东非大裂谷埃塞俄比亚段内C3植物叶片δ13C和δ15N及其环境指示意义

在中国科学探险协会的资助下,对东非大裂谷埃塞俄比亚段内不同区域植物叶片稳定碳(δ13C)和氮(δ15N)同位素比率进行了分析,探讨了植物叶片δ13C和δ15N的分布特征及其与环境要素之间的关系.结果表明在冷湿环境下C3植物叶片δ13C的平均值为(-26.7±0.4)‰;温暖湿润环境下为(-29.7±0.6)‰;干热环境下为(-26.9±1.2)‰.植物叶片δ15N的分布区间为(-1.4±1.7)‰~(14.3±0.1)‰,生长在干燥炎热环境的植物表现为较高的δ15N,温暖湿润环境的δ15N居中,高海拔冷湿环境植物δ15N最小.植物叶片δ13C和δ15N之间的关系型可分为3类分别代表寒冷湿润、温暖湿润和干燥炎热的生长环境,反映了植物生长环境的异质性.植物δ15N与年均降雨量和海拔均为极显著负相关(PPδ15N分别偏负1.0‰和2.0‰;年均温度每增加1℃,δ15N平均值则偏正0.5‰.降水和温度与氮同位素存在相关关系,解释方差分别为53.6%和31.8%,因此降水和温度对C3植物氮同位素分馏起主要作用.植物δ13C与年均温度呈弱正相关关系,但与年平均降水和海拔的关系均表现为二次曲线型.当降雨量低于1019.3mm,海拔低于2400m时,δ13C随降雨量和海拔的增加而偏负,而当降雨量与海拔高于此值时,δ13C随二者的增加而偏正.研究结果说明海拔变化引起水热条件的改变对植物碳同位素分馏的影响存在一个转换点.