Temperature-sensitive biochemical 18 O-fractionation and humidity-dependent attenuation factor are needed to predict δ18 O of cellulose from leaf water in a grassland ecosystem.
Temperature-sensitive biochemical 18 O-fractionation and humidity-dependent attenuation factor are needed to predict δ18 O of cellulose from leaf water in a grassland ecosystem.
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需要温度敏感的生化 18 O 分馏和湿度相关的衰减因子来预测草原生态系统中叶水中纤维素的 δ18 O
DOI：
10.1111/nph.17111
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Schnyder H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hirl RT;Ogée J;Ostler U;Schäufele R;Baca Cabrera JC;Schleip I;Wingate L;Schnyder H
在这里，我们探讨了我们对环境和生理过程的机械理解，这些过程决定了干旱易发的温带草原生态系统中叶片纤维素(δ180纤维素)的氧同位素组成。设计了一个新的分配和生长模型，并将其添加到18O支持的土壤-植被-大气传输模型(MUSICA)中，以Barbour-Farquhar模型为基础，预测δ18O纤维素和18O-纤维素(Δ180纤维素)的季节变化(4-10月)和多年变化(2007年-2012年)，基于Barbour-Farquhar模型。建模的δ180纤维素在整合超过400个生长度日时与观测结果吻合得最好，类似于现场观察到的平均叶片寿命。在整个积分时间内，气温从7°C到22°C，中午相对湿度从47%到73%。模型与δ180纤维素(R2=0.57)和Δ180纤维素(R2=0.74)的观测结果及其与冠层导度的负相关显著改善，当水分和纤维素合成底物(εBIO，范围26-30‰)之间的生物化学分馏都是温度敏感的时，如先前在水生植物和异养小麦幼苗中所报道的那样，并且反映叶片水分18O浓缩的纤维素中的氧的比例取决于空气相对湿度，如在草类的独立对照实验中观察到的那样。理解了δ180纤维素的生理信息，为气候对pExx和ε生物的影响提供了定量的认识。
We explore here our mechanistic understanding of the environmental and physiological processes that determine the oxygen isotope composition of leaf cellulose (δ18Ocellulose) in a drought‐prone, temperate grassland ecosystem.A new allocation‐and‐growth model was designed and added to an18O‐enabled soil–vegetation–atmosphere transfer model (MuSICA) to predict seasonal (April–October) and multi‐annual (2007–2012) variation of δ18Ocelluloseand18O‐enrichment of leaf cellulose (Δ18Ocellulose) based on the Barbour–Farquhar model.Modelled δ18Ocelluloseagreed best with observations when integrated overc.400 growing‐degree‐days, similar to the average leaf lifespan observed at the site. Over the integration time, air temperature ranged from 7 to 22°C and midday relative humidity from 47 to 73%. Model agreement with observations of δ18Ocellulose(R2= 0.57) and Δ18Ocellulose(R2= 0.74), and their negative relationship with canopy conductance, was improved significantly when both the biochemical18O‐fractionation between water and substrate for cellulose synthesis (εbio, range 26–30‰) was temperature‐sensitive, as previously reported for aquatic plants and heterotrophically grown wheat seedlings, and the proportion of oxygen in cellulose reflecting leaf water18O‐enrichment (1 –pexpx, range 0.23–0.63) was dependent on air relative humidity, as observed in independent controlled experiments with grasses.Understanding physiological information in δ18Ocelluloserequires quantitative knowledge of climatic effects onpexpxandεbio.
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