高山植物稳定碳同位素沿海拔梯度响应机制的研究进展

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1、28卷第1期37～46页山地学报Vo1．28，No．1pp37-462010年1月JOURNALOFMOUNTAINSCIENCEJan．，2010文章编号：1008—2786一(2010)1—037—10高山植物稳定碳同位素沿海拔梯度响应机制的研究进展刘小宁，马剑英，孙伟，崔永琴，段争虎(1．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站，甘肃兰州730000；2．怀俄明大学可再生资源系，拉勒米，怀俄明，82071，美国)摘要：简要介绍了国内外关于植物”C对海拔梯度响应规律的研究情况，叙述了植物叶片613C对海拔梯度响应的内在机理

2、。重点介绍了随海拔变化的气压、温度、降水(湿度)、光照等环境因子和植物的叶片厚度、比叶重(LMA)、氮含量、气孔密度、气孔导度等生物因子对高山植物”C的影响作用。由于各因子的多变性以及之间的相互作用，任何单一因子都不足以决定植物6”C的最终变化，也不能解释植物6”C随海拔的变化趋势，这种趋势可能是众多因子综合作用的结果。最后对本领域取得的一些认识和结论进行了总结，并对存在的一些问题以及今后的研究方向提出了一些见解。关键词：C；海拔响应；水分胁迫；气孔导度；含氮量中图分类号：Q142，Q948文献标识码：A近年来，稳定碳同位素在全球变化研究的多个的组

3、成状况，解释其区域分布所反映的地理环境空领域都得到了广泛应用，如碳循环、土壤一植物的碳间差异j。稳定碳同位素的一个主要应用还在于转化、植物水分利用效率(WUE)等¨J。植物稳定揭示历史时期地区种问C和C植物演替趋势，重碳同位素组成(C)既由植物本身的生物学特性决新构建古环境气候信息。利用树轮”C一方面可定，代表了长期一系列复杂的生理生化整合过程；同以有效提取大气CO，演变的信息；另一方面还可以时又受到其生境中各种环境因素的影响，比如，c提取温度、降水等气候指标变化的信息。Hong植物在旱季的C组成较雨季明显偏重J，生长在等叫通过对我国东北金川泥炭有

4、机质中纤维素土壤湿度较高生境下的植物较干旱生境下的植物叶c的分析，结合纤维素的氧同位素结果，重新构建了片的”C要低些J。通过分析植物叶片中的"我国东北地区6000年以来的气候变化，其结果与c，可以反映叶片形成过程中周围的环境信息，包括历史文献资料有着很好的可比性；通过提取沉积物植物生长环境中的温度、降水量(湿度)、大气成分、有机质的C，Boom等¨分析安第斯山北部沿海土壤组成等，而分析植物”C组成的时空变化可拔梯度植被种类演替的变化主要是由于大气CO以反映自然环境的变化和空间特征。不同地区植物分压的变化。稳定碳同位素的组成状况携带了不同的环境气候信

5、高山地区的环境特征是强光照、低温、低大气号，因此可以通过分析不同区域的植物稳定同位素压、高风速以及较高的日温变化等，这造成了高山植收稿日期(Receiveddate)：2009—09—13；改回日期(Accepted)：2009—11—29。基金项目(Foundationitem)：国家自然科学基金(40671195，40771004)，国家科技支撑计划林业项目(2006BAD26B08—03)和国家科技支撑计划项目(2007BAD46B08)。[NationalSciencesFoundationofChina(40671195，40771004

6、)；ForestryprojectsintheNationalKeyTechnolo—gYR＆DProgram(2006BAD26B08—03)；ProjectsintheNationalKeyTechnologyR＆DProgram(2007BAD46B08)．]作者简介(Biography)：刘小宁，男(1984一)，河南安阳人，在读研究生，研究方向为植物生理生态及干旱环境变化。[LiuXiaoning(1984一)，male，Anyang，Henan，master，mainlyengagedinplantphysiologicalecolog

7、yandclimatechangeinaridregions．]Tel：13893631983，E—mail：liuxn01@126．com通讯作者(Authorforcorrespondence)：0931—4967537．E—mail：yma@lzb．ac．cn3828卷物低光合速率、低生长速率和低生物量。在这种高而增加，Beetling等的研究结果表明，her-条件下对水分和矿物营养元素的摄取异常艰难，高bacea叶片C随海拔升高呈减小趋势。Li等l_山植物的生存环境要比低地植物恶劣的多。而高山以喜马拉雅山脉东坡分布在海拔2000m到3800

8、植物往往通过在形态、生理上的调整逐渐适应于高m的川滇高山栎(Quercu~aquifolioides)为研究对象，山环境。