平淤泥组成, 是目前天津市最大的湿地自然保护区.七里海湿地保护区距渤海湾约38 km (图1 ), 是自全新世晚期以来海退过程残留下来的潟湖之一, 后演化为淡水沼泽湿地, 是天津古海岸与湿地国家级自然保护区.3块湿地由于离海远近的不同, 形成明显的盐度梯度(冯小平等, 2014 ).芦苇是3块湿地的优势物种, 其相对丰度超过90%.2013年5月, 3块湿地均淹水, 淹水深度约20 cm; 8月底, 七里海湿地几乎干涸, 没有淹水, 而北大港和大黄堡湿地淹水约30 cm.近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 天津芦苇湿地受到较为严重的破坏和退化(陈清等, 2014 ). ...
天津滨海湿地土壤盐分空间演变规律研究.
1
2014
... 研究区选择在天津大黄堡、北大港和七里海自然保护区的芦苇沼泽湿地(图1 ).天津地区地理位置116.42°-118.03° E, 38.33°-40.14° N, 平均海拔高度为4 m.东临渤海, 北依燕山, 地处滨海平原、海河流域下游, 具有丰富的湿地资源.年平均气温12-13 ℃, 年降水量522-663 mm, 年蒸发量为1640 mm (郭军和杨艳娟, 2011 ).大黄堡湿地自然保护区距渤海湾约60 km (图1 ), 地貌类型为海积冲积平原, 是我国北方地区原始地貌保存较好的典型芦苇湿地.北大港湿地自然保护区距渤海湾约24 km (图1 ), 由海岸和退海岸成陆低平淤泥组成, 是目前天津市最大的湿地自然保护区.七里海湿地保护区距渤海湾约38 km (图1 ), 是自全新世晚期以来海退过程残留下来的潟湖之一, 后演化为淡水沼泽湿地, 是天津古海岸与湿地国家级自然保护区.3块湿地由于离海远近的不同, 形成明显的盐度梯度(冯小平等, 2014 ).芦苇是3块湿地的优势物种, 其相对丰度超过90%.2013年5月, 3块湿地均淹水, 淹水深度约20 cm; 8月底, 七里海湿地几乎干涸, 没有淹水, 而北大港和大黄堡湿地淹水约30 cm.近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 天津芦苇湿地受到较为严重的破坏和退化(陈清等, 2014 ). ...
Influence of saline irrigation on growth, ion accumulation and partitioning, and leaf gas exchange of carrot (Daucus carota L.).
1
2002
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Tradeoffs between nitrogen- and water-use efficiency in dominant species of the semiarid steppe of Inner Mongolia.
3
2011
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
近20年来天津市降水资源的变化特征.
1
2011
... 研究区选择在天津大黄堡、北大港和七里海自然保护区的芦苇沼泽湿地(图1 ).天津地区地理位置116.42°-118.03° E, 38.33°-40.14° N, 平均海拔高度为4 m.东临渤海, 北依燕山, 地处滨海平原、海河流域下游, 具有丰富的湿地资源.年平均气温12-13 ℃, 年降水量522-663 mm, 年蒸发量为1640 mm (郭军和杨艳娟, 2011 ).大黄堡湿地自然保护区距渤海湾约60 km (图1 ), 地貌类型为海积冲积平原, 是我国北方地区原始地貌保存较好的典型芦苇湿地.北大港湿地自然保护区距渤海湾约24 km (图1 ), 由海岸和退海岸成陆低平淤泥组成, 是目前天津市最大的湿地自然保护区.七里海湿地保护区距渤海湾约38 km (图1 ), 是自全新世晚期以来海退过程残留下来的潟湖之一, 后演化为淡水沼泽湿地, 是天津古海岸与湿地国家级自然保护区.3块湿地由于离海远近的不同, 形成明显的盐度梯度(冯小平等, 2014 ).芦苇是3块湿地的优势物种, 其相对丰度超过90%.2013年5月, 3块湿地均淹水, 淹水深度约20 cm; 8月底, 七里海湿地几乎干涸, 没有淹水, 而北大港和大黄堡湿地淹水约30 cm.近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 天津芦苇湿地受到较为严重的破坏和退化(陈清等, 2014 ). ...
近20年来天津市降水资源的变化特征.
1
2011
... 研究区选择在天津大黄堡、北大港和七里海自然保护区的芦苇沼泽湿地(图1 ).天津地区地理位置116.42°-118.03° E, 38.33°-40.14° N, 平均海拔高度为4 m.东临渤海, 北依燕山, 地处滨海平原、海河流域下游, 具有丰富的湿地资源.年平均气温12-13 ℃, 年降水量522-663 mm, 年蒸发量为1640 mm (郭军和杨艳娟, 2011 ).大黄堡湿地自然保护区距渤海湾约60 km (图1 ), 地貌类型为海积冲积平原, 是我国北方地区原始地貌保存较好的典型芦苇湿地.北大港湿地自然保护区距渤海湾约24 km (图1 ), 由海岸和退海岸成陆低平淤泥组成, 是目前天津市最大的湿地自然保护区.七里海湿地保护区距渤海湾约38 km (图1 ), 是自全新世晚期以来海退过程残留下来的潟湖之一, 后演化为淡水沼泽湿地, 是天津古海岸与湿地国家级自然保护区.3块湿地由于离海远近的不同, 形成明显的盐度梯度(冯小平等, 2014 ).芦苇是3块湿地的优势物种, 其相对丰度超过90%.2013年5月, 3块湿地均淹水, 淹水深度约20 cm; 8月底, 七里海湿地几乎干涸, 没有淹水, 而北大港和大黄堡湿地淹水约30 cm.近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 天津芦苇湿地受到较为严重的破坏和退化(陈清等, 2014 ). ...
Carbon isotope discrimination and foliar nutrient status of Larrea tridentata (creosote bush) in contrasting Mojave Desert soils.
2
2004
... C3 植物叶片的氮含量与光合作用密切相关(Hamerlynck et al ., 2004 ).与北大港相比, 七里海和大黄堡湿地的芦苇具有较高的叶氮含量.5月份, 七里海和大黄堡芦苇叶片氮含量显著高于北大港(表2 ); 8月底, 尽管七里海湿地具有较高的底泥有效氮(图2C ), 但是七里海芦苇叶片氮含量下降, 显著低于大黄堡, 和北大港差异不显著(表2 ).8月底七里海湿地干涸可能是引起8月份芦苇叶片氮含量下降的主要原因.干旱导致植物叶氮含量下降在其他研究中(Sardans et al ., 2008 )也被证实.一方面, 适当的干旱可以促进氮素从源器官向库器官转移(许振柱等, 2007 ), 从而提高氮素利用效率.本研究也证实, 8月底, 七里海芦苇叶片氮含量虽然下降, 但是其茎的氮含量仍然较高(未发表数据).另一方面, 叶片氮含量下降可能是芦苇对干旱环境的一种响应, 七里海湿地芦苇植物叶片氮含量降低, 可能会导致芦苇光合速率和气孔导度下降(Hamerlynck et al ., 2004 ), 从而提高水分利用效率来适应水分缺乏的环境. ...
... ), 从而提高氮素利用效率.本研究也证实, 8月底, 七里海芦苇叶片氮含量虽然下降, 但是其茎的氮含量仍然较高(未发表数据).另一方面, 叶片氮含量下降可能是芦苇对干旱环境的一种响应, 七里海湿地芦苇植物叶片氮含量降低, 可能会导致芦苇光合速率和气孔导度下降(Hamerlynck et al ., 2004 ), 从而提高水分利用效率来适应水分缺乏的环境. ...
Altitude trends in conifer leaf morphology and stable carbon isotope composition.
1
2000
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
Gas exchange, chlorophyll fluorescence parameters and carbon isotope discrimination of 14 barley genetic lines in response to salinity.
1
2006
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Carbon isotope compositions of terrestrial C3 plants as indicators of (paleo) ecology and (paleo) climate.
1
2010
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
天津地区地表水咸化的水化学证据.
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2010
... 天津芦苇沼泽是滨海地区生物多样性极为丰富的地区, 也是东亚澳大利亚候鸟迁徙的必经之地(Barter et al ., 2001 ) , 在维持生物多样性等方面有着其他生态系统不可替代的作用.然而近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 水体富营养化、水体咸化, 以及水资源匮乏已成为典型的水环境问题(李军等, 2010 ; Wu et al ., 2011 ; Xue et al ., 2014 ), 显著影响天津湿地生态系统, 成为芦苇沼泽湿地退化的主要原因.目前, 天津水体氮营养负荷和咸化对芦苇沼泽植被生理生态的影响鲜见报道.了解天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征, 并分析其环境影响因素, 有利于理解当前环境压力下天津芦苇湿地的植物生理生态响应机制, 找到影响湿地退化的主要因素, 对于理解天津芦苇湿地的退化机理有极为重要的指导意义. ...
天津地区地表水咸化的水化学证据.
1
2010
... 天津芦苇沼泽是滨海地区生物多样性极为丰富的地区, 也是东亚澳大利亚候鸟迁徙的必经之地(Barter et al ., 2001 ) , 在维持生物多样性等方面有着其他生态系统不可替代的作用.然而近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 水体富营养化、水体咸化, 以及水资源匮乏已成为典型的水环境问题(李军等, 2010 ; Wu et al ., 2011 ; Xue et al ., 2014 ), 显著影响天津湿地生态系统, 成为芦苇沼泽湿地退化的主要原因.目前, 天津水体氮营养负荷和咸化对芦苇沼泽植被生理生态的影响鲜见报道.了解天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征, 并分析其环境影响因素, 有利于理解当前环境压力下天津芦苇湿地的植物生理生态响应机制, 找到影响湿地退化的主要因素, 对于理解天津芦苇湿地的退化机理有极为重要的指导意义. ...
现代陆生植物碳同位素组成对气候变化的响应研究进展.
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2014
... 叶片是植物光合作用和物质生产的主要器官, 也是植物与大气环境水气交换的主要器官.同时, 叶片也是植物营养反应的最敏感器官, 其营养动态变化可反馈植物养分的丰缺状况.植物叶片通过光合作用固定大气中的CO2 合成自身有机质的过程中, 由于优先吸收12 CO2 发生碳同位素(13 C和12 C)分馏.C3 植物的碳同位素分馏与叶片胞间CO2 浓度和大气CO2 浓度的比值(C i /C a )具有明显的线性正相关关系, 而C i /C a 受光合速率和气孔导度的影响, 因此, 植物的稳定碳同位素组成(碳稳定同位素比值(δ 13 C))与植物光合和蒸腾等生理过程有密切的关系(Farquhar et al ., 1989 ).植物碳同位素分馏除了受自身遗传因素影响外, 还受到外界环境状况, 如水分、养分、盐度、温度、海拔等的影响(Cernusak et al ., 2013 ).因此, 植物δ 13 C能够记录与植物生长过程相关联的一系列环境变化的信息, 可以作为环境变化的指示参数, 被广泛地应用于植物生理生态过程对环境变化响应的研究(刘贤赵等, 2014 ). ...
现代陆生植物碳同位素组成对气候变化的响应研究进展.
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2014
... 叶片是植物光合作用和物质生产的主要器官, 也是植物与大气环境水气交换的主要器官.同时, 叶片也是植物营养反应的最敏感器官, 其营养动态变化可反馈植物养分的丰缺状况.植物叶片通过光合作用固定大气中的CO2 合成自身有机质的过程中, 由于优先吸收12 CO2 发生碳同位素(13 C和12 C)分馏.C3 植物的碳同位素分馏与叶片胞间CO2 浓度和大气CO2 浓度的比值(C i /C a )具有明显的线性正相关关系, 而C i /C a 受光合速率和气孔导度的影响, 因此, 植物的稳定碳同位素组成(碳稳定同位素比值(δ 13 C))与植物光合和蒸腾等生理过程有密切的关系(Farquhar et al ., 1989 ).植物碳同位素分馏除了受自身遗传因素影响外, 还受到外界环境状况, 如水分、养分、盐度、温度、海拔等的影响(Cernusak et al ., 2013 ).因此, 植物δ 13 C能够记录与植物生长过程相关联的一系列环境变化的信息, 可以作为环境变化的指示参数, 被广泛地应用于植物生理生态过程对环境变化响应的研究(刘贤赵等, 2014 ). ...
Phragmites australis (P. communis): Threats, management and monitoring.
1
1994
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Warming and drought alter C and N concentration, allocation and accumulation in a Mediterranean shrubland.
1
2008
... C3 植物叶片的氮含量与光合作用密切相关(Hamerlynck et al ., 2004 ).与北大港相比, 七里海和大黄堡湿地的芦苇具有较高的叶氮含量.5月份, 七里海和大黄堡芦苇叶片氮含量显著高于北大港(表2 ); 8月底, 尽管七里海湿地具有较高的底泥有效氮(图2C ), 但是七里海芦苇叶片氮含量下降, 显著低于大黄堡, 和北大港差异不显著(表2 ).8月底七里海湿地干涸可能是引起8月份芦苇叶片氮含量下降的主要原因.干旱导致植物叶氮含量下降在其他研究中(Sardans et al ., 2008 )也被证实.一方面, 适当的干旱可以促进氮素从源器官向库器官转移(许振柱等, 2007 ), 从而提高氮素利用效率.本研究也证实, 8月底, 七里海芦苇叶片氮含量虽然下降, 但是其茎的氮含量仍然较高(未发表数据).另一方面, 叶片氮含量下降可能是芦苇对干旱环境的一种响应, 七里海湿地芦苇植物叶片氮含量降低, 可能会导致芦苇光合速率和气孔导度下降(Hamerlynck et al ., 2004 ), 从而提高水分利用效率来适应水分缺乏的环境. ...
Patterns and driving factors of WUE and NUE in natural forest ecosystems along the Northsouth Transect of Eastern China.
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2011
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
长江口潮滩营养动态与稳定同位素指示研究
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2011
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
长江口潮滩营养动态与稳定同位素指示研究
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2011
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
黄河三角洲湿地生态系统植物δ13 C值对土壤盐分的响应
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2012
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
... C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
黄河三角洲湿地生态系统植物δ13 C值对土壤盐分的响应
2
2012
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
... C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Photosynthetic variation and carbon isotope discrimination in invasive wetland grasses in response to flooding.
0
2012
Stomatal conductance correlates with flooding tolerance in Phragmites australis and Sorghum halepense.
0
2013
Variation in the δ13 C of two mangrove plants is correlated with stomatal response to salinity.
1
2008
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Carbon isotope composition and water-use efficiency in plants with crassulacean acid metabolism.
1
2005
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
Temporal trend in surface water resources in Tianjin in the Haihe River Basin, China.
1
2011
... 天津芦苇沼泽是滨海地区生物多样性极为丰富的地区, 也是东亚澳大利亚候鸟迁徙的必经之地(Barter et al ., 2001 ) , 在维持生物多样性等方面有着其他生态系统不可替代的作用.然而近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 水体富营养化、水体咸化, 以及水资源匮乏已成为典型的水环境问题(李军等, 2010 ; Wu et al ., 2011 ; Xue et al ., 2014 ), 显著影响天津湿地生态系统, 成为芦苇沼泽湿地退化的主要原因.目前, 天津水体氮营养负荷和咸化对芦苇沼泽植被生理生态的影响鲜见报道.了解天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征, 并分析其环境影响因素, 有利于理解当前环境压力下天津芦苇湿地的植物生理生态响应机制, 找到影响湿地退化的主要因素, 对于理解天津芦苇湿地的退化机理有极为重要的指导意义. ...
干旱和复水对羊草碳氮分配的影响.
1
2007
... C3 植物叶片的氮含量与光合作用密切相关(Hamerlynck et al ., 2004 ).与北大港相比, 七里海和大黄堡湿地的芦苇具有较高的叶氮含量.5月份, 七里海和大黄堡芦苇叶片氮含量显著高于北大港(表2 ); 8月底, 尽管七里海湿地具有较高的底泥有效氮(图2C ), 但是七里海芦苇叶片氮含量下降, 显著低于大黄堡, 和北大港差异不显著(表2 ).8月底七里海湿地干涸可能是引起8月份芦苇叶片氮含量下降的主要原因.干旱导致植物叶氮含量下降在其他研究中(Sardans et al ., 2008 )也被证实.一方面, 适当的干旱可以促进氮素从源器官向库器官转移(许振柱等, 2007 ), 从而提高氮素利用效率.本研究也证实, 8月底, 七里海芦苇叶片氮含量虽然下降, 但是其茎的氮含量仍然较高(未发表数据).另一方面, 叶片氮含量下降可能是芦苇对干旱环境的一种响应, 七里海湿地芦苇植物叶片氮含量降低, 可能会导致芦苇光合速率和气孔导度下降(Hamerlynck et al ., 2004 ), 从而提高水分利用效率来适应水分缺乏的环境. ...
干旱和复水对羊草碳氮分配的影响.
1
2007
... C3 植物叶片的氮含量与光合作用密切相关(Hamerlynck et al ., 2004 ).与北大港相比, 七里海和大黄堡湿地的芦苇具有较高的叶氮含量.5月份, 七里海和大黄堡芦苇叶片氮含量显著高于北大港(表2 ); 8月底, 尽管七里海湿地具有较高的底泥有效氮(图2C ), 但是七里海芦苇叶片氮含量下降, 显著低于大黄堡, 和北大港差异不显著(表2 ).8月底七里海湿地干涸可能是引起8月份芦苇叶片氮含量下降的主要原因.干旱导致植物叶氮含量下降在其他研究中(Sardans et al ., 2008 )也被证实.一方面, 适当的干旱可以促进氮素从源器官向库器官转移(许振柱等, 2007 ), 从而提高氮素利用效率.本研究也证实, 8月底, 七里海芦苇叶片氮含量虽然下降, 但是其茎的氮含量仍然较高(未发表数据).另一方面, 叶片氮含量下降可能是芦苇对干旱环境的一种响应, 七里海湿地芦苇植物叶片氮含量降低, 可能会导致芦苇光合速率和气孔导度下降(Hamerlynck et al ., 2004 ), 从而提高水分利用效率来适应水分缺乏的环境. ...
Nitrate sources and dynamics in the salinized rivers and estuaries—A δ15 N- and δ18 O-NO3 - isotope approach.
1
2014
... 天津芦苇沼泽是滨海地区生物多样性极为丰富的地区, 也是东亚澳大利亚候鸟迁徙的必经之地(Barter et al ., 2001 ) , 在维持生物多样性等方面有着其他生态系统不可替代的作用.然而近几十年来, 随着人口增加、城市拓展和人类不合理利用, 水体富营养化、水体咸化, 以及水资源匮乏已成为典型的水环境问题(李军等, 2010 ; Wu et al ., 2011 ; Xue et al ., 2014 ), 显著影响天津湿地生态系统, 成为芦苇沼泽湿地退化的主要原因.目前, 天津水体氮营养负荷和咸化对芦苇沼泽植被生理生态的影响鲜见报道.了解天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C的分布特征, 并分析其环境影响因素, 有利于理解当前环境压力下天津芦苇湿地的植物生理生态响应机制, 找到影响湿地退化的主要因素, 对于理解天津芦苇湿地的退化机理有极为重要的指导意义. ...
Physiological responses of Phragmites australis to the combined effects of water and salinity stress.
2
2014
... 本研究结果证明, 天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值的变化范围在-26.3‰ - -23.6‰之间, 平均值为-25.8‰.该研究结果与长江口潮滩芦苇δ 13 C值较为相近, 平均值为-26.4‰ (王伟伟, 2011 ); 高于黄河三角洲芦苇δ 13 C值-27.7‰ (王文文, 2012 ).该差异可能是由于环境因子不同而引起, 比如天津地区和长江口水体富营养化较为严重, 可能导致其植物叶片的δ 13 C值偏高.天津沼泽湿地芦苇叶片的δ 13 C值明显受到底泥氮营养和水分等环境因子的影响.一般而言, 土壤养分高的环境中, 植物光合速率较快, 相对胞间CO2 浓度(C i )较低, C i /C a 降低, 植物叶片的δ 13 C值增大(Domingues et al ., 2010 ).本研究结果也证实了这一点, 芦苇叶片δ 13 C与底泥的有效氮和总氮含量呈显著的正相关关系(表3 ), 而芦苇叶片δ 13 C与底泥速效磷和全磷含量没有显著性相关关系, 表明底泥氮营养而非磷是影响天津湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.水分是影响植物叶片δ 13 C值变化的又一重要因子, 大量研究证明植物叶片δ 13 C值随可利用水分的增加而降低(Diefendorf et al ., 2010 ; Kohn, 2010 ).水分缺乏的条件下, 植物为了减少体内水分的蒸腾而关闭部分气孔, 使气孔导度和胞间CO2 浓度下降, C i /C a 减小, 从而导致植物叶片的δ 13 C值增大(Farquhar et al ., 1989 ; Farquhar & Cernusak, 2012 ).本研究也证明芦苇叶片δ 13 C与底泥相对含水量呈显著的负相关关系(图2A ), 表明水分是影响天津沼泽湿地芦苇叶片δ 13 C变化的重要因素.与淹水处理相比, 当土壤相对含水量为60%-75%时, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降, 光合速率显著降低(Yang et al ., 2014 ).本研究中, 8月份与淹水的其他湿地相比, 七里海湿地底泥相对含水量仅为70%, 七里海湿地干涸可能使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度下降, 促进芦苇叶片δ 13 C值增加.8月份七里海湿地芦苇叶片δ 13 C值显著高于北大港和大黄堡(表2 ), 而3块湿地芦苇地上部生物量差异不显著(未发表数据).其可能的原因是: 1)七里海湿地干涸导致芦苇叶片δ 13 C值增加, 抑制植物碳的固定; 2)七里海湿地具有较高的有效氮素, 同样导致了叶片δ 13 C值增加, 然而, 不同于湿地干涸, 氮素增加促进了植物碳的固定.这两个过程同时作用, 可能导致七里海湿地地上生物量没有降低, 和其他两块湿地差异不显著.除氮素和水分外, 盐度也是影响滨海地区植被生长的重要因子, 比如黄河三角洲植物δ 13 C值主要受盐分影响(王文文, 2012 ).当土壤盐度为7‰时, 无论在淹水还是相对含水量为60%的土壤环境中, 芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度会明显下降(Yang et al ., 2014), C i /C a 值变小, δ 13 C值增加.较多研究证明植物的δ 13 C值与盐度呈显著的正相关关系(Choi et al ., 2005 ; Winter et al ., 2005 ; Jiang et al ., 2006 ).然而也有研究证明, 有些物种的δ 13 C值与盐度没有显著性相关(Gibberd et al ., 2002 ).不同物种由于其对盐度的内在适应性不同, 其δ 13 C值与盐度的关系存在差异(Wei et al ., 2008 ).本研究中芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有显著性正相关关系(图2B ; 表3 ), 芦苇的耐盐性可能是其叶片δ 13 C值没有受盐度显著影响的主要原因.芦苇是一种耐盐植物, 可以在盐度为5‰-35‰的环境中生存(Marks et al ., 1994 ).七里海和北大港湿地的芦苇长期处于盐度为4‰-7‰的环境中, 长期的环境驯化可能导致七里海和北大港湿地的芦苇有较强的耐盐能力.与大黄堡相比, 七里海和北大港4‰-7‰的盐度水平可能没有使芦苇的气孔导度和胞间CO2 浓度明显降低, 因而, 芦苇叶片的δ 13 C值与底泥盐度没有呈现显著的正相关关系.然而由于本研究中我们没有测定气孔导度和胞间CO2 浓度, 以上的推测仍然需要未来的试验做进一步验证.综上, 综合比较底泥盐度、水分和氮磷营养几个因子, 发现底泥的氮营养状况和水分条件是影响天津芦苇湿地叶片的δ 13 C值变化的主要因素, 而底泥盐度和磷营养状况并不是芦苇叶片δ 13 C值变化的主要限制因子. ...
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
中国东部南北样带森林优势植物叶片的水分利用效率和氮素利用效率.
3
2012
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
中国东部南北样带森林优势植物叶片的水分利用效率和氮素利用效率.
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2012
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
Nitrogen control of 13 C enrichment in heterotrophic organs relative to leaves in a landscape- building desert plant species.
2
2015
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
... 理论上, 气孔导度相同时, 当叶片氮含量高时, 植物光合速率快, 叶片细胞内外CO2 浓度的比值(C i /C a )降低, 植物的δ 13 C值增大.大量研究证明, 基于面积的叶片N含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Duursma & Marshall, 2006 ; Cernusak et al ., 2013 ); 而基于质量的叶片氮含量与植物叶片δ 13 C值关系具有不确定性, 有研究认为二者显著正相关(Zhang et al ., 2015 ), 也有研究认为二者呈弱的负相关关系(Hultine & Marshall, 2000 ).本研究指出: 5月份和8月份(北大港和大黄堡湿地), 芦苇叶片质量氮含量与叶片δ 13 C均呈显著的正相关关系.8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片质量氮含量与δ 13 C的相关性.七里海湿地干涸导致芦苇叶片质量氮含量降低, 但是叶片δ 13 C值没有相应地降低, 反而增加, 显著高于北大港和大黄堡(表2 ).该过程可能主要受到七里海淹水状况的影响.与淹水处理相比, 芦苇不淹水处理后其气孔导度可能下降(War- ing & Maricle, 2012 , 2013 ; Yang et al ., 2014 ), 水分利用效率增加.虽然七里海叶氮含量降低可能使芦苇的光合能力下降, 但是其气孔导度可能同时降低, 大气CO2 扩散到植物叶内的过程缓慢, C i /C a 的变化具有不确定性, 因此, 叶片δ 13 C与叶氮含量的正相关关系会受到影响.自然条件下, 植物对水分与氮素的利用效率存在优化适应策略, 研究指出植物叶片的δ 13 C (长期水分利用效率)与叶碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系, 拥有较高水分利用效率的植物是以低氮素利用效率为代价的.该理论在草原和森林生态系统中都得到验证(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ).我们在天津芦苇湿地的研究也证实了这一理论.但是同样, 8月份七里海湿地干涸影响了淹水条件下芦苇叶片δ 13 C与叶碳氮比的负相关关系, 改变了植物的水、氮平衡以及对水、氮资源的利用策略.然而, 淹水条件下, 尽管3块湿地具有不同盐度和氮梯度, 叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比仍然呈显著相关关系(5月和8月去掉七里海湿地).表明淹水条件下, 天津湿地盐度和氮负荷的程度还没有显著改变芦苇的氮、水平衡关系.研究指出, 环境因子强烈干扰会影响植物叶片δ 13 C值与叶片氮含量和碳氮比的相关关系, 改变植物对水、氮资源的利用策略和营养元素的生物地球化学循环(Sheng et al ., 2011 ).当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的水、氮平衡关系, 以及对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加. ...
不同功能型植物光合特性及其与叶氮含量、比叶重的关系.
1
2007
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
不同功能型植物光合特性及其与叶氮含量、比叶重的关系.
1
2007
... 植物叶片中的氮有70%以上集中于1,5-二磷酸羧化氧化酶(Rubisco)等与碳同化相关的酶及叶绿体中, 影响植物的光合过程以及叶片碳同位素的分馏(郑淑霞和上官周平, 2007 ; Zhang et al ., 2015 ).叶片质量氮含量可以反映植物碳、氮分配的经济性, 其倒数或者碳氮比可以表征植物的长期氮素利用效率(展小云等, 2012 ).而植物叶片δ 13 C可以作为替代指标被广泛地应用于估测植物的长期水分利用效率(Farquhar et al ., 1989 ; 曹生奎等, 2009 ).因此, 研究植物叶片δ 13 C值与叶片质量氮含量和碳氮比的关系, 对于理解植物的氮、水平衡关系及资源利用策略有重要意义.理论上, C3 植物叶片的氮含量与植物叶片δ 13 C值呈正相关关系(Cernusak et al ., 2013 ), 与碳氮比(长期氮素利用效率)之间存在负相关关系(Gong et al ., 2011 ), 但是该平衡过程受到环境因子强烈干扰(Sheng et al ., 2011 ).目前, 大量学者对草原、森林、农田等生态系统植物碳同位素进行了广泛研究(Gong et al ., 2011 ; 展小云等, 2012 ), 而对芦苇湿地的研究鲜见报道. ...
