湿地松针叶碳氮稳定同位素及水分利用效率1)

林宇

(福建省长乐大鹤国有防护林场，福州，350212)

同位素自然丰度法广泛应用于植物生理过程的研究，具有不受时间和空间限制[1-2]、非侵入性[3]以及便于测定等诸多优点[4]。碳(C)和氮(N)是植物组织的重要组成部分，植物组织的碳稳定同位素丰度(δ13C)和氮稳定同位素丰度(δ15N)受生长环境影响较大，且两者在植物种内和种间存在显著差异[5-7]。在自然界中，氮循环过程中有同位素分馏现象，叶片中的δ15N值能较好地指示土壤氮循环速率及其所处的生态系统的氮饱和度[1，3，8-9]，如Templer et al.[10]研究认为叶片δ15N值越大，叶片15N富集指数越趋于0，其所在的森林生态系统越趋于氮饱和状态[4]。植物的碳同位素分辨率(Δ13C)与蒸腾效率呈负相关，和胞间CO2摩尔分数(Ci)与空气中CO2摩尔分数(Ca)之比呈正相关[11]，而且植物Δ13C具有采样简单、便于样品处理、测定快速准确等优点，因此Δ13C可以作为研究植物蒸腾效率的间接指标[12]。植物叶片的水分利用效率(WUE)是光合速率和蒸腾速率的比值[13]，因此诸如温度、水分、光照等凡是影响植物光合和蒸腾的环境因子对WUE都有影响。传统的光合作用测定仪测定植物叶片的WUE只是一个瞬间值，一般只用来阐释植物对环境因子的短期响应能力，因而应用起来有局限性[14]。而植物叶片的碳稳定同位素丰度值不仅可以指示大气CO2的碳同位素，而且和胞间CO2摩尔分数(Ci)与空气中CO2摩尔分数(Ca)之比具有线性关系[15]。因此，叶片中δ13C可以用来反映这段时期内树木新陈代谢和平均的WUE值[4]。Farquhar et al.[16]研究也表明，碳同位素技术是分析C3植物水分利用效率的有效手段。……