碳、氮同位素在牛肉产地溯源中的应用研究

【目的】探索稳定性同位素对中国牛肉产地溯源的可行性，了解牛不同组织中δ13C和δ15N指标在其中的作用。【方法】利用同位素比率质谱仪测定了来自吉林、贵州、宁夏、河北4个地域牛肉、牛尾毛、饲料中的δ13C和δ15N值，比较了不同地域牛组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异，分析了各组织中同位素组成的相关关系，并结合牛的喂养方式，研究了δ13C和δ15N值的变化规律。【结果】不同地域牛组织中稳定性碳同位素组成有极显著差异，排序依次为吉林>贵州>宁夏>河北。吉林、宁夏两地样品与贵州、河北两地样品之间的δ15N值有极显著差异，且后者高于前者。不同地域喂养牛的主饲料成分有其明显的地域特征。脱脂牛肉粉、粗脂肪、牛尾毛中碳、氮同位素之间呈极显著相关性。【结论】牛组织中δ13C值可预测其膳食中C4植物所占的比例，δ15N值可区分牧区与农区喂养的牛；δ13C指标对牛肉产地来源的正确判别率高于δ15N指标，两项指标相互补充可显著提高产地来源的正确判别率；脱脂牛肉粉、粗脂肪、牛尾毛中δ13C、δ15N值均可作为牛肉产地溯源的指标，它们对牛肉产地来源的判别规律一致。     

桂林岩溶土壤和植被的稳定碳同位素组成及季节性变化特征

【目的】以桂林岩溶土壤为例,通过长期监测岩溶土壤及植被有机碳的δ13C值,研究其稳定碳同位素组成及季节性变化特征,为我国南方岩溶地区碳循环途径提供科学依据。【方法】选择3个试验点,定期采集土壤及优势种植被黄荆和檵木样品,测定有机碳含量和δ13C值。【结果】土壤有机碳的δ13C值具有明显的季节性变化特征,范围在-27.50‰～-17.92‰;优势种黄荆和檵木其各部位有机质的平均δ13C值范围为-28.23‰～-25.15‰,而土壤中有机碳的δ13C值范围为-22.32‰～-19.00‰;土壤有机碳的含量表现为洼地灌木丛〉坡地灌木丛〉洼地灌草丛,且都为表层土（0～5cm）〉深层土（10～20cm）。【结论】土壤有机碳的δ13C值变幅较大,但坡地灌木丛、洼地灌木丛和洼地灌草丛三者的变化规律并不一致;总体上土壤δ13C值随土层深度的增加而逐渐减小,表明土壤有机碳的δ13C值明显高于当地植被有机碳的δ13C值。     

湿地松针叶碳氮稳定同位素及水分利用效率

以福建省福州市滨海沙地湿地松(Pinus elliottii)人工林为研究对象,采用同位素质谱仪测定不同叶龄(当年生、1年生、2年生)针叶碳氮同位素丰度值(δ13C、δ15N),然后运用δ13C值来估算碳同位素分辨率(△13C)和水分利用效率(WUE),研究叶龄对湿地松针叶碳氮稳定同位素组成、△13C、WUE的影响,从而为滨海沙地湿地松人工林的科学经营提供依据.结果 表明:C3植物湿地松针叶的δ13C、δ15N、△13C、WUE的平均值分别为(-2.9323±0.0897)％、(-0.4752±0.0245)％、(2.1224±0.0944)％和(30.842±5.038) μmol·mol-1,但是叶片的δ13C、δ15N值均低于全国平均值,而且δ15N值偏负.叶龄对δ13C、δ15N、△13C、WUE均有显著影响(P＜0.05),其中δ13C、δ15N、WUE随叶龄增加而降低,△13C随叶龄增加而增加.湿地松针叶的δ13C与δ15N呈极显著线性正相关(y=3.553x-1.244,R2=0.945,P＜O.001).     

羊组织中碳、氮同位素组成及地域来源分析#br#

 【目的】探讨羊组织中C、N同位素组成特征及其在地域间的变化规律,为利用稳定性同位素技术进行羊肉产地溯源提供科学依据。【方法】利用稳定性同位素比率质谱仪（IRMS）测定来自内蒙古自治区锡林郭勒盟、阿拉善盟和呼伦贝尔市3个牧区,重庆市和山东省菏泽市2个农区羊肉、羊颈毛及饲料样品中的δ13C和δ15N值,比较不同地域羊组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异,分析羊组织同位素组成的相关关系,结合羊的饲喂方式和地域环境,探讨C、N同位素组成的变化规律。【结果】不同地域羊组织的δ13C、δ15N值有显著性差异,其δ13C值与牧草δ13C值高度相关,主要受牧草种类的影响;δ15N值与饲料和地域环境有关。脱脂羊肉、粗脂肪及羊颈毛的δ13C、δ15N值均呈极显著性相关。【结论】稳定性C、N同位素可以作为追溯羊肉产地及其饲喂体系的参考指标。脱脂羊肉、羊颈毛、粗脂肪均可用于羊肉产地溯源研究。     

羊组织中碳、氮同位素组成及地域来源分析

【目的】探讨羊组织中C、N同位素组成特征及其在地域间的变化规律,为利用稳定性同位素技术进行羊肉产地溯源提供科学依据。【方法】利用稳定性同位素比率质谱仪(IRMS)测定来自内蒙古自治区锡林郭勒盟、阿拉善盟和呼伦贝尔市3个牧区,重庆市和山东省菏泽市2个农区羊肉、羊颈毛及饲料样品中的δ13C和δ15N值,比较不同地域羊组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异,分析羊组织同位素组成的相关关系,结合羊的饲喂方式和地域环境,探讨C、N同位素组成的变化规律。【结果】不同地域羊组织的δ13C、δ15N值有显著性差异,其δ13C值与牧草δ13C值高度相关,主要受牧草种类的影响;δ15N值与饲料和地域环境有关。脱脂羊肉、粗脂肪及羊颈毛的δ13C、δ15N值均呈极显著性相关。【结论】稳定性C、N同位素可以作为追溯羊肉产地及其饲喂体系的参考指标。脱脂羊肉、羊颈毛、粗脂肪均可用于羊肉产地溯源研究。     

川西亚高山2种典型针叶林土壤碳氮磷和碳稳定同位素分布特征

【目的】为揭示川西亚高山针叶林土壤剖面碳、氮、磷和稳定碳同位素分布特征。【方法】以川西亚高山两种典型针叶林岷江冷杉林(Abiesfaxoniana)和粗枝云杉林(Piceaasperata)为研究对象,分析其土壤剖面各层碳、氮、磷含量和稳定同位素组成特征。【结果】(1)川西亚高山岷江冷杉林土壤碳氮磷含量分别为35～400、2～13.5和0.2～0.6g/kg,δ~(13)C为-33.4‰～-24.1‰;粗枝云杉林土壤碳氮磷含量分别为50～360、1～12和0.2～0.6 g/kg,δ~(13)C为-37.0‰～-24.3‰;(2)两种林型土壤碳、氮含量均随土层深度增加而降低,磷含量在土壤有机层显著低于矿质层;(3)土壤碳含量与氮含量呈显著正相关,碳、氮含量均与δ~(13)C呈显著负相关;(4)土层和林型均显著影响土壤碳、氮含量和~(13)C的分布。【结论】川西亚高山针叶林土壤碳氮磷和碳稳定同位素分布特征均受到林型和土壤层次的显著影响,且碳稳定同位素组成与碳氮含量呈负相关。研究结果可为深入了解该区域针叶林森林生态系统碳和养分循环过程提供科学依据。     

烟叶稳定碳同位素组成受控因素分析

【目的】探讨烟叶稳定碳同位素组成的受控因素,为烟草种植评价指标体系的完善及生态适应性机理研究提供新的理论依据。【方法】选取我国西南、东南、长江中上游和黄淮4个主要一级烟草种植区生理成熟期烟叶进行稳定碳同位素组成(δ~(13)C)分析。【结果】供试烟叶样本δ~(13)C值分布在-27.76‰～-25.39‰,平均值为-26.46‰。烟叶δ~(13)C值与经度呈显著负相关关系,经度每增加1°,烟叶δ~(13)C值减小0.09‰;与纬度呈二次抛物线关系。不同叶位烟叶δ~(13)C值具有显著差异,表现为上部叶片中部叶片下部叶片。4个种植区烟叶δ~(13)C值为西南种植区≈黄淮种植区长江中上游东南种植区。利用碳同位素对不同香型烟叶聚类结果表明,不同产地的清香甜香型和醇甜香型烤烟能够被明确聚类,而对焦甜焦香型、清甜蜜甜香型、焦甜醇甜香型和蜜甜香型4种香型烤烟没有明显的聚类效果。【结论】烟叶稳定碳同位素组成与经度呈负相关关系,与纬度呈二次抛物线关系,不同叶位烟叶稳定碳同位素组成不同,利用δ~(13)C值可以对清香甜香型和醇甜香型烤烟进行有效聚类。     

EA-IRMS技术在牛磺酸碳、氮同位素测定中的应用

分析不同纯度的南珠贝肉牛磺酸样品中的δ13C、δ15N比值。利用元素分析仪-稳定同位素比率质谱仪(EA-IRMS)联用技术测得δ13C为(-2.155%)~(-1.924%),δ15N为0.669%~1.347%,方差分析和回归分析结果表明,δ13C、δ15N比值与牛磺酸的含量是负线性相关,即牛磺酸含量越高,则δ13C、δ15N越小,当牛磺酸的含量99%,下降减缓或趋于稳定,EA—IRMS联用技术可用于分析鉴别不同纯度的牛磺酸样品中的碳、氮同位素比值。     

三七不同器官稳定同位素变化规律

明确三七不同器官中碳、氮、氢、氧同位素的变化规律,以及年限对三七碳、氮、氢、氧稳定同位素的影响,为三七不同器官产地溯源提供理论依据.利用同位素比率质谱仪测定来自云南、广西44个3年生和7个2年生春三七各器官花、茎叶、芦头、块根、筋条、须根中的δ13 C、δ15 N、δ2 H、δ18 O,利用独立样本均值检验以及Duncan's法进行多重比较分析.不同年限间,三七各器官δ13C、δ15N、δ2H、δ18O均无差异.不同器官间δ13C、δ2H变化规律基本一致,均为地下部分极显著高于地上部分,即δ13C表现为芦头、块根、筋条、须根>花、茎叶(P<0.01);δ2H表现为芦头、块根、筋条>须根>花、茎叶(P<0.01);δ15N则表现为花、茎叶>芦头、块根、筋条>须根;δ18O表现为块根>芦头>花、须根(P<0.01).稳定同位素碳、氮、氢、氧在三七不同器官中的分馏效果是不一致的,在进行三七产地溯源时,可以不考虑年限因素.在进行三七各器官产地溯源时,应根据其同位素变化规律选择有差异的同位素指标.     

脂类去除对赤道外海茎柔鱼软组织稳定同位素的影响

为探究脂类去除对赤道海域茎柔鱼Dosidicusgigas中碳氮稳定同位素(δ13C、δ15N)的影响及不同软组织间的稳定同位素差异,对茎柔鱼(胴长为195～324 mm)肌肉、性腺和消化腺等3种软组织进行去脂与不去脂处理,以测定组织中稳定同位素并进行对比分析.结果表明:3种软组织中δ13C、C/N在脂类去除前后均有显著性差异(P<0.05),肌肉和性腺中δ15N在脂类去除前后均有显著性差异(P<0.05),而消化腺中δ15N在脂类去除前后无显著性差异(P>0.05);脂类去除前或去除后δ13C、δ15N、C/N在3种不同的软组织间均有显著性差异(P<0.05);不同组织稳定同位素含量比较显示,δ13Cbefore、813Cafter依次均为肌肉>消化腺>性腺;δ15Nbefore、δ15 Nafter依次均为肌肉>消化腺>性腺,C/Nbefore依次为性腺>消化腺>肌肉, C/Nafter依次为消化腺>性腺>肌肉.研究表明,脂类的存在对茎柔鱼软组织的稳定同位素含量测定产生显著影响,因此,建议利用软组织稳定同位素技术对头足类进行摄食分析时应先进行脂类去除.     

稳定性氮同位素技术研究太湖梅梁湾区域营养盐差异

稳定同位素技术通常用于指示外源输入对环境的影响,采用该技术分析了太湖北部不同湖区悬浮颗粒有机物和浮游动物的碳氮稳定同位素比值的差异。结果表明,不同粒径的悬浮颗粒有机物和浮游动物稳定同位素比值存在显著的季节变化,夏季普遍高于冬季,其中δ13C高3.19‰~7.21‰,δ15N高4.20‰~9.36‰。各有机物δ13C不能有效区分各湖区的环境差异,而δ15N在各湖区存在显著差异。δ15N聚类分析显示,河口区由于受外源输入的影响,其δ15N显著低于其他湖区,单独聚为一类,而交汇处和湖心区影响较小,同河口区存在显著差异。整体来讲,总颗粒有机物和浮游动物δ15N同水体TP浓度呈显著正相关,同总溶解性无机氮浓度、铵根离子浓度呈显著负相关。可见,太湖北部悬浮颗粒有机物和浮游动物δ15N受环境营养盐差异的影响强烈,悬浮颗粒有机物δ15N可以作为指示湖区区域差异的有效指标。     

北方设施蔬菜种植区地下水硝酸盐来源分析——以山东省惠民县为例

【目的】以华北平原典型集约化设施蔬菜种植区山东省惠民县为研究对象,分析浅层地下水硝酸盐的含量状况并追溯其来源。【方法】多点采集设施蔬菜种植区土壤、肥料及地下水样品,利用稳定性同位素技术识别地下水氮污染的可能来源。【结果】结果表明,蔬菜大棚区浅层地下水硝态氮含量为25.3—279.6mg·L-1,平均为121.6mg·L-1,87%的样品硝态氮含量超过50mg·L-1;较集中分布在50—70mg·L-1和170—190mg·L-1区间,含量最高的点位超标高达27倍;5种蔬菜大棚地下水硝态氮的含量依次为:黄瓜芹菜-辣椒和辣椒芹菜-黄瓜和芹菜-番茄。研究区域内土壤的δ15N值在1.96‰—7.38‰之间,化肥(尿素、复混肥等)在0.2‰—0.6‰之间,动物粪便(农家肥、厩肥)在7.3‰—16.87‰之间;地下水样的δ15N值变化在-0.01‰—15.91‰之间,平均为6.75‰±3.15‰,随NO3--N含量减少地下水δ15N值未呈现增加趋势,该研究区域内地下水反硝化作用较弱。【结论】蔬菜棚区内浅层地下水硝态氮污染十分严重,受人为因素干扰很大;硝酸盐主要来源为土壤有机氮,其次为动物粪便。     

日粮中玉米含量对肉鸡碳·氮同位素组成的影响

[目的]研究日粮中玉米含量对肉鸡肌肉中δ^23 C和分δ15 N值的影响。[方法]以不同玉米含量的基础日粮饲喂160只1日龄的从肉鸡21d,然后更换日粮继续饲喂21d,取其胸部肌肉测定稳定性碳和氮同位素组成。[结果]结果表明：在试验的前21d鸡肉中δ^13 C的值与基础日粮中δ^13 C的值呈显著正相关（相关系数达0．97,P〈0．01）;更换基础日粮后,鸡肉中δ^13 C的值与日粮中δ^15 C的值仍呈高度正相关（相关系数达0．84,P〈0．01）,而鸡肉中δ^15N值无明显的变化规律。[结论]基础日粮中玉米含量决定了鸡肉中稳定性碳同位素的组成,而鸡肉中稳定性氮同位素的组成受日粮中玉米含量的影响较小。     

饲料中C3植物含量对牛组织中稳定同位素碳、氮组成的影向

研究了饲料中C3植物含量不同时对牛不同组织中稳定性同位素碳、氮组成的影响。18头12~14月龄的青年牛随机分为6组,分别饲喂C3植物含量为50.0%、60.0%、70.0%、80.0%、90.0%、100.0%的饲料,132 d后屠宰。利用同位素比值质谱仪测定了牛尾毛、脱脂牛肉、粗脂肪、各种饲料的δ13C和δ15N值。结果表明,牛组织中碳同位素主要受饲料的影响,牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ13C值随着C3植物含量在牛饲料中的比例增大而降低,并且均与C3植物含量呈极显著的负相关关系,用牛组织中的δ13C值可以预测饲料中C3植物所占的比例。牛组织中的氮同位素一定程度上受饲料因素的影响,但未随C3植物含量呈现规律性变化。牛不同组织中δ13C和δ15N与饲料之间的富集或贫化比例与其他报道并不一致。     

牛尾毛中稳定性碳同位素组成变化规律研究

 【目的】研究牛尾毛中稳定性碳同位素组成随饲料改变的变化规律,确证牛尾毛一旦长成,其中的稳定性碳同位素不再与其它部分的进行交换,每段毛发记录的同位素信息可反映毛发生长时的饲料信息。【方法】设计控制饲料配比的牛模型试验,利用同位素比率质谱仪测定不同段位牛尾毛中的δ13C值,分析不同段位牛尾毛的δ13C值随饲料改变的变化趋势,以及牛尾毛中的δ13C值与饲料、牛个体的关系。【结果】随着牛生育过程中饲料成分的改变,不同段位牛尾毛中碳同位素组成有极显著差异,而且饲料对牛尾毛中碳同位素组成的影响远大于个体对其的影响;分段取得的牛尾毛δ13C值与其饲料δ13C值、C4植物饲料比例呈极显著相关（P＜0.01）,而不分段的牛尾毛δ13C值与饲料碳同位素组成相关性不显著。【结论】牛尾毛一旦长成,其中的稳定性碳同位素不再与其它部分进行交换,每段毛发的同位素信息可反映牛在毛发生长时的饲料信息,牛尾毛可以看作是记录牛饲料改变信息的档案库。     

稳定同位素技术在肉羊产地溯源中的应用

【目的】通过比较不同部位羊肉中碳氮稳定同位素差异,以及对羊肉、全骨粉、脱脂骨粉与骨胶原的稳定同位素分析,为肉羊产地溯源鉴别提供技术支持。【方法】利用同位素比率质谱仪（IRMS）测定不同部位脱脂羊肉中δ¹³C和δ¹⁵N值,进而比较不同产地来源（新西兰和中国宁夏、甘肃、安徽）的羊肉、全骨粉、脱脂骨粉与骨胶原中δ¹³C和δ¹⁵N值,并对结果进行方差分析、线性判别分析与相关性分析,确定碳氮稳定同位素对肉羊产地的溯源能力。【结果】后腿、排骨与胸叉、腹腩、脖子中δ¹³C值具有显著性差异（P<0.05）,δ¹⁵N值在后腿、胸叉、排骨、腹腩和脖子5个部位间无显著差异（P>0.05）。不同产地（宁夏、甘肃、安徽和新西兰）的脱脂羊肉、全骨粉、脱脂骨粉与骨胶原中δ¹³C和δ¹⁵N值差异显著（P<0.05）,其中脱脂羊肉对产地溯源判别效果最佳,原始判别正确率为84.9%,交叉验证判别正确率为82.4%。全骨粉与骨胶原对产地判别正确率达65%以上。相关性分析结果表明脱脂羊肉、全骨粉、脱脂骨粉与骨胶原中δ¹³C、δ¹⁵N具有极显著相关性（P<0.01）,骨胶原与脱脂骨粉、全骨粉中碳同位素相关性最高,相关系数分别为0.903和0.866。【结论】稳定同位素可有效鉴别不同产地来源的肉羊样品,羊肉、全骨粉、脱脂骨粉及骨胶原中稳定同位素组成变化趋势基本一致,因此,利用稳定同位素技术对肉羊进行产地溯源是可行的。     

小麦制粉产品稳定碳、氮同位素组成特征

【目的】小麦制粉产品稳定同位素指纹相对于全粒粉是否存在分馏效应,这些产品能否用于小麦的产地溯源,以及利用稳定同位素是否能实现对小麦制粉产品来源地的鉴别还不清楚。系统分析全麦粉及各制粉产品中碳、氮同位素在地域间、基因型间的差异,揭示小麦制粉产品碳、氮同位素的组成特征及相关性,为小麦及其制品产地溯源提供理论与技术支撑。【方法】2014年将3个不同基因型小麦品种(邯6172、衡5229和周麦16),种植于河北石家庄赵县、陕西杨凌区和河南省新乡辉县。每个地域3个小区,每小区面积10 m~2,试验田按照当地小麦品种区域试验管理。2015年收获期于3个地域共采集27份小麦样品,小麦籽粒粉碎制得全麦粉;同时将小麦籽粒加工制粉,得到面粉、次粉和麸皮。利用元素分析-同位素比率质谱仪(EA-IRMS)测定全麦粉及制粉产品(麸皮、次粉和面粉)中的稳定碳、氮同位素。结合单因素方差分析及Duncan多重比较分析解析碳、氮同位素在不同地域、不同基因型以及不同制粉产品间的差异,结合皮尔逊相关分析及线性回归分析,解析不同种类样品碳、氮同位素的相关性。【结果】不同地域来源全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素均有显著差异(P0.05),碳同位素在地域间变化趋势为杨凌辉县赵县,氮同位素在地域间变化趋势为辉县赵县杨凌;全麦粉、麸皮和面粉中碳同位素及各类产品中氮同位素在基因型间均无显著差异,次粉中碳同位素在邯6172和衡5229之间有显著差异;碳同位素在全麦粉和不同制粉产品间存在显著差异(P0.05),面粉对13C略显富集,次粉和麸皮相对贫化13C,而氮同位素在四类产品间无显著差异;全麦粉和各制粉产品碳、氮同位素相互之间均呈极显著相关关系(P0.01)。【结论】碳同位素在小麦不同制粉产品间有显著差异,氮同位素在小麦不同制粉产品间无显著差异,不同制粉产品与小麦全麦粉中碳、氮同位素呈极显著相关关系;全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素具有显著的地域特征,可用于小麦及其制粉产品的产地溯源。     

基于碳氮稳定同位素技术探究太湖北部湖区鲢、鳙食性差异

为探究太湖北部湖区4个不同水域鲢Hypophthalmichthys molitrix、鳙Aristichthys nobilis食性的差异,运用碳氮稳定同位素技术对太湖竺山湖、月亮湾、三国城和乌龟山水域的鲢、鳙、悬浮颗粒有机物(SPM)和水华蓝藻的δ13C和δ15N值进行了分析研究。结果表明:各个湖区SPM与水华蓝藻的δ13C差值为0.1‰~1.5‰,δ15N差值为0.3‰~1.6‰,单因素方差分析表明,SPM与水华蓝藻的δ13C和δ15N值均无显著性差异(P0.05),说明SPM主要组分是水华蓝藻;水华蓝藻的δ15N值为12.8‰~15.8‰,均高于污染较小水域浮游植物的δ15N值(2‰~8‰),说明这4个水域氮源污染仍比较严重;鲢、鳙的食性在4个水域内有一定的差异,除乌龟山水域鲢、鳙营养级有显著性差异(P0.05)外,其他水域鲢、鳙的营养级均无显著性差异(P0.05)。研究表明,竺山湖、月亮湾、三国城3个水域鲢、鳙在水华蓝藻爆发高峰期食物组成相似,摄食以水华蓝藻为主;月亮湾水域鲢、鳙的营养级均高于其他3个水域,可能是由于该水域的鲢、鳙在摄食蓝藻的同时,也摄食了少量的浮游动物,但对于其具体食物组成仍需要进一步研究。本研究结果能帮助揭示太湖北部不同水域鲢、鳙的主要食物来源为悬浮颗粒有机物,并分析悬浮颗粒有机物的主要来源为水华蓝藻,进而能够为利用鲢、鳙控藻和水资源的可持续利用提供一定的理论依据。