西北地区油松叶片稳定碳同位素特征与生理指标的关系

应用与环境生物学报 2010，16 ( 5 ): 603~608Chin J Appl Environ Biol=ISSN 1006-687X2010-10-25DOI: 10.3724/SP.J.1145.2010.00603植物是环境变化的指示器，叶片是植物的主要光合器官，也是对环境变化较为敏感的营养器官，其特征能体现环境因子变化的影响或植物对环境的适应[1]. 植物适应逆境胁迫的主要生理机制是靠渗透调节作用来完成的，通过渗透调节可使植物在逆境条件下维持一定的膨压，从而维持细胞生长、气孔开放和光合作用等生理过程的进行[2]. 稳定性同位素技术已经被广泛地应用于全球变化、环境科学以及植物生理生态学等诸多研究领域[3~4]，植物13C 的分馏（Discrimination ）研究也已成为植物生态学和全球碳循环研究的主要内容之一[5~6]. 稳定碳同位素技术与数据学模型和遥感技术并称为生态学研究的三大现代技术. 稳定碳同位素方法是利用植物在吸收CO 2进行光合作用过程中发生了碳同位素的分馏，通过检测碳同位素比值来解释生态系统中碳循环、植物光合代谢途径、水分利用效率（Water use ef fi ciency, WUE ）以及生物和环境的关系等问题[7~10].西北地区油松叶片稳定碳同位素特征与生理指标的关系*李善家1 张有福2, 3 陈 拓3**（1兰州理工大学生命科学与工程学院 兰州 730050）（2河南科技大学农学院 洛阳 471003）（3中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室 兰州 730000）Correlations Between Foliar Stable Carbon Isotope Composition and PhysiologicalParameters of Pinus tabulaeformis Carr. in Northwestern China *LI Shanjia 1, ZHANG Youfu 2, 3 & CHEN Tuo 3**(1School of Life Science and Engineering, Lanzhou University of Technology , Lanzhou 730050, China)(2College of Agriculture, Henan University of Science and Technology , Luoyang 471003, Henan, China)(3State Key Laboratory of Cryospheric Sciences, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,Chinese Academy of Science , Lanzhou 730000, China)Abstract The 10 natural populations of Pinus tabulaeformis Carr. distributing in Gansu, Ningxia and Inner Mongolia, China were investigated, the stable carbon isotope composition (δ13C), organic osmotic substances (proline, soluble sugar, betaine and mannitol) content, ash content, water content, and total carbon nitrogen content of their leaf samples collected there were measured, and the characteristics of δ13C and interrelationship among these factors were analyzed. The leaf δ13C value ranged from -28.68‰ to -25.02‰, with an average of -26.82‰, and the δ13C values became more negative with increasing annual precipitation. The relationship between the δ13C and physiological parameters obtained from this study indicated: δ13C was positively related to the soluble sugar content and ash content, and δ13C negatively correlated with the mannitol content, leaf water content and leaf total nitrogen content, but δ13C was not correlated significantly with the praline content, betaine content and total carbon content. To some extent, the different δ13C of P. tabulaeformis re fl ected plants’ growing environment and degree of water de fi cit, and water use ef fi ciency (WUE)’s improvement and organic osmotic substances’ change were not synergtic. The experiment demonstrated that ash content might predict carbon isotope discrimination. Fig 4, Tab 1, Ref 40Keywords Pinus tabulaeformis Carr.; leaf; δ13C; physiological parameter; organic osmotic substance; water use ef fi ciency CLC Q945.79 (24)摘 要 以分布于中国西北境内的甘肃、宁夏及内蒙古等地区10个油松（Pinus tabulaeformis Carr.）天然种群为研究对象，通过测定油松叶片的稳定碳同位素组成（δ13C ）、有机渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇）含量、灰分含量、含水量和碳氮含量等生理指标，分析不同自然种群油松叶片δ13C 特征及其与生理指标之间的关系. 结果显示：油松叶片δ13C 值的变化范围在-28.68‰~-25.02‰，平均值为-26.82‰，随着降水量增加，δ13C 表现出偏负的趋势；油松叶片δ13C 值与可溶性糖和灰分含量呈显著正相关关系（P <0.01），与叶片含水量、甘露醇和全氮含量呈显著负相关关系（P <0.01），与脯氨酸、甜菜碱和全碳含量相关性不显著. 上述结果表明，叶片δ13C 值可以同时反映生长环境和植物体本身水分的亏缺程度，植物水分利用效率的提高和各种渗透调节物质在植物体内的积累不是协同变化的，并且灰分含量可以作为δ13C 值的替代指标. 图4 表1 参40关键词 油松；叶片；稳定碳同位素组成（δ13C ）；生理指标；有机渗透调节物质；水分利用效率CLC Q945.79 (24)收稿日期：2010-05-21 接受日期：2010-06-07∗公益性行业科研专项（No. 200806036）和国家自然科学基金项目（No. 30770342）资助 Supported by the National Public Bene fi t Research Foundation of China (No. 200806036) and the National Natural Science Foundation of China (No. 30770342)∗∗通讯作者 Corresponding author (E-mail: chentuo@)60416 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol我国西北地区气候条件恶劣，干旱少雨，植物物种多样性贫乏，生态系统脆弱. 油松（Pinus tabulaeformis Carr.）作为我国的乡土树种，在西北地区广泛分布，是我国温带、暖温带半干旱、半湿润地区的基本树种，是天然种群植被的主要优势种和建群种之一，其抗逆性强、生态可塑性大，对西北地区的生态环境保护具有重要作用[11]. 目前，大量的研究集中在运用碳同位素技术探讨不同地区或同一地区不同种植物或同种植物δ13C的组成特点、空间分布及其与环境因子(主要是气候因子)之间的关系[12~15]，而对于大区域复杂自然环境内植物渗透调节物质等生理指标对碳同位素分馏作用的影响及其内部调节机制还不清楚，而且在寻找δ13C值的替代性指标方面目前还缺乏系统的研究. 为此，我们以分布于我国西北境内的甘肃、宁夏及内蒙古等地区10个油松天然种群为研究对象，分析油松叶片δ13C值的组成特征和变化规律，并测定渗透调节物质含量及其相关指标，旨在探讨叶片δ13C组成特性及与其他相关因子之间的关系，试图寻找δ13C值的替代指标，并进一步了解不同区域环境条件下油松叶片的生理生态学特性，以期为研究西北地区植物生态适应策略和响应机制，生态系统恢复和更有效地保护自然生态系统提供理论依据.1 材料与方法1.1 研究区域与采样地概况研究区位于我国西北境内的甘肃祁连山东段、陇南、天水及宁夏-内蒙古贺兰山林区，地理范围包括33°50'~38°58’ N，103°22'~108°08’ E，海拔高度1 551~2 541 m，多年平均气温跨度在4.9~12.7 ℃，年降雨量跨度在193.5~525.9 mm，多年平均气温、年降水量计算值为采样点附近气象站1951~2000年多年气象统计资料平均值（表1，图1）. 祁连山位于青藏高原北缘，海拔从低到高，植被类型依次为山地荒漠植被、山地草原植被、山地森林草原植被、亚高山草甸植被和高山冰雪植被，森林主要树种有祁连圆柏、油松、青海云杉和灌木林四大类型. 宁夏-内蒙古贺兰山植被垂直带变化明显，有高山灌丛草甸、落叶阔叶林、针阔叶混交林、青海云杉林、油松林、山地草原等多种类型，其中分布于海拔1 500~2 200 m的阴坡或半阴坡的油松林带郁闭度大，更新良好，是贺兰山区重要的林带，贺兰山是温带荒漠与温带荒漠草原的分界线，又是西北内流区与外流区的分水岭. 陇南地处西秦岭南麓，由北秦岭山地、微成盆地和南秦岭山地三部分组成，是亚热带到中温带的过渡地带，植被丰厚，采样点分布于舟曲查岗林场、迭部腊子口、达拉、洛大林场. 天水样区属陇中黄土高原，位于甘肃中东部，地形破碎，多梁、峁、沟谷、垄板地形，气温年较差、日较差大，属温带季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，天水采样点位于麦积山、小陇山及党川林场内.研究区油松为主要建群种和优势种，呈块状或带状分布于采样点阴坡或半阴坡.1.2 样品采集样品于2008年10月采自我国西北境内以油松（P. tabulaeformis）为主要建群种和优势种的典型分布区，采样点地理位置用全球卫星定位导航仪（Mgaellan GPS320）测定各点经纬度及海拔高度，其气候因子数据取自附近气象站，采样点见图1. 选取10个不同位点，每个位点2~3个自然种群，在每个种群中，间隔20 m以上分单株随机采集，选择在开阔、平坦、距离村落较远区域，以保证生长的环境有充足的光照，同时尽可能避免人为活动对其同位素组分的影响. 考虑到植株个体间的差异，采集样品均为15 ~30棵基本同龄的植株个体的幼叶，混匀为一个样品，采后立即放入液氮中保鲜，部分叶片装入自封袋用于测定叶片含水量，每个样品设3个重复，带回实验室分析测定.1.3 样品处理及指标分析1.3.1 叶片稳定碳同位素组成（δ13C）测定将植物叶片在实验室内用超纯水洗净并自然晾干，70 ℃烘干48 h，使样品完全干燥，粉碎后，过80目筛制成供试样品. 采用真空燃烧法收集完全燃烧后产生的CO2，植物碳同位素分析样品制备系统为玻璃安瓶真空系统，接通燃烧炉电源，以CuO作为氧化剂，炉温控制在500 ℃，系统抽真空后通氧气，将盛有样品的瓷勺置于燃烧管中，在高温区燃烧2 min，然后冷冻收集并纯化CO2气体[16]，将纯化后的CO2用气体稳定同位素比质谱仪MAT-253型（Finigan公司）测定试样中的δ13C值. 分析结果均相对于国际标准PDB，分析精度±0.2‰，植物叶片δ13C值依据下面公式进行计算：1000)/()/()/()(1213121312130013×−=SSLCCCCCCCδ式中，(13C/12C)L是植物叶片13C/12C的比率，(13C/12C)S是国际通用标准物质PDB的13C/12C比率.1.3.2 叶片生理生化指标测定植物叶片脯氨酸含量测定采用茚三酮–磺基水杨酸比色法；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法；甜菜碱含量测定采用雷氏盐–丙酮比色法；甘露醇含量测定采用硫酸铜比色法；比色法测定仪器为美国VARIAN 公司VARY50型紫外可见分光光度计；叶片含水量（Leaf water content，LWC）测定采用烘干称重法，灰分测定采用马福炉干法灰化法，植物叶片全碳（Leaf total carbon，LTC）含量采用重铬酸钾、硫酸氧化–外加热法测定，植物全氮（Leaf total nitrogen，LTN）含量测定采用微量凯氏法，仪器为意大利产DK6，UDK140分析仪，每个样品重复测定3次[17].表1 研究区基本气象要素值Table 1 Meteorological elements of the sampling sites研究区域Study area 平均海拔 (h/m)Altitude纬度 (N)Latitude经度 (E)Longitude年均温 (℃)AMT年降水量 (mm)AMP祁连山东段 East region of Qilian Mountains219736°41'~37°26'102°44'~103°41' 5.4298.5天水地区 Tianshui179034°20'~34°26'106°00'~106°08'11.62433.9陇南地区 Longnan216433°33'~34°08'103°22'~104°20'9.4485.2贺兰山 Helan Mountains204238°44'~38°58'105°50'~105°54'7.9201.0 AMT: Annual mean temperature; AMP: Annual mean precipitation6055 期李善家等：西北地区油松叶片稳定碳同位素特征与生理指标的关系1.4数据统计分析数据分析采用SPSS 15.0、Excel 2003软件，对实验数据进行相关性、显著性和回归统计分析并作图表，分析不同天然种群油松叶片δ13C 值和其他指标的差异显著性（P <0.05）.2 结果与分析2.1 油松叶片δ13C 组成的基本特征及其与降水量的关系西北地区10个不同种群油松各采样点对应的叶片稳定碳同位素组成（δ13C ）见图2，测定结果显示，其δ13C 值的变化范围在-28.68‰~-25.02‰，变化幅度为3.66‰，平均值为-26.82‰，其中内蒙古阿左旗北寺景区（缩写为BS ）油松叶片δ13C 值最大，为-25.02‰，甘肃省天水市石门景区党川林场（缩写为DC ）油松叶片δ13C 值最小，为-28.68‰.采样点降水量与油松叶片δ13C 组成之间的相关性和显著性关系见图3，结果显示，油松叶片δ13C 值与年降水量之间呈极显著负相关（r 降雨量= -0.829，P <0.01）. 可见植物在生长过程中保存了自然环境变化的信息，δ13C 值也是植物对环境变化的一种生理响应. 随着不同地区降水量的增加，δ13C 组成表现出偏负的趋势，说明年降水量是影响本地区油松叶片δ13C 值的主要限制因素.2.2 油松叶片δ13C 组成与生理指标的关系通过对西北地区油松叶样的4种有机渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖、甘露醇和甜菜碱）含量、灰分含量、含水量、全碳全氮含量共8个生物因子与稳定碳同位素组成（δ13C ）之间进行相关性和显著性分析. 结果（图4）显示，油松叶片的δ13C 值与可溶性糖含量呈显著正相关性（r 可溶性糖=0.684*，P <0.05），δ13C 值与甘露醇含量存在极显著负相关性（r 甘露醇= -0.811**，P <0.01），δ13C 值与脯氨酸、甜菜碱含量之间没有达到相关关系（r 脯氨酸= -0.227，r 甜菜碱= -0.327，P >0.05）.随着叶片灰分含量的增加，δ13C 值呈极显著偏正趋势（r 灰分=0.787**，P =0.007），而随着叶片含水量的增加，δ13C 值呈极显著偏负趋势（r 叶片含水量= -0.933**，P <0.001），δ13C 值与叶片全氮含量呈显著负相关（r 全氮= -0.644*，P =0.045），而与叶片全碳含量没有显著的相关关系（r 全氮= -0.234，P >0.05）.可以认为，不同种群间油松叶片δ13C 值的差异可从另外一个侧面反映油松叶片可溶性糖、甘露醇、灰分、含水量、全氮含量等指标在不同生境中的变化趋势.3 讨论与结论在自然条件下陆生C 3、C 4和CAM 植物体内的δ13C 值分别为-35‰~-20‰，-15‰~-7‰，-22‰~-10‰ [18]，据此判断，本研究选取的所有10个自然种群油松都属于C 3光合代谢途径，是C 3植物. 样品δ13C 值的平均值为-26.82‰，与全球范围调查的植物δ13C 平均值-28.74‰、全球C 3植物δ13C 平均值-27.20‰ [19]以及我国北方C 3植物进行同位素分析所获得的平均值-27.10‰ [20]相比较，此次调查的西北地区油松δ13C 值图1 研究区采样点位置示意图Fig. 1 Map of the study area in northwestern China (Circles indicate thesampling sites)CLS ：古浪县昌岭山；MJS ：天水麦积山；DC ：天水党川林场；CG ：舟曲县查岗林场；LZK ：迭部县腊子口；DL ：迭部县达拉林场；LD ：迭部县洛大林场；BS ：阿左旗北寺林场；SYK ：银川苏峪口；LC ：永登县连城CLS: Changling Mountains, Gulang; MJS: Maiji Mountains, Tianshui; DC: Dangchuan Forest, Tianshui; CG: Chagang Forest, Zhouqu; LZK: Lazikou, Diebu; DL: Dala Forest, Diebu ; LD: Luoda Forest, Diebu; BS: Beisi Forest, Alashanzuoqi; SYK: Suoyukou, Yinchuan; LC: Liancheng, Yongdeng图2 研究区采样点油松叶片稳定碳同位素组成（δ13C ）Fig. 2 Composition of foliar stable carbon isotope (δ13C)in the sampling sites图3 油松叶片稳定碳同位素组成与降水量之间的关系Fig. 3 Relationship between annual precipitation and foliar stable carbonisotope composition in P. tabulaeformis leaves60616 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol明显偏正. 研究表明，植物叶片δ13C 值可以用来间接指示植物的长期水分利用效率，是指示植物水分利用效率的有效指标，δ13C 值越正，水分利用效率越高[3, 20~21]. 西北地区油松叶片较高的δ13C 组成特性反映了其较高的水分利用效率，显示油松可以作为改善西部生态环境优良树种的原因之一. 但不同生境油松叶片δ13C 值变化幅度较大，达3.66‰，这与前人报道“环境影响使得植物δ13C 值大概在3‰~5‰之间变化”[22]是一致的. 这从一定程度上也验证了前人的研究结果：植物稳定碳同位素组成是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果[18].植物组织中的水分是光合作用不可缺少的原料，当水分不足时，植物通过关闭部分气孔减少蒸腾作用，防止过度失水，同时，由于气孔的部分关闭，使通过气孔进入叶片的CO 2减少，引起植物叶内CO 2浓度下降，导致植物对13CO 2的识别能力必然降低，从而使叶片δ13C 值升高[23]. 本研究显示δ13C 值与降水量之间呈极显著负相关的趋势. 这是因为对于我国西北干旱半干旱生境植物而言，降水量是植物可利用水分的主要来源，当外界可利用水分降低时，植物叶内的水分含量也会相应降低. 同时，同一植物生长在不同的环境中，通常可以用其叶片含水量（LWC ）来判断和比较不同物种的水分含量状况，指示环境水分亏缺程度[24]，本研究中δ13C 值与叶片含水量之间也表现出极显著的负相关（P <0.01），是由于随着环境水分的降低，植物叶片含水量也随之降低，低的叶片含水量具有高的水分利用效率和更加保守的水分利用方式. 来自不同生境的油松自然种群叶片δ13C 值在不同生境间差异显著，变化范围在-28.68‰~-25.02‰，变化幅度为3.66‰，其实质是水分利用效率的显著差异. 因此，叶片δ13C 值可以同时反映生长环境和植物体本身水分的亏缺程度，植物可以通过提高水分利用效率来适应干旱胁迫环境.在干旱胁迫下，植物在为了避免蒸腾失水而关闭气孔、因而改变δ13C 值提高水分利用效率的同时，也通过有机溶质积累量增加来改善细胞渗透调节能力，以降低植物的致死水势而延缓失水[25~27]. 脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇是植物体内重要的有机渗透调节物质[28]. 本研究结果显示，油松图4 油松叶片稳定碳同位素组成（δ13C ）与生理指标的关系Fig. 4 Relationships between foliar stable carbon isotope composition (δ13C) and physiological factors of P. tabulaeformis607 5 期李善家等：西北地区油松叶片稳定碳同位素特征与生理指标的关系叶片δ13C值与可溶性糖含量呈显著正相关（P=0.029），与甘露醇含量呈极显著的负相关（P=0.004），与脯氨酸、甜菜碱含量之间没有显著的相关性（P>0.05）. 说明在逆境条件下植物水分利用效率的提高和各种渗透调节物质在植物体内的积累不是协同变化的，取决于树种自身的遗传性和复杂外部环境的共同综合作用. 各种生理因子综合对油松叶片13C分馏的作用和影响机制可能比较复杂，还需进一步深入研究.植物叶片的氮含量在一定程度上反映了叶片吸收和固定大气CO2的能力进而影响δ13C值[29~30]. 大量的研究表明植物叶片中的氮含量与δ13C值呈正相关[5, 31]，但我们的研究结果显示油松叶片氮含量与δ13C值之间存在极显著的负相关，Vitousek 等报道了类似的结果[32]，也有研究发现植物叶片中的δ13C值与叶片氮含量之间没有相关性，这可能是因为有些植物用于碳同化过程的氮占叶片总氮的比例较小，而大部分氮存在于其他蛋白和结构组分中，也就是说这部分植物具有较小的光合氮利用效率，从而使得这类植物的δ13C值与叶片氮含量之间存在负相关甚至没有相关性[6]. 因此，要较准确地反映植物叶片氮含量与其δ13C值之间的相互关系，应该同时考虑植物叶片氮含量及其光合氮利用效率才能比较[33].由于稳定碳同位素高昂的测定成本等限制，寻找一种便宜且简单的可替代稳定碳同位素组成的方法或指标是当今研究热点之一. 研究发现植物组织灰分含量和蒸腾速率之间存在正相关关系[34~35]，原因是植物在蒸腾作用过程中，各种矿质元素在植物的各器官中被动积累所造成的[36]. 大量研究结果表明，在干旱半干旱条件下，植物尤其是农作物，如小麦[34]、冰草[35]以及大麦[37]的叶片灰分含量和δ13C值之间具有显著的相关性[36, 38]，证实灰分含量可以预测稳定同位素值的变化趋势[3]. 但是δ13C组成与植物叶片灰分之间是否具有真正的正或负的相关性还存在争论，甚至也有不存在相关性的报道[39~40]. 本研究结果显示，油松叶片δ13C组成与灰分含量之间存在极显著正相关关系，表明灰分含量在一定程度上可以作为一种油松叶片δ13C组成的替代指标.References1 Su PX (苏培玺), Yan QD (严巧娣). Stable carbon isotope variation inplants and their indicating significances along the inland Heihe river basin of northwestern China. Acta Ecol Sin (生态学报), 2008, 28 (4): 1616~16242 Morgan JM. Osmoregulation and water stress in higher plants. Ann RevPlant Physiol, 1984, 35: 299~3193 Farquhar GD, Ehleringer JR, Hubick KT. Carbon isotope discriminationin photosynthesis. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol, 1989, 40: 503~5374 Feng HY, An LZ, Wang XL. The effects of environmental factors onplant stable isotope carbon composition. Chin Bull Bot, 2000, 17 (3): 312~3185 Zhao LJ, Xiao HL, Liu XH. Variations of foliar carbon isotopediscrimination and nutrient concentrations in Artemisia ordosica and Caragana korshinskii at the southeastern margin of China’s Tengger Desert. Environ Geol, 2006, 50 (2): 285~2946 Shi ZM (史作民), Cheng RH (程瑞梅), Liu SR (刘世荣). Respon se ofleaf δ13C to altitudinal gradients and its mechanism. Acta Ecol Sin (生态学报), 2004, 24 (12): 2901~29067 Chen SP (陈世苹), Bai YF (白永飞), Han XG (韩兴国). Applications ofstable carbon isotope techniques to ecological research. Acta Phytoecol Sin (植物生态学报), 2002, 26 (5): 549~5608 Jiang GM (蒋高明). Application of stable carbon isotope technique inplant physiological ecology research. Chin J Ecolg (生态学杂志), 1996,15 (2): 49~549 Lin GH (林光辉), He Y (柯渊). Stable Carbon Isotope Composition andGlobal Change Research. Beijing, China: Science Press (北京: 科学出版社). 1995. 161~18810 Zheng SX (郑淑霞), Shangguan ZP (上官周平). Terrestrial plant stablecarbon isotope composition and global change. Chin J Appl Ecol (应用生态学报), 2006, 17 (4): 733~73911 Chen YM (陈有民) ed in chief. Ornamental Dendrology. Beijing,China: China Forestry Press (北京: 中国林业出版社), 200312 Su B (苏波), Han XG (韩兴国), Li LH (李凌浩), Huang JH (黄建辉),Bai YF (白永飞), Qu CM (渠春梅). Responses of δ13C value and water use efficiency of plant species to environmental gradients along the grassland zone of northeast China transect. Acta Phytoecol Sin (植物生态学报), 2000, 24 (6): 648~65513 Feng HY (冯虎元), An LZ (安黎哲), Wang XL (王勋陵).A review oneffect of environmental factors on stable carbon isotope composition in plants. Chin Bull Bot (植物学通报), 2000, 17 (4): 312~31814 Feng HY (冯虎元), Chen T (陈拓), Xiu SJ (徐世健), An LZ (安黎哲),Qiang WY (强维亚), Zhang MX (张满效), Wang XL (王勋陵). Effect of enhanced UV-B radiation on growth, yield and stable carbon isotope composition in Glycine max cultivars. Acta Bot Sin (植物学报), 2001,43 (7): 709~71315 Chen T (陈拓), Chen FH (陈发虎), An LZ (安黎哲), Liu XH (刘晓宏).Variations of tree-ring and foliar δ13C values of Sabina przewalskii with altitude. J Glaciol & Geocryol (冰川冻土), 2004, 26 (6): 767~77116 Chen T (陈拓), Qin DH (秦大河), Ren JW (任贾文), Sun WZ (孙维贞),Chen X (陈雄). The altitudinal and temporal variation of δ13C values in leaves of Plantago media L. Acta Bot Bor-Occid Sin (西北植物学报), 2000, 20 (4): 672~67517 He SL (李合生). Plant Physiological Biochemical Experiment Principleand Technology. Beijing, China: Higher Education Press (北京: 高等教育出版社), 200018 Francey RJ, Gifford RM, Sharkey TD. Physiological influences oncarbon isotope discrimination in huonpine. Oecologia, 1985, 66 (2): 211~21819 Han JM (韩家懋), Wang GA (王国安), Liu DS (刘东生). Appearanceof C4 plants and global changes. Earth Sci Frontiers (China University of Geosciences, Beijing) (地学前缘), 2002, 9 (1): 233~24320 Farquhar GD, Richards RA. Isotopic composition of plant carboncorrelates with water use efficiency of wheat genotypes. Aust J Plant Physiol, 1984, 11 (6): 539~55221 Marshall JD, Zhang JW. Carbon isotope discrimination and water useeffi ciency in native plants of the North-Central Rockies. Ecology, 1994,60816 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol75 (7): 1887~189522 O’Leary MH. Carbon isotopes in photosynthesis (fractionationtechniques may reveal new aspects of carbon dynamics in plants).BioScience, 1988, 38 (5): 328~33623 Farquhar GD, O′Leary MH, Berry JA. On the relationship betweencarbon isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide concentration in leaves. Aust J Plant Physiol, 1982, 9 (2): 121~13724 Barker DJ, Sullivan CY, Moser LE. Water deficit effects on osmoticpotential, cell wall elasticity, and praline in fi ve forage grasses. Agron J, 1993, 85 (2): 270~27525 Basnayake J, Ludlow MM, Cooper M. Genotypic variation of osmoticadjustment and desiccation tolerance in contrasting sorghum inbred lines. Field Crops Res, 1993, 35 (1): 51~6226 Zhang HY (张海燕), Fan ZF (范哲峰). Comparative study on thecontent of inorganic and organic solutes in ten salt-tolerant plants in Yuncheng Saltlak. Acta Ecol Sin (生态学报), 2002, 22 (3): 352~35827 Zhang MX (张满效), Chen T (陈拓), Xiao W (肖雯). Physiologicalfeatures and RAPD analysis of Lycium Barbarum leaves in different saline habitats. J Desert Res (中国沙漠), 2005, 25 (3): 391~39628 Wu WH (武维华). Plant Physiology. Beijing, China: Science Press(北京: 科学出版社), 2003. 426~47529 Zhao CM, Chen LT, Ma F, Yao BQ, Liu JQ. Altitudinal differencesin the leaf fitness of juvenile and mature alpine spruce trees (Picea crassifolia). Tree Physiol, 2008, 28 (1): 133~14130 Evans J. Photosynthesis and nitrogen relationship in leaves of C3 plants.Oecologia, 1989, 7 (8): 1~1931 Hamerlynck EP, Huxman TE, McAuliffe JR, Smith SD. Carbon isoyopediscrimination and foliar nutrient status of Larrea tridentate (creosote bush) in contrasting Mojave Desert soils. Oecologia, 13 (8): 210~21532 Vitousek PM, Field CB, Matson DR. Variation in foliar 13C in HawaiianMetrosideros polymorpha: A case of internal resistance. Oecologia, 1990, 8 (4): 362~37033 Kouki H, Dai N, Hiroshi SI, Tadaki H. Photo synthesis nitrogenrelationship in species at different altitudes on Mount Kinabalu, Malaysia. Ecol Res, 2002, 17 (3): 305~31334 Masle J, Farquhar GD,Wong SC. Transpiration ratio and plant mineralcontent are related among genotypes of a range of species. Aust J Plant Physiol, 1992, 19 (6): 709~72135 Frank AB, Ray IM, Berdahl JD, Karn JF. Carbon isotope discrimination,ash and canopy temperature in three wheatgrass species. Crop Sci, 1997, 37: 1573~157636 Merah O, Deleens E, Souyris I, Monneveux P. Ash content might predictcarbon isotope discrimination and grain yield in durum wheat. New Phytol, 2001, 149: 275~28237 Walker CD, Lance RCM. Silicon accumulation and 13C composition asindices of water-use effi ciency in barley cultivars. Aust J Plant Physiol, 1991, 18 (4): 427~43438 Rharrabti Y, Villegas D, Royo C, Martos-Nunez V, Garcia del MoralL.F. Durum wheat quality in Mediterranean environment Infl uence of climatic variables and relationships between quality parameters. Field Crops Res, 2003, 80 (2): 133~14039 Ray IM, Townsend MS, Henning JA. Variation for yield, water-useefficiency, and canopy morphology among nine alfalfa germplasms.Crop Sci, 1998, 38: 1386~139040 Ray IM, Townsend MS, Muncy CM, Henning JA. Heritabilities ofwater-use efficiency traits and correlations with agronomic traits in water-stressed alfalfa. Crop Sci, 1999, 39: 494~498。