黄土高原地区粟、黍碳同位素特征及其影响因素研究

摘要：

从植物生理特点和形态适应性的角度分析气候环境对植物有机体稳定性碳同位素组成(δ13C)的作用机理,是运用有机体δ13C进行古气候定量重建的基础.C4植物粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)是中国北方旱作农业的代表作物,其炭化种子易获取、可鉴定到种,δ13C可靠性强,是古气候研究的潜在理想材料,通过采集黄土高原地区不同生境现代栽培粟、黍,分析其δ13C与环境要素(包括纬度、海拔、全年和生长期的温度、降水量、水分有效性(P/Ep)、湿度等)的关系,结果显示粟δ13C值仅与纬度(光照)具有显著负相关关系(相关系数R=-0.46),光照对粟δ13C值的影响占21％,其他气候要素对粟δ13C值未产生显著影响,粟δ13C值不适用于提取气候因素信息;黍δ13C与生长期降水量(Pgp)具有显著正相关关系(R=0.75),Pgp对黍δ13C的影响程度达到56％.解析黍作物生理特性和形态调整的作用机制,显示在水分胁迫条件下黍植株对环境的适应性主要是通过气孔因素实现的,因此黍δ13C能够较好地记录作物生长过程中降水量状况,在古气候定量重建方面具有一定的应用前景.

关键词：粟、黍、稳定碳同位素、降水量、水分可利用性、C4植物生理特点

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资助基金：国家自然科学基金项目批准号:41301042,41172161和国家重点基础研究发展计划项目编号:2015CB953803资助

在线出版日期：2015-12-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1683-1697