水分和氮素对糙隐子草稳定性碳同位素值的影响及机制研究

植物的稳定性碳同位素值(δ13C值)不仅反应了时空尺度上植物的碳-水关系、水分利用效率和光合作用过程，还可以反应环境条件对植物生理生态过程的影响。相对于C3植物，C4植物的δ13C值变化很小。但是，我们的前期研究表明，C4植物糙隐子草的δ13C值的变幅很大(从-16.93‰到-13.80‰，为3.13‰)，并且δ13C值与叶片氮含量呈正相关。原因可能是水分和氮素通过改变PEPc和Rubisco酶的总量和相对比例，影响Ci/Ca和Φ，进而影响δ13C值。本项目以糙隐子草为研究对象，采用不同水、氮处理的盆栽实验，将重点研究：(1)自然状态下，糙隐子草叶片δ13C值与氮含量和水分条件的关系；(2)水分和氮素的不同处理对糙隐子草叶片PEPc和Rubisco酶的总量和相对比例的影响，及其与Ci/Ca、Φ、δ13C值之间的关系。其研究结果对我国北方地区C4植物的抗旱和养分生理的研究有重要意义。

本项目采用不同水、氮处理的盆栽实验，并结合长期施肥平台，对内蒙古草原典型C4植物糙隐子草叶片氮含量（Nleaf）与其碳同位素判别值（△）的关系及其机制进行了研究。取得的主要结果和结论包括：（1）糙隐子草叶片Nleaf和△值变化范围分别为5.14-7.82‰和2.19-4.06%；（2）氮添加增加了叶片△，干旱不影响叶片△；（3）Nleaf的增加提高了维管束鞘细胞的CO2泄漏值，降低了细胞内外CO2浓度比。Nleaf主要是通过增加维管束鞘细胞的CO2泄漏值而使△增加。在水分条件变化较小时，糙隐子草叶片△主要受到Nleaf的影响；在大的降雨梯度尺度上或是水分变化很剧烈时，叶片△主要受到土壤可利用水分的影响。