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[期刊] 地理科学进展
[作者]
王琳,欧阳华,周才平,宋明华,田玉强
文中介绍了放射性碳同位素方法在土壤碳循环中的应用,分析了在土壤有机质、土壤CO2气体研究中的主要方法和模型,并指出土壤有机质的放射性测定可以研究较长时间尺度的碳循环(十几年、几十年至更长时间尺度),而土壤CO2气体的放射性测定可以研究短期(季节变化和年变化)内碳的动态。放射性碳同位素用于土壤中细根周转时间的计算、土地利用变化等方面的研究成果及方法也在文中分别作了介绍和分析。最后提出了国内研究应加强的领域和未来利用放射性碳同位素方法研究土壤碳循环的重点研究方向和发展趋势。
关键词：
放射性碳同位素 土壤碳循环
[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]
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] 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] 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] 中国人口.资源与环境
[作者]
向晓军 李保珠
临沧盆地受其基底花岗岩的影响,环境中存在天然放射性水平异常。本文测得其土壤中放射性核素226Ra、238U、232Th和40K的比活度分别为53.4(38.7-62.8)、161.2(127.3-211.7)、120.9(106.5-140.6)和632.2(521.7-707.5)Bq/kg,明显高于全国和世界平均值。花岗岩天然放射性水平较高,与土壤放射性有一定的相关性,为土壤伴生放射性提供了较好的来源。采用测得的土壤放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度,计算了距地面1m高处空气中γ辐射吸收剂量率和年有效剂量率,并对γ辐射外照射水平进行了评价。评价结果表明,虽然该区的空气吸收剂量...
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
胡传皓 曾国强 郑雄峰 顾民 杨剑 杨小峰 胡世敏
针对现有放射性实验教学中，因难以大规模装备放射源及射线测量装置而无法支撑开设实验项目的问题，该文研制了一款放射性实验模拟仿真教学设备，并以此为核心搭建了实验教学平台，开展了核辐射探测器信号输出、射线能谱测量等多个实验。结果表明，该实验教学设备具有使用安全、操作简便、性能稳定、可拓展性强的优点，基于该设备可以开展大部分认知类、基础类以及综合类放射性实验，从而拓展实验教学内容的深度和广度，提升学生的实践动手能力，改进实验教学质量。
关键词：
放射性实验 核辐射探测 实验教学设备
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨力 张钰杰 方晟 宋嘉悦 李新鹏 陈义学
放射性核素的局地尺度大气扩散研究对于开展核应急响应工作非常重要。Lagrange烟团扩散模型是一种在该尺度上快速准确地建立放射性辐射场的有力工具。该文开发了适用于局地尺度的Lagrange分裂烟团(SPUFF)扩散模型,其可适配加州气象(CALMET)模型。以CALMET模型驱动SPUFF扩散模型,开展局地尺度扩散模拟,假设以三门核电站作为扩散场景,基于风洞实验数据对SPUFF扩散模型进行性能验证,再基于福岛第一核电站附近的双葉町监测站已公布的监测数据进行模型的实用性评估。此外,针对烟团水平分裂阈值在上述场景开展了较全面的敏感性分析,以确定分裂开启条件。性能验证结果显示, SPUFF扩散模型性能优异,全部4个关键统计指标(模拟值在测量值2倍以内的比例、比例偏差、标准化均方误差和标准化绝对差)满足可接受模型标准。实用性评估结果显示,较Lagrange粒子模型LAPMOD, SPUFF扩散模型的模拟值可匹配更多的监测值;同时成功再现了反应堆事件引发的放射性核素释放导致的监测峰值效应。敏感性分析结果表明,单一气象条件(例如恒定风场)的复杂地形场景可采用不分裂模式;气象多变的复杂地形场景则有必要开启分裂模式。建议核电站局地尺度扩散的烟团水平分裂阈值为700～1 100 m。
[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] 林业科学
[作者]
肖复明 范少辉 汪思龙 熊彩云 申正其
测定和分析湖南会同毛竹林土壤的碳贮量和各组分呼吸量。结果表明:毛竹林土壤有机碳贮量为115.558t.hm-2,矿质土壤层、凋落物层和根系分别占96.01%,0.64%和3.34%;毛竹林地土壤年呼吸排放碳总量为9.257t.hm-2a-1,异养呼吸、自养呼吸和凋落物年呼吸量分别占59.49%,28.27%和12.24%;毛竹林细根年生长量为6.895t.hm-2a-1,年分解量为0.312t.hm-2a-1,细根年周转率为0.93次.a-1;毛竹林年凋落物进入土壤的碳总量为2.245t.hm-2a-1,地上和地下凋落物分别占78.5%和21.5%。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
金文豪 邵帅 陈俊辉 秦华
菌根是陆地生态系统植物与土壤间物质相互转移的桥梁,通过影响凋落物分解、土壤团聚作用、根系分泌物等作用于土壤碳循环过程。不同类型菌根存在生理功能差异,其中外生菌根(ectomycorrhiza,ECM)和丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)是目前已知分布最广泛的菌根类型。已有研究表明:不同类型菌根通过宿主光合产物的分配影响土壤有机碳输入;通过代谢产物及缠绕作用的差异影响土壤有机碳稳定;通过调控凋落物分解特征及菌根真菌和微生物相互作用影响土壤有机碳矿化过程。为了深入了解ECM和AM影响土壤碳循环过程及其关键调控因素,本研究主要从4个方面综述了不同类型菌根对土壤碳循环的影响并深入探讨其中的影响机制:不同菌根宿主向菌根提供碳源和凋落物数量等光合产物分配过程差异;不同菌根的碳汇功能及对土壤团聚体形成的影响;不同优势菌根生态系统中凋落物分解、激发效应、土壤呼吸等土壤有机碳矿化过程差异;不同优势菌根生态系统中土壤有机碳积累能力及相应的微生物群落差异。最后展望了今后的研究方向,旨在为"碳中和"背景下如何依托菌根提升生态系统碳汇功能提供理论依据。图2参94
[期刊] 地理科学进展
[作者]
罗万银,董治宝
土壤风蚀是土壤颗粒在风力作用下的剥蚀、搬运和沉积的过程。风蚀使土壤中的大量营养物质损失,导致土地生产力下降,促使地表养分的再分配,促进碳(C)循环。土壤颗粒团聚体稳定状况、不同土地利用方式和人类活动都会影响土壤风蚀度的大小,从而进一步影响土壤中养分的分布及C在土壤圈、大气圈和生物圈中的循环。针对过去对土壤风蚀引起的土壤养分及碳循环研究的不足,提出今后的研究工作应当注重:(1)土壤风蚀环境效应;(2)土壤的潜在风蚀微观机理;(3)风蚀物在土壤-植物-大气系统间的互馈机制研究。
关键词：
土壤风蚀 养分及C循环 问题与展望
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