13C同位素判别技术在评价植物水分利用效率中的应用
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碳13指标1. 碳13指标的定义碳13指标是指碳同位素碳13(13C)在某个化学物质中的相对丰度。
同位素是指原子核中质子数相同但中子数不同的同一元素,其相对丰度可以用来研究物质的来源、代谢途径以及环境变化等。
2. 碳13指标的应用领域2.1 碳同位素分析碳同位素分析是利用碳13指标来研究化学物质的来源和转化过程的一种方法。
通过测量样品中13C的相对丰度,可以推断出该物质的来源、代谢途径以及环境变化等信息。
碳同位素分析在地质学、生物学、生态学等领域有广泛的应用。
2.2 碳13指标在生态学中的应用碳13指标在生态学研究中有着重要的应用。
通过测量不同生物体中13C的相对丰度,可以推断食物链的结构和物质流动的路径。
例如,通过测量食物链中不同级别的生物体中13C的相对丰度,可以确定能量流动的路径和效率。
2.3 碳13指标在食物来源追踪中的应用碳13指标还可以用于追踪食物的来源。
不同地区的植物和动物体内13C的相对丰度可能存在差异,通过测量食物样品中13C的相对丰度,可以确定其来源地区。
这对于食品安全和食品溯源具有重要意义。
3. 碳13指标的测量方法3.1 碳同位素质谱法碳同位素质谱法是一种常用的测量碳13指标的方法。
该方法利用质谱仪测量样品中碳同位素的相对丰度。
首先将样品中的碳化合物转化为气态化合物,然后通过质谱仪测量气态化合物中13C的相对丰度。
3.2 碳同位素比值质谱法碳同位素比值质谱法是一种更精确的测量碳13指标的方法。
该方法利用质谱仪测量样品中13C和12C的比值。
通过测量不同样品中13C和12C的比值,可以计算出13C的相对丰度。
4. 碳13指标的意义和挑战4.1 意义碳13指标的研究可以揭示生物体的来源、代谢途径以及环境变化等重要信息,对于生态学、地质学和食品安全等领域具有重要意义。
通过测量不同样品中13C的相对丰度,可以推断食物链的结构、物质流动的路径以及食物的来源地区,为生态系统的保护和管理提供科学依据。
用自然13c丰度法区分人工林根源呼吸的原理与应用用自然13C丰度法区分人工林根源呼吸的原理与应用引言:人工林是一种重要的森林资源,对于碳循环和气候调节具有重要意义。
了解人工林的呼吸过程对于评估其生态功能和碳平衡具有重要意义。
本文将介绍一种用自然13C丰度法区分人工林根源呼吸的原理与应用。
一、原理:1. 13C同位素:自然界中存在两种碳同位素,即12C和13C。
这两种同位素的丰度比例在不同生物体中有所差异。
13C丰度通常以δ13C 值表示,其计算公式为:δ13C‰ = [(Rsample/Rstandard) - 1] × 1000其中,Rsample是样品中13C和12C同位素的比值,Rstandard 是参考物质中13C和12C同位素的比值。
δ13C值可以用来判断不同生物体的来源和代谢途径。
2. 根源呼吸:根源呼吸是指植物根系通过呼吸作用将有机物氧化分解为二氧化碳和水释放到大气中的过程。
根源呼吸是植物碳循环的重要组成部分,也是人工林碳平衡的重要过程。
3. 13C丰度法:利用13C丰度法可以通过测量根系呼吸释放的CO2中13C同位素的丰度来区分不同来源的碳。
不同来源的碳具有不同的δ13C值,可以通过测量CO2中13C的丰度来确定根系呼吸的来源。
二、应用:1. 碳循环研究:人工林对碳循环具有重要影响,了解其根源呼吸的来源可以帮助评估人工林的碳平衡和碳储量。
通过测量根系呼吸释放的CO2中13C的丰度,可以判断不同来源的碳在根系呼吸中的贡献比例,从而了解人工林的碳循环过程。
2. 生态功能评估:根源呼吸是植物生长和代谢的重要过程,对于评估人工林的生态功能具有重要意义。
通过测量根系呼吸释放的CO2中13C 的丰度,可以判断根系呼吸的来源,进而评估人工林的生态功能和植物生长状态。
3. 气候调节研究:人工林对气候调节具有重要作用,了解其根源呼吸的来源可以帮助评估人工林的气候调节效果。
通过测量根系呼吸释放的CO2中13C的丰度,可以判断不同来源的碳在根系呼吸中的贡献比例,从而了解人工林对大气中CO2的吸收和释放情况。
植物水分利用效率研究方法综述
植物水分利用效率(Water Use Efficiency,简称WUE)是植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物的过程中水分的利用效率。
它是植物适应干旱环境的重要生理特性之一,对于农业生产和生态系统功能维持具有重要意义。
因此,研究植物WUE的方法对于揭示植物水分利用机制和提高农作物的耐旱性具有重要意义。
目前,研究植物WUE的方法主要有以下几种:
1. 水稳定同位素方法:利用水稳定同位素(如氢稳定同位素D和氧稳定同位素18O)测定植物体内水分的同位素组成,并与环境水(土壤水或大气水)的同位素组成进行比较,从而推断植物的WUE。
这种方法适用于各种植物类型和环境条件,但需要昂贵的仪器设备和繁琐的样品处理。
2. 碳同位素方法:利用碳同位素测定植物体内有机碳的同位素组成,通过比较不同碳同位素比值(如13C/12C)来推断植物的WUE。
这种方法简单、经济,并且适用于大规模的调查研究,但需要考虑其他因素对碳同位素比值的影响。
3. 水分利用效率模型:根据植物的生理和生态特性,构建数学模型来模拟植物的WUE。
这种方法可以考虑到植物与环境之间复杂的交互
作用,但需要大量的实验数据来验证模型的准确性。
4. 植物生长和生理参数测定:通过测定植物的生长和生理参数(如叶面积、蒸腾速率、光合速率等),来推断植物的WUE。
这种方法简单易行,但受到环境因素和植物物种的限制。
综上所述,研究植物水分利用效率的方法多种多样,各种方法都有其优缺点。
因此,在实际研究中,可以根据具体研究目的和条件选择合适的方法,或者结合多种方法综合分析,以获得更准确和全面的结果。
第23卷第6期2005年11月干旱地区农业研究A gricu ltu ral R esearch in the A rid A reasV o l.23N o.6N ov.2005植物水分利用效率的影响因子研究综述Ξ朱 林1,2,许 兴1(1.宁夏大学农学院,宁夏银川 750021;2.宁夏农业生物技术重点实验室,宁夏银川 750002)摘 要:在概述植物水分利用效率(W U E)及其层次和测定、计算方法的基础上,介绍了影响植物W U E的内部因素(包括植物种类和品种、叶片解剖结构及生理生化特征等)和外部因素(包括气象、土壤、生物因素等),以及各自的作用机理,尤其是对气孔不均匀关闭、影响∃13C在田间条件下表现较差的原因、冠层和叶边界层对植物W U E 产生的效应及其作用原理进行了探讨,并提出了今后植物W U E研究的重点和方向。
关键词:水分利用效率;碳同位素分辨率;叶边界层;冠层;气孔不均匀关闭中图分类号:S311 文献标识码:A 文章编号:100027601(2005)0620204206 水分不足是我国尤其是北方干旱、半干旱地区农业生产的主要限制因子。
在这样的背景下,推行节水农业具有重大的战略意义。
而节水农业所要解决的中心问题就是提高农业生产中水的利用率和利用效率,前者属于工程和农业节水措施的任务,后者属生物节水(植物高效用水)的范畴。
山仑院士等指出当水的流失、蒸发、渗漏得到最大限度地控制之后,植物本身高效用水就显得更为重要,系进一步实现节水增产的潜力所在[1]。
研究植物水分利用效率(W U E)的影响因素对于发展节水农业有着重要的理论和现实意义,本文综述近年来国内外在这方面的最新研究进展情况。
1 植物水分利用效率的涵义及其测定和计算方法研究植物W U E的途径和方法有许多,不同的学科对它的定义也是不同的。
Bo lger和T u rner (1998)把植物水分利用效率归纳为四种:经典意义上的水分利用效率是指植物的生物量与蒸腾、蒸发所消耗水量的比值;蒸腾效率(W)是指植物消耗单位重量的水所生产的干物质的质量,蒸腾效率可以通过不同的技术手段来获得,其中,最古老的方法是用植物的生物量除以总的蒸腾量。
碳稳定同位素技术在植物和土壤中的应用研究进展吉林建筑大学长春 130118碳对于地球上的生物进化起着极其重要的作用。
植物的呼吸和光合作用都是通过碳的传递来与大气产生交互,从而形成碳的平衡与循环。
同时,对碳的同位素进行追踪从而进行分析研究的技术已经广泛运用到各种对于农业的研究中,并取得了一定的成果。
在国外,稳定碳同位素在生态系统研究中应用较早,已对暗呼吸中碳同位素分馈、碳同位素分馏与环境和生理因素的关联、土壤-植物-大气连续体中的碳同位素通量等方面进行了综述。
Matteo等根据28种文献绘制了1996—2015年稳定碳同位素在林学研究中的热点分布图,发现研究集中在森林土壤碳固存、植物和动物群落的人为影响以及造林后树种的生理生态反应3个方面。
在国内,稳定碳同位素技术应用起步较晚但发展较快,国内研究者综述了稳定碳同位素技术在植物-土壤系统碳循环、树轮稳定碳同位素、植物水分利用效率和全球气候变化等方面的应用。
随着同位素技术应用范围不断拓展,在植物的细胞、叶肉组织、韧皮部、叶片、植株、冠层、生态系统乃至全球尺度上均有应用。
Smedley[1]等利用对植物叶片中δ13C值的测定,发现多年生植物的δ13C含量大于一年生植物,且早开花植物小于晚开花植物。
Munn6-Bosch总结前人研究也得到相似的结论。
植物在不同的生长阶段也表现出不同的δ13C变化。
Victor等指出随植物生长阶段的变化其δ13C值有升高的趋势。
分析原因是,植株在幼年时δ13C低与环境有一定关系,幼年时植株比较小,处于群落下层,光照受到影响,且土壤释放的CO2也会使植株δ13C值较小。
为了得知树木生长时的气候条件,蒋高明等通过测定油松年轮中δ13C的含量推测出工业革命前中国北方的CO2变化量。
Saurer[2]等对欧洲山毛榉年轮纤维素中的δ13C与气候参数(尤其是降雨量)之间的关系进行研究,表明最近50年树木年轮δ13C与降雨量变化有显著相关性。
宁夏种植甘草δ13 C组成与水分利用的关系胡海英;梁新华;伏晓昭;王兴;谢应忠【期刊名称】《干旱地区农业研究》【年(卷),期】2018(036)006【摘要】以宁夏盐池退耕还草地人工种植乌拉尔甘草(以下统称甘草)为研究对象,比较研究了甘草叶片的δ13 C组成、叶片相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量等指标及其相互关系.结果表明:(1)自然降水条件下不同处理土壤含水量显著低于灌溉条件下的土壤含水量(P<0.05),甘草叶片的δ13 C值、水分利用效率、叶片相对含水量显著大于灌溉条件下的相应值(P<0.05),脯氨酸含量和叶绿素含量则呈相反变化趋势;(2)野生甘草与自然降水条件下种植甘草之间的生境土壤含水量、δ13 C值及水分利用效率无显著差异,与灌溉条件下种植甘草之间的各项指标差异显著;(3)同一水分条件下2 a生和3 a生甘草之间的脯氨酸含量和叶绿素含量差异显著(P<0.05),其他指标差异不显著;(4)甘草叶片δ13 C值与土壤含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量呈显著负相关,与叶片相对含水量呈显著正相关.综上可知,甘草叶片δ13 C值可同时反映甘草植株和土壤的水分状况.自然降水条件下,人工种植甘草与野生甘草一样具有高的δ13 C值和水分利用效率,在研究区,甘草可在无灌溉条件地区大面积种植.【总页数】6页(P86-91)【作者】胡海英;梁新华;伏晓昭;王兴;谢应忠【作者单位】宁夏大学农学院,宁夏银川750021;宁夏大学生命科学学院,宁夏银川750021;宁夏大学农学院,宁夏银川750021;宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地,宁夏银川750021;宁夏大学农学院,宁夏银川750021【正文语种】中文【中图分类】S567.7+1【相关文献】1.宁夏甘草种植基地环境与质量评价 [J], 张清云;李明;蒋齐;王英华;鲍瑞2.宁夏不同产地野生与种植甘草中甘草甜素含量的比较 [J], 张霞;徐力生;张立明;钱志强;鲍丹娜;纪涛3.科尔沁沙地6种灌木叶片δ13C组成及水分利用效率变化 [J], 迟琳琳;王国晨;张日升;肖巍4.宁夏中部干旱带甘草人工种植技术研究 [J], 李明;蒋齐;张青云;杨彩霞;高立原;潘占兵;张玉进5.宁夏中部干旱带沙地人工甘草不同种植密度土壤水分时空变化及产量性状分析[J], 张清云;王宁庚;杨朝霞;左忠;李明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
土壤水分条件对甘薯水分利用效率和稳定性碳同位素影响张辉;朱绿丹;宁运旺;张丛志;张永春【摘要】以我国大面积种植的典型旱地作物甘薯为研究对象,进行可控条件的不同水分处理的盆栽试验,研究了水分胁迫下甘薯各典型生育期各器官碳同位素判别值(△13C)、水分利用效率(WUE)及其之间的关系.试验设3个水分条件:分别为田间持水量的50%(W1),75%(W2),100%(W3).结果表明,各生育期各器官生物量均随着水分增加而增加,在W3处理时达到最大,各生育期WUE则在W1处理时达到最大.尽管W3处理最终总生物量积累及产量最高,但高水分处理下将降低光合同化物向地下部的分配比例;同时,甘薯光合速率和RuBisCO活性之间呈正相关关系;甘薯不同生育期不同部位的△13C各不相同,其中根的△13C最小,然后依次为叶柄、茎秆、叶片,表明甘薯叶片光合同化物质在各器官中分配时发生碳同位素的分馏作用;在甘薯的各生育期,各器官△13C和瞬时WUE呈一致性的负相关关系.综上所述,碳同位素可以作为灵敏简单、快速准确的甘薯WUE的评价方法.【期刊名称】《土壤》【年(卷),期】2014(046)005【总页数】8页(P806-813)【关键词】水分胁迫;甘薯;生育期;水分利用率;碳同位素判别值【作者】张辉;朱绿丹;宁运旺;张丛志;张永春【作者单位】江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,南京210014;土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京210008;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,南京210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,南京210014;土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京210008;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部江苏耕地保育科学观测实验站,南京210014【正文语种】中文【中图分类】S318水资源不足是世界主要农业产区普遍存在的问题[1],而随着农业生产的发展,我国水资源形势也日益严峻。
奥克立林碳同位素奥克立林碳同位素(Carbon Isotopes in Oaklins)引言:奥克立林碳同位素,是指在奥克立林中所含的碳元素的同位素。
碳元素的同位素主要有碳12(12C)和碳13(13C),其中碳12的丰度更高,约占98.9%,而碳13的丰度较低,仅约占1.1%。
奥克立林碳同位素的研究对于了解地球生态系统的碳循环、气候变化以及生物地球化学过程具有重要意义。
一、奥克立林碳同位素的来源1. 大气CO2:奥克立林的碳同位素组成主要受大气CO2的影响。
在大气中,12CO2和13CO2的比例是固定的,所以植物吸收到的CO2也具有相应的同位素比例。
2. 土壤:土壤中的碳同位素组成受到植物残体的影响。
不同植物的残体在分解过程中会释放出不同比例的13C,进而影响土壤的碳同位素组成。
3. 水分:水分中的碳同位素组成也会影响奥克立林的碳同位素组成。
植物吸收到的水分中的碳同位素组成会直接反映在植物体内。
1. 生态系统碳循环研究:通过分析奥克立林中不同植物组织的碳同位素组成,可以了解不同植物对CO2的吸收利用能力,进而揭示生态系统的碳循环过程。
2. 气候变化研究:奥克立林碳同位素对气候变化具有响应性。
通过分析奥克立林中的碳同位素组成,可以重建过去几百年甚至几千年的气候变化情况,为研究气候变化提供重要依据。
3. 土壤侵蚀研究:奥克立林碳同位素的分析还可以用于研究土壤侵蚀的程度和速率。
不同侵蚀程度的土壤中的碳同位素组成会有所不同,通过分析奥克立林中不同土层的碳同位素组成,可以了解土壤侵蚀的情况。
三、奥克立林碳同位素的分析方法1. 稳定同位素质谱仪:稳定同位素质谱仪是目前常用的奥克立林碳同位素分析方法之一。
通过测量样品中碳同位素的丰度,可以计算出奥克立林中不同物质的碳同位素组成。
2. 碳同位素比值法:碳同位素比值法是通过测量样品中碳12和碳13的比值来分析奥克立林中的碳同位素组成。
这种方法简便易行,可以应用于大规模样品的分析。