稳定同位素生态学专栏

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1. 土壤剖面碳氮稳定同位素自然丰度的垂直分布模式及其影响机制

陈淼, 刘顺, 许格希, 史作民

应用生态学报 2021, 32 (6): 1919-1927. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202106.028

摘要（1051）

PDF（pc）（922KB）（329）

土壤碳、氮稳定同位素自然丰度(δ¹³C和δ¹⁵N)随土壤深度变化的研究,对揭示碳、氮元素生物地球化学循环机制具有重要意义。本文在概述土壤剖面δ¹³C和δ¹⁵N垂直分布特征的基础上,重点介绍了土壤δ¹³C和δ¹⁵N垂直分布模式的影响机制。土壤剖面δ¹³C垂直分布模式的影响机制主要有3种: 1)植被δ¹³C值的历史变化;2)植物群落C3-C4植物优势度变化;3)分解过程中¹³C富集的微生物源碳的积累。此外,讨论了¹³C休斯效应对土壤剖面δ¹³C垂直分布模式的影响。土壤剖面δ¹⁵N垂直分布模式的影响机制主要有4种: 1)反硝化过程产生的¹⁵N贫化气体的损失;2)分解过程中¹⁵N富集的微生物源氮的积累;3)菌根将¹⁵N贫化的含氮化合物转移到植物而在深层土壤积累¹⁵N富集的菌根真菌残留物;4)土壤有机质-矿物相互作用。最后提出了未来土壤剖面碳、氮稳定同位素自然丰度的垂直分布模式研究应该关注的重点。

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2. 利用次溴酸盐氧化结合盐酸羟胺还原法测定大气气溶胶样品铵态氮同位素

项妍琨, 曹芳, 杨笑影, 翟晓瑶, 章炎麟

应用生态学报 2019, 30 (6): 1847-1853. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201906.011

摘要（980）

PDF（pc）（806KB）（334）

硝酸铵、硫酸铵和硫酸氢铵等铵盐作为PM_2.5中主要的二次无机气溶胶污染物,在灰霾形成过程中发挥了重要作用.关于其来源及转化过程的研究备受关注.本文在前人研究基础上,基于稳定同位素分析技术改进了样品进样量,增加了调节浸提液pH的步骤,给出了一种能够快速、准确测量大气样品中铵态氮同位素的化学转化方法.即向含有0.25 μg·mL^-1铵态氮的4 mL大气气溶胶滤膜样品浸提液中加入碱性次溴酸盐溶液,使铵盐(NH₄⁺)氧化为亚硝酸盐(NO₂^-);然后通过调节pH值,在 pH<0.3 的条件下,使用盐酸羟胺将亚硝酸盐(NO₂^-)还原为氧化亚氮气体(N₂O),最终通过Precon-GasBench-IRMS系统的连用实现大气气溶胶样品中的铵态氮同位素的测定.该方法所需进样含量低,避免了剧毒易制爆试剂的使用,重复测试精确度可达到0.2‰(n=10).通过调节大气气溶胶滤膜样品浸提液的pH可提高还原效率(约100%).测量精确度和准确度满足了大气气溶胶中颗粒态铵的测定,有助于进一步开展大气铵盐的来源、化学转化过程、传输沉降等研究.

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3. 植物叶肉导度的测定方法及其研究进展

巩晓颖, 马薇婷, 余咏枝, 李蕾

应用生态学报 2020, 31 (6): 1882-1888. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202006.010

摘要（965）

PDF（pc）（764KB）（866）

叶肉导度(g_m)表征CO₂从植物气孔下腔到叶绿体内光合作用羧化位点的传输导度,是光合作用的重要限制因子,也是改良作物光合作用和资源利用效率的关键参数。¹³C分馏在线联测法是研究植物光合生理的重要手段,也是目前测定C3植物g_m的主流方法之一。但该方法对实验设备要求较高、难度较大,因此尚未被广泛采用。本文综述了当前测定g_m的主流方法的适用性和特点;介绍了¹³C分馏在线联测法的理论基础——光合¹³C分馏模型,¹³C分馏在线联测法的实测方法、计算公式和测定系统的搭建,以及C3植物叶肉导度的调控因素。最后对¹³C分馏在线联测法的改进、操作要点和未来应用场景进行了展望。

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4. 基于稳定同位素的湿地食物源判定和食物网构建研究进展

陈展彦, 武海涛, 王云彪, 吕宪国

应用生态学报 2017, 28 (7): 2389-2398. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201707.027

摘要（927）

PDF（pc）（780KB）（569）

湿地生物营养动力学是湿地生态系统结构和功能评价研究的基础.碳、氮稳定同位素作为识别营养关系的方法,已在湿地生态系统食物来源、组成和食物链传递研究中得到广泛运用.本文系统综述了稳定同位素食物贡献度计算模型和营养级确定的基本方法和理论;讨论了动物营养分馏值和基线的选择依据;概括了湿地生态系统典型食物源及其稳定同位素变化特征;总结了草食、杂食和肉食等不同营养级动物的食物来源.指出了稳定同位素在湿地食物源溯源和食物网研究中的不足;基于国内外研究现状和发展趋势及需求,展望了未来同位素技术在湿地食物网生态学研究中的运用前景和研究重点,提出需要加强稳定同位素营养分馏和基线的影响因素、样品处理和保存方式研究以及胃含物、分子标记物和多元素同位素结合分析.

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5. 降水与土壤水混合过程的生态水文分离现象及其研究进展

吕斯丹, 宋贤威, 温学发

应用生态学报 2019, 30 (6): 1797-1806. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201906.010

摘要（924）

PDF（pc）（1002KB）（691）

以往通常假设降水与土壤水完全混合后形成径流,而基于δD-δ¹⁸O关系研究表明,降水与土壤水混合存在生态水文分离现象,即土壤水可分为由土壤无效水和可供植物吸收的有效水构成的束缚水及自由移动形成径流的自由水,且两个水库间存在着部分混合即连接性.本研究系统阐述了“生态水文分离”的概念及其内涵,描述了降水与土壤水的混合过程以及两个水库δD和δ¹⁸O的特征与关系,总结了土壤水、束缚水及自由水δD和δ¹⁸O直接观测及替代观测方法的优缺点,并阐明了径流小区及流域尺度上基于直接及替代观测方法的土壤束缚水与自由水完全分离及连接性的定性研究进展,同时阐明了基于模型和控制试验的土壤束缚水与自由水完全分离及连接性的定量研究进展,并指出应加强生态水文分离过程的定性及定量方法以及对传统生态水文模型的影响和改进研究.

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6. 不同水肥一体化方式对苹果氮素吸收利用特性及产量和品质的影响

田歌, 李慧峰, 田蒙, 刘晓霞, 陈倩, 朱占玲, 姜远茂, 葛顺峰

应用生态学报 2020, 31 (6): 1867-1874. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202006.030

摘要（920）

PDF（pc）（732KB）（697）

以‘嘎啦/八棱海棠’为试材,借助¹⁵N同位素示踪技术,研究了撒施(T₁)、滴灌施氮(T₂)和渗灌施氮(T₃)对嘎啦苹果氮素吸收利用、分配特性和产量品质的影响,以期进一步完善苹果园水肥一体化技术,挖掘提高氮素利用率的途径。结果表明: T₃处理苹果叶片的叶面积、叶绿素和氮含量显著高于T₁和T₂处理。各时期土壤矿化氮(N_min)含量在20~40 cm土层表现为T₃＞T₂＞T₁处理,在0~20 cm土层表现为T₂＞T₃＞T₁处理。同一器官的Ndff值(树体各器官从肥料中吸收到的¹⁵N占该器官全氮量的比例)在各时期均以T₃处理最高,T₂其次,T₁处理最低。果实成熟期的树体¹⁵N利用率表现为T₃＞T₂＞T₁处理,其中T₃处理的树体¹⁵N利用率为24.2%,分别是T₂和T₁处理的1.19和1.65倍。果实成熟期T₁处理的¹⁵N分配率在营养器官最高,T₂处理在贮藏器官最高,T₃处理在生殖器官最高。各处理的单果重、产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖及糖酸比均以T₃处理最高,T₂其次,T₁处理最低。渗灌施氮处理显著促进了嘎啦苹果树体叶片生长和氮素利用,并提高了果实产量和品质。

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7. 若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响

赵云飞, 汪霞, 欧延升, 洪苗苗, 黄政, 李佳, 贾海霞

应用生态学报 2018, 29 (5): 1405-1411. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201805.025

摘要（909）

PDF（pc）（550KB）（101）

为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ¹³C 值介于-26.21‰～-24.72‰之间,土壤δ¹³C 值随土层加深而增大.土壤δ¹³C 值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0～10 cm)δ¹³C值大小顺序为草原化草甸>退化草甸>沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸>沼泽草甸>退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0～30 cm 土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg^-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg^-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ¹³C 值差异主要发生在表层0～10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.

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8. 喀斯特季节性雨林植物叶片碳同位素组成及水分利用效率

黄甫昭, 李冬兴, 王斌, 向悟生, 郭屹立, 文淑均, 陈婷, 李先琨

应用生态学报 2019, 30 (6): 1833-1839. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201906.008

摘要（900）

PDF（pc）（1707KB）（879）

研究喀斯特季节性雨林不同生境代表性树种及同一树种不同生境下叶片δ¹³C值及水分利用效率(WUE),丰富喀斯特季节性雨林物种生态位分化及物种共存理论,可为喀斯特地区石漠化治理树种选择及配置提供参考.结果表明: 喀斯特季节性雨林树种叶片δ¹³C值的范围为-34.13‰～-29.69‰,平均值为(-31.40±1.19)‰,WUE的范围为9.08～58.76 μmol·mol^-1,均值为41.79 μmol·mol^-1,低于更高纬度的亚热带和暖温带森林,但高于更低纬度的热带雨林和同一纬度的非喀斯特季节性雨林;从洼地到山顶,随着干旱指数的增加,不同生境代表性树种的水分利用效率逐渐增大;同一树种δ¹³C值和WUE也是从洼地到山顶逐渐增高.树种水分利用效率除了与气候等因子相关外,还与植物所处生境的地质背景、水分可利用性相关.同一气候条件下,喀斯特区植物的水分利用效率要高于非喀斯特区、干旱生境植物的水分利用效率高于湿润生境,说明不同的水分利用效率是喀斯特地区植物适应不同生境、实现多物种共存的策略之一.

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9. 表层和下层免耕黑土有机碳矿化速率及激发效应

黄双双, 霍常富, 解宏图, 王朋, 程维信

应用生态学报 2019, 30 (6): 1877-1884. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201906.015

摘要（882）

PDF（pc）（842KB）（608）

激发效应是调控土壤有机质分解的重要机制之一,而土层与激发效应的关系还不清晰.本研究通过室内培养试验,采用¹³C葡萄糖标记和动态碱液吸收的方法,探究免耕农田黑土表层土壤(0～10 cm)和下层土壤(30～40 cm)有机碳矿化速率及其激发效应.结果表明: 表层与下层土壤以单位有机碳表示的矿化速率并未发现显著差异.添加葡萄糖使表层土壤原有机质分解加快36.7%(正激发),但使下层土壤原有机质分解减慢12.4%(负激发).在整个培养期间(30 d),表层和下层土壤的累积激发碳量分别为3.14和-1.24 mg C·g^-1 SOC,但由于新碳(葡萄糖)的补偿作用,即使在产生显著正激发的表层土壤中,仍表现为有机碳净积累.说明外源碳输入使不同土层土壤有机质分解的幅度甚至方向产生明显差别.这为今后免耕和秸秆还田等保护性耕作措施的实践提供了重要的理论基础.

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10. 万峰湖水库溶解性无机碳来源及时空变异特征

赵宗权, 索惠英, 焦树林

应用生态学报 2020, 31 (6): 1783-1790. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202006.028

摘要（875）

PDF（pc）（1661KB）（1204）

溶解性无机碳(DIC)的通量和形式在水生态系统的生物地球化学循环中起关键作用,是碳收支的重要组成部分。通过分析万峰湖水库库区水体理化参数、DIC和稳定碳同位素(δ¹³C_DIC)特征,揭示了DIC的行为和来源。结果表明: 1)在表水层,整个库区pH变化较保守,均呈弱碱性。硝酸盐氮(NO₃^--N)有最大变异系数,具有高度的时空变异性。由于稀释效应的存在,电导率(EC)、二氧化碳分压(pCO₂)和DIC的最低值均出现在夏季高径流量阶段。在水柱面上,夏季氧化还原电位(Eh)和NO₃^--N随水深增加无显著变化,其余指标均变化明显,且在温跃层变异程度最大。两季节的水温(T)、pH和Eh均随水深增加而降低,pCO₂则与之相反。EC、总碱度(TA)和DIC在夏季随水深增加而降低,冬季变化梯度较小。两季节的DIC与pH、Eh呈负相关,与EC、pCO₂呈正相关。2)夏季DIC为2.66～4.9 mmol·L^-1,而冬季为3.38～4.52 mmol·L^-1。水体热分层期间,DIC和δ¹³C_DIC在温跃层的变化梯度最大,DIC与δ¹³C_DIC在夏季表水层呈正相关。两个季节水柱面上及冬季表水层的DIC和δ¹³C_DIC均呈负相关,但冬季DIC和δ¹³C_DIC值随水深变化趋势不明显。3)夏季δ¹³C_DIC较高,为-7.71‰～-1.38‰,表明碳酸盐矿物的溶解占优势。冬季δ¹³C_DIC为-16.93‰～-9.44‰,显著低于夏季且范围更宽,生物源CO₂的输入和有机质矿化是主要来源。δ¹³C_DIC在不同季节和水深均差异显著,一方面是碳的来源不同;另一方面归因于碳来源的相对贡献比例的变化。

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11. 外源脱落酸对富士苹果果实膨大后期光合产物向果实运输的影响

沙建川, 贾志航, 张鑫, 吴晓娴, 葛顺峰, 姜远茂

应用生态学报 2019, 30 (6): 1854-1860. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201906.017

摘要（844）

PDF（pc）（667KB）（481）

为了明确脱落酸(ABA)对苹果果实糖分积累的影响机理,本试验以5年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶为试材,采用¹³C同位素标记技术,研究在果实膨大后期用不同浓度(0、50、100和150 mg·L^-1)脱落酸溶液及氟啶酮(ABA生物合成抑制剂)处理果实对光合产物向果实运输及糖代谢的影响.结果表明: 随着ABA浓度的增加,糖代谢相关酶活性、蔗糖转运蛋白基因MdSUT1、MdSUT2.2和山梨醇转运蛋白基因MdSUT3相对表达量呈先升高后降低趋势,均以100 mg·L^-1ABA处理时最高.氟啶酮处理显著抑制了糖代谢酶活性和糖转运蛋白基因相对表达量.与其他处理相比,100 mg·L^-1ABA处理显著减少了叶片¹³C含量,增加了果实¹³C含量,提升了光合产物由叶片向果实的运输速率.表明外源ABA通过增强果实库强,促进更多的光合产物向果实运输,提高了成熟期果实可溶性糖含量.

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12. 浮游动物稳定碳、氮同位素特征及其在水生态系统研究中的应用

侯伟, 孙韶华, 古滨河, 孙莉 ,胡芳, 王明泉, 赵清华, 贾瑞宝

应用生态学报 2019, 30 (6): 1807-1814. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201906.016

摘要（834）

PDF（pc）（495KB）（1112）

浮游动物在水域生态系统食物网中起着承上启下的作用,其稳定碳、氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)被广泛用于研究对食物资源的利用,揭示物质循环路径及与其他生物之间的营养关系等.浮游动物的稳定同位素也常用于解释初级生产力,判断水体污染物和环境变化过程.明确浮游动物稳定同位素组成的时空变化及影响因子,对于以其稳定同位素组成作为研究水生态系统生态过程和环境变化的指示物尤为重要.本综述基于国内外学者对水生态系统中浮游动物δ¹³C、δ¹⁵N特征及其应用的研究成果,梳理了浮游动物δ¹³C 和δ¹⁵N在不同类型水体、不同类群及时空变化的差异:浮游动物δ¹³C和δ¹⁵N时空变化则主要受食物来源及其同位素组成的影响,后者又受到初级生产力和氮源及水体物理化学性质等因素的影响.未来,浮游动物稳定同位素技术通过与新兴污染物、新兴技术及统计分析方法结合,将在地学、生物学等领域形成多手段、多学科、多尺度的研究方向.

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13. 基于稳定同位素的SPAC水碳拆分及耦合研究进展

徐晓梧, 余新晓, 贾国栋, 李瀚之, 路伟伟, 刘自强

应用生态学报 2017, 28 (7): 2369-2378. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201707.025

摘要（831）

PDF（pc）（571KB）（879）

土壤-植被-大气连续体(SPAC)是陆地水文学、生态学和全球变化领域的重要研究对象,其水碳循环过程及耦合机制是前沿性问题.稳定同位素技术示踪、整合和指示的特征有助于评估分析生态系统固碳和耗水情况.本文在简述稳定同位素应用原理和技术的基础上,重点阐释了基于稳定同位素光学技术的SPAC系统水碳交换研究进展,包括:在净碳通量中拆分光合与呼吸量,在蒸散通量中拆分蒸腾与蒸发量,以及在系统尺度上的水碳耦合研究.新兴的技术和方法实现了生态系统尺度上长期高频的同位素观测,但在测量精准度、生态系统呼吸拆分、非稳态模型适应性、尺度转换和水碳耦合机制等方面存在挑战.本文探讨了现有主要研究成果、局限性以及未来研究展望,以期对稳定同位素生态学领域的新研究和技术发展有所帮助.

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14. 江苏高邮大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

隋明浈, 高德强, 徐庆, 何冬梅, 王磊, 王婷

应用生态学报 2019, 30 (6): 1823-1832. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201906.009

摘要（811）

PDF（pc）（1674KB）（551）

为了研究江苏高邮局地水循环特征,应对气候变化和减缓洪涝灾害.本研究采集江苏高邮自2015年7月—2017年10月的121个大气降水样品及环境因子数据,分析该区大气降水氢氧同位素特征,揭示不同季节水汽来源及影响因素.结果表明: 大气降水δD(δ¹⁸O)季节变化明显,冬半年偏正,夏半年偏负;过量氘值亦呈现冬高夏低;年尺度上,大气降水中δD(δ¹⁸O)与温度和降水量皆为负相关关系,呈现“反温度效应”和“降水量效应”;季节尺度上,均未呈现出“温度效应”,秋冬两季呈现出“降水量效应”;HYSPLIT气团轨迹模型结果进一步表明,江苏高邮夏季水汽主要来源于我国南海、印度洋及太平洋,而春、秋、冬季水汽主要来源于亚欧大陆、大西洋、北冰洋水汽混合及局地蒸发.大气降水δD(δ¹⁸O)值的季节变化主要受到季风活动以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响,降水中氢氧同位素值清晰地记录了厄尔尼诺向拉尼拉之间的过渡.

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15. 铵盐和硝酸盐稳定同位素丰度测定方法及其应用案例

刘冬伟, 图影, 方运霆

应用生态学报 2017, 28 (7): 2353-2360. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201707.036

摘要（804）

PDF（pc）（593KB）（657）

综述了过去几十年来铵盐和硝酸盐稳定同位素丰度测定方法的历史发展变化,分析了各种方法的优缺点,并对新方法作了介绍和推荐.目前铵盐稳定同位素丰度的最新测定方法为次溴酸盐氧化结合羟胺还原法,硝酸盐氮氧同位素丰度主流的测定方法为反硝化细菌法和镉粉叠氮酸还原化学法.这些方法的主要共同特点是以N₂O为分析物,分析精度高,对样品的含氮量需求小,一般只需要10～60 nmol N,适用于低浓度样品.新方法的建立对于国内外开展氮素循环研究将起到极大的推动作用.

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16. 土壤pH对玉米与微生物竞争吸收氨基酸的影响

马庆旭, 王峻, 曹小闯, 孙燕, 孙涛, 吴良欢

应用生态学报 2017, 28 (7): 2277-2384. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201707.033

摘要（799）

PDF（pc）（875KB）（445）

化学合成肥料的大量使用导致土壤pH发生显著变化,但其对植物与根际微生物竞争吸收氨基酸的影响机制尚不明确.本试验通过电解法调节杭州红壤和铁岭棕壤两种土壤pH, 采用外源添加¹⁵N标记甘氨酸短期吸收4 h的方法,研究了pH对玉米及根际微生物竞争吸收氨基酸的影响.结果表明:土壤pH对玉米根和地上部生物量有显著影响,对于红壤,pH为6.48最适宜玉米生长,且玉米地上部¹⁵N丰度和¹⁵N-甘氨酸吸收量也显著高于其他处理;对于棕壤,pH为7.65最适宜玉米生长,其玉米地上部和根系¹⁵N丰度显著低于pH为5.78处理,但¹⁵N-甘氨酸吸收量显著高于其他处理.红壤pH为6.48条件下,其微生物生物量碳相对较高,而棕壤pH为7.65条件下,其微生物生物量碳相对较低.综合根系吸收、转运及微生物竞争吸收的结果,推断红壤在pH为6.48条件下虽然面临着微生物的竞争吸收,但生长于其上的玉米通过提高吸收速率和转移比率提高了氨基酸的吸收量;在pH为7.65的棕壤中,微生物活性较低,降低了与玉米竞争吸收氨基酸的能力,从而增加了玉米对氨基酸的吸收量.

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17. 稳定同位素技术在土壤N₂O溯源研究中的应用

林伟, 房福力, 张薇, 丁军军, 李玉中, 徐春英, 李巧珍

应用生态学报 2017, 28 (7): 2344-2352. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201707.031

摘要（775）

PDF（pc）（599KB）（387）

氧化亚氮(N₂O)作为三大温室气体之一,追溯其来源已经成为研究热点,稳定同位素技术在土壤N₂O来源追踪方面已得到广泛应用.本文概述了产生N₂O的微生物、产生过程及其主要影响因素,综述了国内外关于利用N₂O同位素特征值δ¹⁵N、δ¹⁸O和SP值(N₂O分子内¹⁵N在不同位置上的位嗜值)分析其来源的研究进展,以期为今后相关研究提供参考.其中关于SP的研究在国内尚属初级阶段,因此本文重点介绍国外SP在其溯源上的研究情况,并对今后国内相关研究提出一点看法.

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18. 水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配及其对CO₂升高和施氮的响应

任逸文, 肖谋良, 袁红朝, 祝贞科, 李巧云, 葛体达, 苏以荣, 吴金水

应用生态学报 2018, 29 (5): 1397-1404. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201805.021

摘要（754）

PDF（pc）（651KB）（89）

采用¹³C-CO₂进行连续标记,研究水稻分蘖期和孕穗期光合碳在植株-土壤系统中的分配及其对大气CO₂浓度升高(800 μL·L^-1)和施氮(100 mg·kg^-1)的响应.结果表明: CO₂浓度升高显著提高分蘖期根系生物量和孕穗期地上部生物量,并使生物量根冠比在分蘖期增加,而在孕穗期减小.CO₂浓度升高条件下,施氮使水稻地上部分生物量增加,却显著降低了孕穗期水稻根系生物量.CO₂浓度升高使光合¹³C在孕穗期向土壤的输入显著增加,然而施肥并没有促进由CO₂浓度升高驱动的光合¹³C在土壤中的积累,而且还降低了土壤中的光合¹³C的分配比例.综上,CO₂浓度升高显著提高了稻田土壤光合碳输入,促进稻田有机碳周转;施氮促进了水稻地上部的生长,却降低了光合碳向地下的分配比例.

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19. 基于胃含物分析和稳定同位素技术研究鳀的摄食生态

王静, 蒋日进, 胡翠林, 李哲, 肖祎, 许永久, 贺舟挺, 徐汉祥

应用生态学报 2021, 32 (6): 2035-2044. DOI: 10.13287/j.1001-9332.202106.029

摘要（753）

PDF（pc）（1177KB）（252）

鳀是重要的渔业资源捕捞对象,同时也是生态系统营养动力学研究的关键种。基于2020年和2008—2009年东海区采集的鳀样品,结合胃含物分析和肌肉碳、氮稳定同位素技术,分析了鳀的食物组成、食性昼夜差异、不同发育阶段的食性转变及其营养级,研究鳀的摄食生态。胃含物分析显示,鳀主要摄食浮游甲壳类和小型鱼类,优势饵料依次为太平洋磷虾[相对重要指数百分比(IRI)=87.6%,出现频率(F)=57.6%]、小拟哲水蚤(IRI=3.2%,F=15.3%)和细足法虫戎(IRI=2.1%,F=13.1%);同位素分析显示,桡足类是鳀的主要食物来源,其次是磷虾类,端足类的食源贡献率最小,不足1%。鳀食物组成昼夜差异明显,摄食强度白天比晚上高,下午最高,午夜最低;叉长90 mm是鳀食性转变的拐点,小于90 mm的鳀主要摄食浮游动物,大于90 mm的鳀主要摄食浮游动物,兼食小型鱼类。鳀的δ¹³C值范围为-21.66‰～-18.14‰,平均值为(-19.92±0.86)‰;δ¹⁵N值范围为4.07‰～10.78‰,平均值为(8.14±2.48)‰;鳀的δ¹³C和δ¹⁵N比值与叉长呈极显著正相关。基于胃含物分析的鳀营养级为3.4,基于δ¹⁵N稳定同位素的鳀营养级为2.7。本研究可为中上层小型鱼类在生态系统中的营养地位提供参考依据,为构建食物网营养通道提供基础资料。

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20. 基于稳定碳同位素技术研究大气CO₂浓度升高对植物-土壤系统碳循环的影响

张蕊, 赵钰, 何红波, 张旭东

应用生态学报 2017, 28 (7): 2379-2388. DOI: 10.13287/j.1001-9332.201707.034

摘要（750）

PDF（pc）（730KB）（459）

大气CO₂浓度升高影响植物光合作用过程和生物量积累,改变植物地上和地下生物量的动态分配.土壤有机质的形成和周转依赖于植物组分的输入,因此,CO₂浓度升高所造成的植物生理和代谢的变化对土壤碳库收支平衡具有重要影响.采用稳定碳同位素(¹³C)技术研究土壤-植物系统的碳循环可阐明大气CO₂浓度升高条件下光合碳在植物各器官的分配特征和时间动态,明确光合碳在土壤中的积累、分解与迁移转化过程以及对土壤有机碳库周转的影响.本文综述了基于¹³C自然丰度法或¹³C示踪技术研究大气CO₂浓度升高对土壤-植物系统碳循环的影响,主要包括:1)对植物光合作用的同位素分馏的影响;2)对植物光合碳(新碳)分配动态的影响;3)对土壤有机碳新老碳库动态以及微生物转化过程的影响.明确上述过程及其调控机制可为预测CO₂浓度升高对陆地生态系统碳循环及源汇效应的长期影响奠定基础.

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