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[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
吴健 黄沈发 肖绍赜 吴建强 唐浩 沙晨燕 王敏
通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物(百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅)所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征,并利用稳定同位素混合模型,研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明:(1)土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中,平均含量分别为22.11、11.44、53.95 mg·kg~(-1);而深层土壤中则仅为15.57、7.07、19.47 mg·kg~(-1),远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关;(2)土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C_3植物δ~(13)C值随深度增大而增大、C_4植物δ~(13)C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ~(13)C值分别由表层土壤中的-25.24‰、-22.33‰变化为深层土壤中的-24.35‰、-23.27‰;(3)借助稳定同位素混合模型计算后发现:不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为12.19%、累积速率为62.79 g·m~(-2)·a~(-1);白花三叶草贡献率14.34%、累积速率为75.34 g·m~(-2)·a~(-1);高羊茅贡献率为35.95%、累积速率为181.84 g·m~(-2)·a~(-1);白茅贡献率为18.51%、累积速率为97.70 g·m-2·a-1。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
徐庆 王婷 高德强
碳氢氧稳定同位素是存在于天然水体和植物组织中的良好的示踪剂,具有较高的灵敏度与准确性,可系统和定量地阐明草地生态系统水循环过程及各水体的转化关系、植物水分利用策略以及植被对全球变化的响应机制等。本文概述了稳定同位素的基本概念和原理,总结和分析了草地生态系统水循环的研究方法和现状,重点探讨和综述了氢氧稳定同位素技术在草地生态系统水循环过程(包括大气降水、地表水、土壤水、地下水、植物水、蒸发水等)以及碳稳定同位素技术在植物水分利用效率中应用的国内外研究进展,分析了其存在的问题,展望了这一领域未来的研究方向和应用前景,为我国草地资源保护、合理利用及退化草地生态系统恢复等提供理论依据。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
罗光强 耿元波 袁国富
草地生态系统在全球碳循环研究中占有重要地位,目前,碳同位素技术已经被广泛地应用于草地生态系统碳循环研究中。本文阐述了碳同位素在草地土壤有机碳的来源、光合作用产物碳在草地生态系统中的分配、草地土壤有机质的周转及草地土壤呼吸研究方面的应用,重点论述了碳同位素在土壤呼吸方面的应用。应用碳同位素对土壤呼吸进行区分的方法主要包括13C自然丰度法、脉冲标记法、同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法等。碳同位素技术对草地土壤和根干扰很小,方法相对成熟,为深入研究草地生态系统碳循环提供了巨大潜力。在我国,应用碳同位素方法研究草地生态系统碳循环在土壤有机碳的来源、分配及周转和土壤呼吸区分等方面有进一步研究的必要,也有进一步研究的发展空间。
关键词：
碳同位素 草地生态系统 碳循环 土壤呼吸
[期刊] 林业科学
[作者]
白雪娟 翟国庆 刘敬泽
绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO2是陆地生态系统主要碳（C）源，量化光合C在植物-土壤系统间的分配，对于明晰C的周转与存留、预测气候变化背景下植被及土壤C库潜力具有重要意义。13C稳定同位素技术凭借其准确性及易操作性，在C循环研究中被广泛应用，为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO2通量变化等特性提供了重要技术支撑。本文首先将13C稳定同位素的发展和标记方法进行了详细介绍，主要介绍了13C脉冲（单次与多次）标记、13C连续标记、借助C4土壤种植C3植物确定13C丰度及不改变植被条件鉴定自然13C丰度的研究方法；其次，总结了该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用：主要包括13C同位素标记在植物-土壤系统C分配、13C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用；在土壤微生物方面，概述了13C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。然后，总结了13C稳定同位素方法的缺点，即：13C样品检测价格昂贵、由于13C分馏作用影响13C丰度检测不准确和13C标记与微生物标志物技术结合对13C标记丰度要求较高等。最后，对未来13C同位素示踪技术的研究提出展望：在理论上，需探究13C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化及固持作用机理与影响机制，构建统计与验证模型；在应用上，应注重交叉学科的运用，将地理信息系统、遥感等地学技术与13C稳定同位素相结合，在更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环的研究。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
萨茹拉 李金祥 侯向阳
【目的】从草地生态系统土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)储量分布特征来确定合理的放牧管理方式并为区域SOC储量估算提供依据。【方法】采用野外调查法分层测定典型草原0—100 cm SOC储量。【结果】①3个研究样地SOC储量为9.72—14.84 kg·m-2;②具有空间距离的3个研究样地土壤碳储量差异无统计学意义,样地内4种处理之间SOC储量差异显著,且均表现为中度放牧处理(moderate grazing,MG)>轻度放牧处理(light grazing,LG)>重度放牧处理(heavy grazing,HG)>对照(control area,CK);③随土层深度...
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
陈香碧 何寻阳 胡亚军 苏以荣
土壤有机碳是衡量生态系统稳定性、土壤健康与肥力水平的重要指标。喀斯特峰丛洼地土壤具有土被不连续、土层浅薄、高钙、微碱性等特点,造成其有机碳分布、积累与稳定机制有别于其它岩性发育的土壤。基于此,我们在过去10年研究中,建立了基于探地雷达技术的喀斯特非连续性土壤及其有机碳分布的研究方法,研究了土壤微生物总量及其群落、碳氮循环相关功能微生物群落对喀斯特生态系统退化的响应,探讨了喀斯特土壤丛枝菌根真菌群落分布特征及其对岩性、坡位等立地条件的响应,明确了外源有机碳和无机碳(碳酸钙)输入对喀斯特土壤有机碳矿化和积累的影响,从团聚体稳定性、有机碳矿化、激发效应、微生物生物量碳周转角度明确了土壤有机碳的稳定性以黑色石灰土>棕色石灰土>红壤,初步阐明了喀斯特土壤有机碳的稳定性机制,并研发了土壤垂直漏失阻控技术、桑枝原位快速腐熟技术等喀斯特区土壤改良的关键技术。其结果对于揭示喀斯特生态系统土壤有机碳积累与稳定机制、评估喀斯特区土壤固碳的效应与潜力、提升喀斯特生态系统的可持续性有重要科学意义。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
耿元波 史晶晶
草地生态系统在区域气候变化及全球碳循环中扮演着重要的角色,草地土壤呼吸的区分是定量评价草地植被和土壤碳平衡的基础,有助于理解和预测草地生态系统对气候变化的响应。文章中论述了稳定碳同位素13C和放射性碳同位素14C在草地土壤呼吸区分中的应用。用于区分土壤微生物呼吸和根呼吸的方法主要有:13C自然丰度法、FACE实验法、13C脉冲标记法;用于区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的方法主要有:同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法。碳同位素法几乎不对草地土壤和植物根系产生干扰,可提高对土壤呼吸各组分的测算精度,在区分草地土壤微生物呼吸、纯根呼吸和根际微生物呼吸等组分方面有较大...
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
李恋卿 潘根兴 张旭辉 龚伟
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
贾丽欣 双睿辰 邵金良 孟凡乔 吴迪
为探究云南普洱地区有机茶身份辨识特征，完善高原有机茶身份辨识技术，选取云南省普洱市的5个代表性有机种植认证茶园（ZX、LS、CYT、YS、HL）和相邻的5个常规茶园（C-1、C-2、C-3、C-4、C-5），采集300余份茶叶和土壤样本，结合稳定同位素比例质谱仪、元素分析仪等测定茶叶和土壤的δ~(15)N丰度、δ~(13)C丰度、全氮、全碳、有机碳、碱解氮等指标，通过因子分析和判别分析的方法构建了有机茶叶同位素-土壤性质判别模型，并使用Holdout法进行验证。结果表明：不同茶园有机茶叶与相邻常规茶叶相比未表现出一致的δ~(15)N,δ~(13)C值差异规律，因此，使用单一稳定同位素因子难以鉴别有机茶。通过进一步对茶叶和土壤性质进行因子分析，筛选出6个适合判别的特征向量，构建了基于同位素特征和土壤性质的多元有机判别模型，其判别函数方程为：y=-0.081（茶叶δ~(15)N)+0.819（茶叶δ~(13)C)+0.093（土壤全氮）+2.117（土壤全碳）-0.155（土壤有机碳）+2.870（土壤p H)+4.232,y<0.5为常规茶，判别准确度为92.3%。综上，基于同位素特征值和土壤性质参数指标构建的多元有机判别模型可实现云南省普洱市高原有机茶身份的准确判别。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
李娜 孙占祥 张燕卿 刘恩科 李凤鸣 李纯乾 李菲
【目的】研究辽西褐土丘陵区典型小流域不同土地利用方式下经侵蚀沉积过程沉积土壤碳来源,为合理调控小流域土壤侵蚀造成的土壤碳流失提供科学参考。【方法】通过对辽西丘陵沟壑区小流域野外取样,研究小流域沉积土壤碳的来源并量化其贡献。通过GIS结合GPS技术对小流域4种不同土地利用类型(耕地、林地、草地、沟渠)表层土壤及小流域拦沙坝3个位点(S1坝前、S2坝中、S3坝后)0-100 cm土壤剖面进行取样,结合碳、氮同位素混合模型对沉积土壤碳源进行解析。【结果】利用~(13)C和~(15)N同位素特征及其元素组成(土壤有机碳和全氮)对辽西丘陵沟壑区侵蚀沉积物土壤有机碳进行了定性和定量鉴定。辽西丘陵沟壑区小流域沉积物中有机碳主要来源为耕地,其次是沟渠、草地和林地。耕地贡献平均为58.75%,沟渠25.49%,草地6.49%,林地9.2%。【结论】碳氮稳定性同位素模型作为一种重要的"指纹"工具可以成功应用于辽西丘陵沟壑区小流域沉积土壤碳来源定性及定量的分析。研究成果可以为受水力侵蚀的小流域的土壤保护和养分流失控制以及维持生态系统的可持续性提供理论参考。
[期刊] 水产学报
[作者]
金波昌 董双林 田相利 王芳 高勤峰 林光辉 管建洪
为了解不同养殖密度下刺参对人工饲料的吸收利用情况,实验采用碳稳定同位素法研究人工饲料对刺参幼参生长的食物贡献率。实验采用室内水族箱与刺参养殖池塘内围隔相结合的方法,刺参幼参的初始体质量为(4.78±0.58)g,水族箱(100 cm×60 cm×60 cm)内10头幼参用人工饲料按5%刺参初始体质量(湿重)连续喂养60 d;参池围隔(长8.0 m×宽8.0 m×高1.9 m)内,投喂的实验组幼参在5、10、15、25和35 ind/m2的养殖密度下经人工饲料驯化后按5%刺参初始体质量(湿重)连续喂养6 d,同时设不投饲的对照组,各4个重复。结果显示,水族箱内的刺参幼参的体质量经人工饲料饲喂60...
[期刊] 海洋渔业
[作者]
梁佳伟 花传祥 陈新军 杨娜 赵振方 胡贯宇 李金桧
为了解秋刀鱼(Cololabis saira)的栖息地分布特征，根据2018年7—11月秋刀鱼渔船“鲁蓬远渔027”在西北太平洋公海(40°28′N～48°56′N、150°08′E～164°20′E)采集的127尾秋刀鱼样本，测定了其肌肉组织稳定同位素含量，分析了肌肉的碳稳定同位素比值(δ~(13)C)和氮稳定同位素比值(δ~(15)N),探讨了δ~(13)C和δ~(15)N的时空分布规律。基于广义加性模型(GAM)分别讨论了δ~(13)C、δ~(15)N与纬度、体长、离岸距离和叶绿素a浓度之间的关系。t检验结果表明，秋刀鱼雌雄个体间的δ~(13)C、δ~(15)N不存在显著性差异(P>0.05)。不同体长组间的δ~(13)C和δ~(15)N的分布较为相似，整体上呈现先上升后平稳的趋势。分析认为，1龄的秋刀鱼栖息在亲潮海域，随后向南洄游到黑潮-亲潮混合水域。GAM模型结果显示，δ~(13)C与纬度呈负相关关系，与体长呈正相关关系；δ~(13)C随离岸距离的增加呈先减小后增大的趋势，随叶绿素a的增加呈先增大后减小再增大的趋势；δ~(15)N与纬度呈负相关关系；δ~(15)N随着离岸距离的增大呈现先下降后缓慢升高再继续下降的趋势。研究进一步验证了1龄的秋刀鱼经历了南下洄游移动，其栖息地随之发生了变化。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
王帆 江洪 牛晓栋
水汽稳定同位素组成（δｖ）可以为水循环研究提供大量有价值的信息。近年来，稳定同位素红外光谱技术（ｉｓｏｔｏｐｅ ｒａｔｉｏ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｉｒｉｓ）的发展为获得高时间分辨率的水汽稳定同位素原位测量数据提供了可能。在水汽稳定同位素组成研究取得了巨大进展的同时，适时对δｖ及其在生态系统水循环应用的研究进展进行综述，可以为后续研究提供借鉴和参考。从５个方面对水汽稳定同位素组成的研究进行了详述，分别是：１水汽稳定同位素分析仪的在线校正；２δｖ的变化规律；３氘过量的变化特征；４蒸散发组分的区分；５叶片水１８ｏ富集的估算。目前水汽稳定同位素的观测站点十分稀少，尽快建立全球的水．．．
[期刊] 林业科学研究
[作者]
郑秋红 王兵
生态系统碳水循环过程中的同位素分馏效应,为区分生态系统净碳交换过程中光合和呼吸通量,蒸散通量中植物蒸腾和土壤蒸发提供了理论依据。本文综述了稳定性同位素技术在这一领域的应用进展。研究结果显示,此方法切实可行,为进一步解释森林生态系统过程提供了广阔的前景。但由于森林生态系统结构复杂,不确定性因素多,国内外研究还处于尝试阶段。该方法在森林生态系统应用中还存在诸如Keeling图技术和涡度相关技术的假设条件难以满足等问题,期待今后在技术和理论上的突破。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
赵永松 单秀娟 杨涛 金显仕 韦超
水生生态系统食物网具有错综复杂的营养关系。稳定同位素技术的发展对了解生物间的摄食关系和食物网结构发挥着极为重要的作用。其中，稳定同位素混合模型(stable isotope mixing models， SIMMs)近年来的迅猛发展为进一步解决水生食物网的复杂性问题提供了有力的手段，尤其是在确定食物来源贡献和构建营养生态位方面。在本研究中，作者综述了稳定同位素模型的发展历程、主要模型的特点以及运行这类模型的条件；同时，对稳定同位素混合模型在水生生态系统食物网领域中的应用前景与局限性进行了总结与展望，以期为相关研究者提供参考。
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