云南松花粉与叶片稳定碳同位素与气候变化的关系

作     者：孙雯筠 

作者单位：云南师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈才明

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 0706[理学-大气科学] 0713[理学-生态学] 

主      题：δ13C 同位素分馏 云南松花粉 云南松叶片 气象参数 

摘      要：植物生理生态研究广泛应用了稳定同位素技术,同位素的示踪、溯源、指示特性被利用于研究植物光合途径、长期水分利用效率、气候变迁及全球变化等方面。云南松是云南地区特有树种,在高原地区水土保持及水土涵养方面起着重要作用,同时它也具有极高的经济、生态、社会效益价值。过去对云南松与气候的关系的研究主要集中在宏观方面的生态学和生物地理学研究,缺乏其稳定同位素与气候关系的研究,云南松稳定碳同位素与气候关系的研究将为云南生态环境的维持和保护提供理论依据和技术支撑。本研究以云南松花粉和叶片为研究对象,研究其稳定碳同位素与气候及海拔的关系,解释植物不同器官之间的分馏差异及原因。本研究的主要结果和结论如下:(1)2018年采集的71对花粉与叶片样品中,花粉δC值变幅-32.92～-26.34‰,平均值-30.88±1.143‰,云南松叶片δC值的变化幅度为-33.79～-28.96‰,平均值-31.2±0.99‰;2019年云南省33个云南松花粉δC值变化幅度为-30.61～-26.56‰,平均值-28.93±1.07‰,40个云南松叶片δC值的变化幅度为-29.68～-22.82‰,平均值-26.33±1.51‰;2020年云南省83对样品中,云南松花粉δC值变化幅度为-30.79～-22.41‰,平均值-25.85±1.68‰,云南松叶片δC值的变化幅度为-31.2～-25.27‰,平均值-28.08±1.16‰。云南松三年所有花粉样本的δC平均值为-28.3‰,叶片样本的δC平均值为-28.86‰,较全球C植物δC平均值-27‰偏轻,且叶片δC值比花粉轻。云南松花粉与叶片的结构差异是造成同位素分馏的主要原因,叶片可进行光合作用及呼吸作用,而花粉只能进行呼吸作用,相对于叶片,花粉结构稳定且对环境变化更为敏感。(2)滇西北泸沽湖南岸的71对样品中,云南松花粉δC与海拔呈负相关关系,云南松叶片与海拔之间的相关性不明显,但二者随着海拔上升都呈现变轻的趋势,分析表明可能是由于泸沽湖位于暖温带山地季风气候区、岩溶地貌区,采样时间受降水、气温、日照等因素共同影响,且位于354m垂直梯度变化的背景下,一系列的内在气候因子也会发生变化。研究区跨度及样本量均较小也有可能是造成结果的不确定性的因素。(3)本研究中的气象参数包括采样点近五年的气温、降水、湿度、光照、风速的月值、四季值、生长季值及花期值,用SPSS相关性分析各个值与采样点花粉与叶片δC值之间的关系,结果表明,影响云南省内云南松花粉及叶片的主要气象参数为降雨量及湿度,二者都与δC之间呈负相关关系,即降雨量、湿度越大,花粉及叶片的稳定碳同位素值越轻,其他因子与花粉及叶片也存在一定相关性,但经分析本研究中的云南松生长最大影响因子为水分。