植物樣品取樣方法

1植物水分利用效率的研究:取樣部位：葉片測定指標:EC基本原理：813C分析是評估C3植物葉片中細胞間平均CO2濃度的有效方法。根據Farquhar等(1982)，植物的813C值可由下式來表示：813Cp=813Ca-a-(b-a)xC/C.式中，813Cp和813Ca分別為植物組織及大氣CO2的碳同位素比率，a和b分別為CO2擴散和羧化過程中的同位素分餾，而C和Ca分別為細胞間及大氣的CO2濃度?？擅黠@看出，植物的813C值與C.和ca有密切的聯系。植物組織的813C值不僅反映了大氣CO2的碳同位素比值，也反映了C/Ca比值。C/Ca比值是一重要的植物生理生態(tài)特征值，它不僅與葉光合羧化酶有關也與葉片氣孔開閉調節(jié)有關，因而CCa值大小也與環(huán)境因子有關。另一方面，根據水分利用效率的定義，植物水分利用效率也與C.和Ca有密切的聯系，這可由下列方程式中看出：A=gx(Ca-q)/1.6E=gxAWWUE=A/E=(Ca-C.)/1.6AW式中，A和E分別為光合速率和蒸騰速率，g為氣孔傳導率，而AW為葉內外水氣壓之差。這樣，813C值可間接地揭示出植物長時期的水分利用效率：由于植物組織的碳是在一段時間(如整個生長期)內累積起來的，其813C值可以指示出這段時間內平均的C/Ca值及WUE值。注意事項：?陽生葉片；?光合活性強的葉片(避免新生和衰老葉片)；?比較不同種或不同地區(qū)植物的水分利用率時應注意大氣CO2本底的813C值與氣候和水分條件是否接近。特別是在森林生態(tài)系統(tǒng)中，植物葉片813C值存在明顯的冠層效應，即愈接近森林地表，植物葉片的同位素貧化(isotopicdepletion)效應愈明顯，產生這一效應的原因主要有兩個：一個是林冠內部形成的光強梯度，光強下降導致較高的Ci/Ca；第二是林下植物和土壤呼吸釋放含有較低13C的CO2。前處理：盡可能立即烘干；測定前要粉碎過60-80目篩難題：高大喬木取樣；地理跨度很大或氣候條件差異明顯的地點間的比較2植物光合類型的判定取樣部位：葉片測定指標：813C基本原理：植物光合作用是自然界產生碳同位素分餾的最重要過程。目前大氣CO2的813C值為8%0左右。大氣CO2經氣孔向葉內的擴散過程、CO2在葉水中的溶解過程，以及羧化酶對CO2的同化過程，均存在由顯著的碳同位素效應（Farquharetal』989）。而且，不同光合途徑（C3、C4、和CAM）因光合羧化酶（RuBP羧化酶和PEP羧化酶）和羧化的時空上的差異對13C有不同的識別和排斥，導致了不同光合途徑的植物具有顯著不同的813C值。在陸生植物中，C3植物的813C值由-20%。到-35%（平均為-26%。），C4植物由-7%。至到-15%（平均為-12%。），而CAM植物由-10%。到-22%o（平均為-16%。）,因此813C值可用來鑒別植物的光合途徑。注意事項：陽生葉片；光合活性強的葉片。難題：對一些中間類型或CAM光合途徑兼有的物種的判斷比較困難3植被變遷取樣：植物葉片或植株、土壤、花粉粒、動植物化石等測定指標：813C基本原理：不同光合類型植物的813C值之間存在很大差異，土壤有機質、花粉粒以及動植物化石813C值中包含了不同地質年代的植被光合類型等方面的信息，如土壤有機質是由分解的植物殘體逐漸轉化和積累起來的，所以土壤有機質同位素組成與其上的植被同位素組成有直接的關系，因此可以用來判斷植被的變遷，主要是C3/C4植物的構成比例。哺乳動物牙齒的釉質層，特別是食草動物的食物同位素組成比較規(guī)律和穩(wěn)定，所以牙齒化石釉質的穩(wěn)定同位素分析對于判斷古氣候變化非常有用。注意事項：植物取樣同上；土壤根據具體情況取不同深度的樣品，淺表土壤盡量劃分的細些，如0-2cm,2-5cm,5-10cm等，最表層土壤容易受到人類和生物活動的干擾，所以一般表土樣品采集地表下2-3cm的土壤，此層土壤中的有機質組分經過了長時間的分解，達到了穩(wěn)定。前處理：植物樣品處理同上；一般土壤樣品需要研磨過80-100目篩，如果是堿性土壤需要酸化，即用過量的稀釋HCl（2mol/L）處理土壤樣品24小時，以除去土壤中的碳酸鹽。去除土壤中碳酸鹽主要是因為土壤中的碳酸鹽不僅容易受成巖作用影響，而且這些碳酸鹽從形成起直到今天一直在與地層中的CO2氣體反應，因此這種來源的同位素分析很難真正反映地質歷史時期的氣候狀況。難題：此方法只適于原始與現代植被類型間813C差異較大的地區(qū)，如由C4草原轉變?yōu)镃3灌叢；由C3草原轉變?yōu)椤?植物為準的農田（玉米、甘蔗等）。當分析花粉粒、動植物化石樣品時常需要特殊的儀器（樣品量太?。?。而對化石材料分析的很大困難應該是如何準確確定它所處的地質年代（14C定年）。4長期氣候變化取樣：樹木年輪、湖泊沉積物、動植物化石、石筍、冰芯等，時間尺度從幾十年到幾百萬年測定指標：EC、8180、8D基本原理：樹輪是能提供各種環(huán)境氣候信息的生命體，樹木在光合作用過程中吸收的C02和H20是樹輪有機組成中C、H、0的唯一來源，因而樹輪C、H、0同位素組成應能反映樹木生長時大氣圈（CO2）和水圈（H20）的同位素組成特點。同時，光合作用過程也是一個受環(huán)境氣候因子制約的同位素分餾過程，經過這一過程的樹輪同位素組成,也應記錄有樹輪生長時氣候因子的信息。比如:樹木年輪的813C值可以用于大氣C02濃度、大氣溫度、大氣相對濕度和降水量等環(huán)境因子的重建。目前越來越多的研究同時應用兩個或多個同位素共同解釋氣候的變化，增加了結果解釋的精確度。前處理：提取年輪中的纖維素難題：年輪的準確定年；樹輪纖維素的硝化5植物氮素利用取樣部位：植物葉片、土壤測定指標：815N基本原理：大氣N2的815N值接近0,而土壤N的815N值在-6%。至16%。之間（參見補充材料1）。因此，主要通過