中亚热带毛竹和杉木的稳定碳同位素组成及其对水分利用效率的指示

测定和分析中亚热带毛竹和杉木植物叶片的δ13C值,结果表明:该区毛竹和杉木叶片的稳定碳同位素组成的变化范围分别为-29.42‰～-26.98‰平均值为(-27.96±0.16)‰和-27.88～-23.78‰平均值为(-26.41±0.18)‰.与我国其它地区植物的δ13C值平均值相比,毛竹除了比我国热带雨林区和亚热带...     

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。     

液相色谱-碳同位素比值质谱法在橙汁鉴定中的应用

[目的]初步建立一种橙汁鉴假的方法。[方法]利用液相色谱-碳同位素比值质谱法,检测纯正橙汁中果糖、葡萄糖、二糖、寡糖的δ~(13)C值。[结果]纯橙汁中上述4种组分δ~(13)C值分别为-26.77‰～-29.90‰、-26.46‰～-30.51‰、-23.45‰～-28.12‰、-23.39‰～-28.33‰。然后研究橙汁中添加3种类型的糖浆后δ~(13)C值变化,发现纯正橙汁在添加玉米糖浆后δ~(13)C值变化最显著。[结论]该研究可用于对市售橙汁鉴假。     

我国几种常见头足类角质颚碳氮稳定同位素分析

头足类角质颚具有稳定的化学成分和物理结构,其稳定同位素分析已成为头足类生态学研究的主要方法之一。本文分别对4种近海头足类(曼氏无针乌贼、杜氏枪乌贼、短蛸和剑尖枪乌贼)角质颚进行稳定同位素分析,研究角质颚中碳、氮稳定同位素比值(~(13)C/~(12)C,δ~(13)C;~(15)N/~(14)N,δ~(15)N)、摄食生态和栖息环境在物种间的差异,分析可能形成差异的原因以及δ~(13)C、δ~(15)N值与头足类胴长间的相关性,旨在解读不同头足类所生活栖息的渔场,了解它们所处生态系统中的地位,为渔业开发与管理提供材料,同时也为我们可以更好地利用这些物种提供基础。结果表明,4种头足类的平均胴长关系为杜氏枪乌贼剑尖枪乌贼曼氏无针乌贼短蛸(122.72 mm67.93 mm67.93 mm35.3 mm),平均体质量关系为杜氏枪乌贼曼氏无针乌贼短蛸剑尖枪乌贼(70.39 g50.67 g47.35 g19.93 g),其中:曼氏无针乌贼的δ~(15)N值最大(10.81‰±0.38‰),δ~(13)C值最小(-14.98‰±0.55‰),C/N比值最小(3.08±0.03);剑尖枪乌贼的δ~(15)N值最小(8.21‰±0.30‰),δ~(13)C值最大(-13.00‰±0.54‰),C/N比值最大(3.57±0.06)。曼氏无针乌贼可能具有较高营养水平,剑尖枪乌贼、杜氏枪乌贼相较于短蛸、曼氏无针乌贼生活在较浅水域的栖息环境。杜氏枪乌贼与短蛸的δ~(13)C、δ~(15)N值无显著差异(ANOVA,P0.05),它们的生态位圆存在重叠,处于相近的营养级,其他物种间角质颚的δ~(13)C、δ~(15)N值存在显著差异(ANOVA,P0.05),生态位圆无重叠。此外杜氏枪乌贼角质颚的δ~(13)C、δ~(15)N值与胴长(ML)均呈显著的线性关系(δ~(13)C=0.023 6×L_(ML)-17.429,P0.05;δ~(15)N=0.017 6×L_(ML)+6.873,P0.05),而曼氏无针乌贼、短蛸以及剑尖枪乌贼的胴长与角质颚的δ~(13)C、δ~(15)N值相关性不显著(P0.05),说明其摄食习性随体长变化无显著相关。     

秦岭南坡油松树轮碳稳定同位素对气候因子的响应

根据树木年轮气候学原理,运用相关分析和多元回归分析方法,研究陕西秦岭南坡油松(Pinus tabuli formis)树轮碳稳定同位素(δ^13C)对气候变化的响应。结果表明,树轮δ^13C含有丰富的气候信息,低海拔(1250m)的油松δ^13C与前一年的4月温度显著正相关(P<0.05),与当年10月降水显著正相关(P<0.05);中海拔(1450m)的油松δ^13C与当年2月温度显著正相关(P<0.05),同时也与5月的极端高温显著正相关(P<0.05);高海拔(1650m)的油松δ^13C与当年10月温度显著负相关(P<0.05),与1月相关湿度显著正相关(P<0.05)。1978、1990年夏、冬季气温的偏低和秋季气温偏高,7月温度低于8月,4-9月降水波动太大,这些反常的气候变化扰乱了油松正常的生理活动,破坏了油松的光合作用过程,造成δ^13C值的异常降低。     

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。     

运用稳定同位素技术研究千岛湖秋季刺网渔获物的食性和营养级

利用稳定性同位素技术,对2011年9月至11月期间利用浙江千岛湖主要渔具之一的刺网采集的渔获物开展了食物源和营养级的分析研究。结果表明,千岛湖鱼类主要食物源的δ13C值跨度范围较大(-29.7‰~-23.9‰),其中浮游植物的δ13C值最高,颗粒有机物(POM)的δ13C值最低。食物源的δ15N值变化范围较小,以浮游植物最高(8.5‰),颗粒有机物最低(5.1‰)。与食物源的同位素值分布趋势相反,消费者的δ13C值浮动范围相对较小(-29.7‰~-21.6‰),而δ15N值的浮动范围相对较大(5.1‰~14.8‰)。消费者的营养级从1.9到3.6,分属于3个营养等级,鱼类的营养级全部分布在第3到第4营养级之间,且与其食性特征有较好的一致性,但是两种外来种鱼类中的一种草食性鱼类团头鲂的营养级却高达3.4,而肉食性的斑点叉尾的营养级则仅为3.0,说明其在千岛湖的食性均已发生了很大变化。同位素示踪方法研究的结果还表明千岛湖水体中的碳源主要是浮游植物。     

小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素的测定与分析

 【目的】利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪（gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS）测定小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素组成。【方法】以小麦临汾50744为材料,水解得到其籽粒蛋白质氨基酸,将氨基酸标准样品以及小麦籽粒氨基酸衍生化为N-新戊酰基,O-异丙醇（N-pivaloyl-isopropyl,NPP）氨基酸酯,利用GC-C-IRMS测定其碳氮稳定同位素组成。【结果】氨基酸标准样品的碳氮同位素组成分析表明,NPP氨基酸酯的平均重现性δ13C为0.47‰,δ15N为0.28‰,并没有产生大的同位素分馏,因此δ13C和δ15N都能得到满意的测定结果。运用GC-C-IRMS测定了小麦临汾50744籽粒蛋白质氨基酸的稳定碳氮同位素的自然丰度,其中δ13C的变化范围在-28.7‰到-34.7‰,δ15N的变化范围为-6.2‰到9.5‰。采用系统聚类分析进行分类,根据δ13C可以将氨基酸分为两类;根据δ15N可以将氨基酸分为三类。【结论】运用GC-C-IRMS结合NPP氨基酸酯衍生物可以测定小麦籽粒氨基酸的稳定碳氮同位素,这对于揭示氨基酸代谢途径的差异以及逆境胁迫下氨基酸的合成差异具有重要的意义。     

不同林分类型叶片稳定碳、氮同位素的变化特征

为了解各种生物及非生物因素对植物叶片稳定碳、氮同位素含量的影响,研究了蔡家桥林场内马尾松次生林(PM-SF)、湿地松人工林(PE-P)及杉木人工林(CL-P),不同叶龄叶片的养分(C、N、P、K、Ca、Mg)含量及其化学计量比与稳定碳同位素(δ13 C)、稳定氮同位素(δ15 N)含量的关系,探讨植物叶片δ13 C、δ...     

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).     

黔西北石漠化桑园土壤水稳定同位素的时空变化特征

为揭示石漠化桑园土壤水分动力学机制及进一步研究桑树水分利用策略提供依据,采用稳定同位素技术研究黔西北石漠化桑园(贵州省毕节市七星关区清水铺镇大地村)0~50 cm剖面土壤水氢氧稳定同位素的时空变化特征。结果表明:黔西北石漠化桑园土壤水中氢氧同位素具有良好的线性关系:δD=8.39δ~(18)O+13.76,R~2=0.98。土壤水中氢氧稳定同位素组成具有明显的季节变化特征,表现为春季(δD和δ~(18)O平均值分别为-33.9‰±18.5‰和-5.8‰±2.0‰)夏季(分别为-41.4‰±8.8‰和-6.4‰±1.2‰)秋季(分别为-87.0‰±6.8‰和-11.9‰±1.2‰)。在空间上样地间的土壤水δD和δ18O差异均不显著;土壤水氢氧同位素随土壤深度呈梯度分布,其中4月份土壤水δD和δ~(18)O随剖面深度增加而递减,7月份递增,10月份呈降-升-降变化趋势。     

液相色谱-同位素质谱法鉴定蜂蜜掺假

[目的]探讨液相色谱-同位素质谱法(LC-IRMS)技术在蜂蜜掺假鉴定中的应用效果。[方法]采用LC-IRMS法检测随机抽样的62个蜂蜜样品,对蜂蜜中果糖(Fru)、葡萄糖(Glu)、二糖和三糖δ~(13)C值进行测定。[结果]由于真实蜂蜜中果糖、葡萄糖、二糖和三糖的δ~(13)C的最大值与最小值的差值小于2.1‰,果糖、葡萄糖的δ~(13)C差值(δ~(13)CFru-δ~(13)CGlu)为-1‰~1‰,且不得含有寡糖,所以该次检测样品中有48.38%的蜂蜜不合格,掺假掺杂以添加C-3植物源转化产物和淀粉糖浆为主,应加强对这类掺假的监控管理。[结论]LC-IRMS实现了蜂蜜中各种糖组分如果糖、葡萄糖、二糖和三糖等δ~(13)C的分离与分析,可进行添加了C-3糖浆的掺假鉴定,大大提高了蜂蜜掺假的检测能力。     

温度、饵料和物种对滤食性贝类碳氮稳定同位素分馏的影响

为研究不同因素对滤食性贝类碳氮稳定同位素分馏的影响,选取物种(虾夷扇贝Patinopecten yessoensis、海湾扇贝Argopecten irradians、太平洋牡蛎Crassostrea gigas)、温度(6、14、23℃)和饵料(新月菱形藻Nitzschia closterium、小球藻Chlorella vulgaris、叉鞭金藻Dicrateria inornata)3因素进行正交试验,通过检测3种贝类及饵料的稳定同位素变化,探讨了3种因素对滤食性贝类碳氮稳定同位素分馏的影响。结果表明:饵料的氮稳定同位素比值(δ~(15)N)波动较大,无法满足试验要求;各因素对碳稳定同位素半衰期(t_(1/2))的影响由大到小均为温度物种饵料,但无显著性差异(P0.05),对碳稳定同位素判别值(Δ~(13)C)的影响程度极为接近,Δ~(13)C的变化范围为-5.57‰～1.75‰,已超出经验值范围。研究表明:在以微藻为饵料的稳定同位素判别值研究中,要谨慎选择氮稳定同位素作为参考指标;应用稳定同位素法研究食物网的营养关系时,需全面、系统考虑综合因素对判别值的影响。     

中西太平洋人工集鱼装置下鲣鱼的碳氮稳定同位素组成初步分析

为了解中西太平洋人工集鱼装置下鲣鱼的稳定同位素特征,根据2013年2月至3月金枪鱼围网采集的鲣鱼样本,对其碳、氮稳定同位素组成(δ13C和δ15N)及碳氮比(C∶N)随叉长的分布进行了初步研究。结果显示,鲣鱼叉长范围为31.0~65.0 cm,平均值为(44.30±7.85)cm,优势叉长组为40.1~50.0 cm,占总体样本的45.12%。δ13C的平均值为(-15.94±0.59)‰,叉长对δ13C有显著性影响(F=10.92,P0.05),各叉长组的δ13C均值相差较小,说明所有样本的初始饵料来源相似。δ15N的平均值为(17.50±1.81)‰,叉长对δ15N有显著性影响(F=16.72,P0.05),且小型鲣鱼的δ15N明显大于大型同类,说明小型鲣鱼的营养位比大型同类高。C∶N的平均值为(3.06±0.05)‰,叉长对C∶N值均有显著性影响(F=4.21,P0.05),各叉长组C∶N均值随叉长的增加而减小,说明鲣鱼的营养状况随叉长的增加而降低。     

基于稳定碳同位素技术的养殖贝类碳源分析

贝类养殖作为碳汇渔业存在一定疑义,为了更好地解释贝类的碳汇功能并明确其碳源,应用稳定碳同位素技术对3种养殖贝类的碳源进行了分析。研究结果表明:3种养殖贝类的贝壳δ13C值介于-6.9‰~-6.3‰,软体组织δ13C值介于-23.2‰~-21.9‰,贝壳与软体组织δ13C的富集程度表现出负相关关系。3种养殖贝类的贝壳主要碳源为海水中的溶解无机碳(DIC),其次为溶解有机碳(DOC),两者合计贡献率在86%以上。3种贝类软体组织的主要碳源为悬浮物,其次为沉积物,两者合计贡献率在94%以上。贝壳与软体组织在碳源选择上具有极显著的差异性(P0.01)。沉积物即泥沙不是贝壳碳的主要来源,转化成贝壳的碳绝大多数来自于海水的DIC,这使得海水中的DIC浓度下降,从而促进大气中CO2向水体转移,起到了间接固碳的作用,因此贝类养殖具有明显的渔业碳汇功能。     

重庆羊子洞高分辨率石笋δ13C记录的65-90kaBP气候变化

利用三峡库区丰都羊子洞石笋(Y02)230Th测年数据和碳同位素建立了65~90kaBP时段平均分辨率为46a 的石笋碳同位素时间序列.羊子洞石笋碳同位素记录显示,季风变化在MIS5b向MIS5a转变过程中是渐变模式, 并且D/O21事件呈现双峰结构不同于山宝洞石笋记录和万象洞石笋记录,这可能与羊子洞所处的地理位置和分辨 率有关.石笋Y02的δ13C记录并未记录72kaBP左右的降温事件.对石笋碳同位素进行功率谱分析发现,石笋 Y02的δ13C记录主要存在290,229,196,115,100和93a等周期,与太阳活动周期相吻合;Y02碳同位素记录与 北半球太阳辐射曲线变化趋势一致,进一步证明了末次间冰期-末次冰期东亚季风区气候变化直接响应与北半球 太阳辐射的假说.     

山地岩溶湖水地球化学与碳氧同位素特征及其昼夜变化研究——以重庆金佛山药池坝湖为例

采用多参数水质分析仪,对重庆金佛山药池坝湖水的地球化学、碳氧同位素特征及其昼夜变化进行研究,结果表明:研究区湖水温度、pH值、溶解氧、电导率、δ13 CDIC和δ~(18) O等指标均表现出明显的昼夜变化规律,水温、pH值、溶解氧和δ~(13)CDIC等指标白天升高,夜间降低,电导率白天降低,夜间升高,表明湖水溶解无机碳变化过程受到物理因素和生物作用的共同影响.山地岩溶湖泊地球化学指标与δ~(13)CDIC对外界环境敏感,湖泊蒸发强烈,水体中溶解无机碳(DIC)滞留时间长,湖水与大气CO_2交换程度高,使湖水δ~(13)CDIC值偏正,接近平衡状态.湖水蒸发线斜率较小,截距较大,氢氧同位素组成主要受大气降水氧同位素组成、湖泊水-气界面蒸发过程中的同位素动力分馏效应和湖底水-岩氧同位素交换的影响.     

宁夏主要沙地植物叶片碳同位素特征

植物叶片13C碳同位素指示了其水分利用效率的高低,通过叶片13C碳同位素了解植物的水分利用效率对研究沙地植物生态适应性及生态修复中的物种选择有参考价值,本文取样测定了宁夏主要沙地植物的叶片δ13C,分析了其基本特征及立地条件对叶片δ13C的影响。结果表明:宁夏沙地C3植物叶片δ13C变化范围为-29.31‰~-24.37‰,与北方其他区域的同类植物相近,C4植物梭梭的叶片δ13C为-12.04‰±0.76‰,显著高于C3植物;相同立地条件下C3植物物种间叶片δ13C差异显著,叶片δ13C可能更多地受遗传及生理特征的影响,植物生活型对叶片δ13C影响不大;不同立地条件柠条水分利用效率有显著差异,生长于风沙土、灰钙土等干旱区域的柠条水分利用效率比生长于黄土和苗圃地的更高,表明柠条通过提升水分利用效率适应干旱严苛的环境条件。     

水分胁迫下7个种源辽东冷杉幼苗水分利用效率差异

以来自辽东冷杉天然分布区之一的辽宁省东部山区的7个种源辽东冷杉当年实生幼苗为研究对象,在温室控制条件下研究了辽东冷杉幼苗在充分供水、轻度胁迫、重度胁迫共3个水分处理条件下的长期水分利用效率(WUEL)、瞬时水分利用效率(WUEI)、叶片稳定碳同位素组成(δ13C)及相互关系,以探讨辽东冷杉幼苗水分利用效率的种源间差异及其对水分胁迫的生理响应机制。结果表明,随着水分胁迫的加剧,7个种源辽东冷杉幼苗的WUEL均呈上升趋势,种源间WUEL仅在重度胁迫条件下差异显著(P0.05),在充分供水和轻度胁迫条件下,种源间WUEL的差异并不显著;WUEI和叶片δ13C也均呈上升趋势,种源间WUEI和叶片δ13C在3种水分条件下的差异均极显著(P0.01)。从单个种源在3种水分条件下的表现来看,WUEL在水分处理间均存在显著(P0.05)或极显著差异(P0.01),而WUEI和叶片δ13C在水分处理间均存在极显著差异(P0.01)。辽东冷杉幼苗的叶片δ13C与其WUEL在各水分条件下均有良好的正相关关系,而且随着水分胁迫的加剧,δ13C与WUEL的正相关程度也越来越紧密,所以叶片δ13C可以作为筛选高水分利用效率种源的有效指标。      

藏东南地区不同土地利用方式下土壤有机碳组分及周转变化特征

【目的】自然植被转变为农业用地显著影响土壤有机碳储量。青藏高原东南部地区森林或草地转换为农田的面积逐年增加,但其对土壤有机碳组分及周转特征的影响尚不明确。因此,阐明藏东南地区不同土地利用方式对土壤有机碳储量的影响程度和作用机制,可为该地区农业土地资源合理利用提供科学依据。【方法】采集藏东南地区长期耕作的农田(50年以上)及毗邻的自然森林和草地土壤,采用物理-化学联合分组技术以及稳定性碳同位素测定,分析3种土地利用方式下土壤有机碳组分的数量、碳含量的差异,探究不同有机碳组分周转差异及其对农田耕作的响应规律。【结果】农田0—20 cm表层土壤有机碳储量为(39.4±2.0) Mg C·hm~(-2),比自然森林的(81.5±8.5)Mg C·hm~(-2)和草地的(71.4±7.3)Mg C·hm~(-2)分别降低了约52%和45%。农田耕作导致粗颗粒有机质(cPOM)数量相对于自然植被降低了63.4%—70.8%,微团聚体(μagg)和黏粉粒(dSilt+Clay)的数量分别增加了10.0%—25.9%和65.7%—86.2%。农田土壤的有机碳含量与森林和草地土壤相比降低了51.7%—58.1%,其中不稳定性、物理稳定性和生物化学稳定性有机碳库分别降低79.8%—86.3%、72.4%—73.1%、32.4%—39.8%,且与总有机碳的变化显著正相关,但化学稳定性有机碳库没有显著变化。土地利用方式不同导致不同有机碳组分的C/N值和δ~(13)C值差异明显。农田土壤cPOM组分的C/N值(10.0±0.5)显著低于森林(13.5±0.4),而δ~(13)C值(-21.6±0.5)‰则显著高于森林土壤(-23.6±0.4)‰。微团聚体保护的颗粒有机质(iPOM)和难酸解组分(NH-dSilt+Caly和NH-μSilt+Clay)具有较低的δ~(13)C值(-25.3‰—-27.2‰),并且其C/N在农田土壤为8.4—9.4,显著低于森林土壤(13.5—15.9)。【结论】藏东南地区长期耕作的农田土壤有机碳储量相比于自然植被降低了约50%。农业耕作显著加速了不稳定颗粒有机质的周转,减少了稳定性有机碳组分如微团聚体保护的有机碳组分的形成,是导致土壤有机碳库明显下降的关键原因。因此,为有效降低农业耕作对土壤有机碳储量的负面影响,免耕和保护性耕作或可成为藏东南农耕区固碳增汇、维持该地区土地资源可持续利用的技术选择之一。