广州市大气典型羰基化合物碳同位素组成初探

采用气相色谱/燃烧/同位素比值质谱(GC/C/IRMS)技术,通过2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生化方法,初步测定了广州市城区交通主干线大气中甲醛、乙醛和丙酮的碳同位素组成.结果表明,甲醛的δ13C值变化范围为-42.06‰--33.52‰,乙醛的δ13C值变化范围为-35.84‰--32.20‰,丙酮的δ13C值变化范围为-30.85‰--29.50‰;而且,白天相对于夜晚而言,甲醛、乙醛和丙酮的最大碳同位素分馏分别为6.65‰,3.27‰和0.75‰,碳同位素分馏上的差异表明它们在环境大气中不同化学活性上的差异.     

青藏高原东部高寒草甸植物δ13C年间变化及其环境分析

植物有机体稳定碳同位素组成受植物生长期间气候环境因子的影响,包含了大量的环境信息。要真正理解植物体同位素组成所包含的环境信息首先要研究植物体同位素组成与环境之间的关系。文章通过分析2002年和2003年青藏高原东部青海省门源县境内隶属于19科41属51种植物叶片的δ13C值,研究高寒草甸植物稳定碳同位素组成的年间变化及其与环境因子的关系,分析影响δ13C值变化的关键因子。结果表明,所测植物的δ13C值分布在一个很小的范围-29.2‰～-24.9‰之间,平均值为-26.9‰,说明所测植物的光合作用均通过C3途径实现,这可能与该研究区较低温度有关。研究发现一年生植物δ13C值明显低于多年生植物,而且一年生和多年生植物δ13C值之间的差异在2002年(t=-3.031,P<0.01)和2003年(t=-3.567,P<0.001)均能达到显著性水平,表明多年生植物水分利用效率显著高于一年生植物,能更好的适应该地区寒冷干燥的低温环境。两年间植物δ13C值有明显不同,2003年显著低于2002年(t=6.786,P<0.001)。通过分析两年间环境因子的变化认为植物叶片δ13C值的年间变化主要是由于降水的变化引起的,随降雨量的增加而降低。不同植物种δ13C值年间变化差别很大,反应了植物对环境变化的不同响应。在植被恢复中应选用植物δ13C值随环境变化存在较大差异的物种,因为此类物种能够采取不同的对策适应该地区环境的变化。     

不同叶龄杉木人工林叶碳氮化学计量及其稳定同位的海拔梯度变化特点

以安徽省马鬃岭地区杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林叶片为研究对象,测定不同海拔梯度下(750、850、1 000、1 150m)不同叶龄(当年生、1年生、2年生和3年生)杉木叶片碳氮同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)以及碳氮磷养分含量,探讨海拔和叶龄对杉木叶片碳氮稳定同位素、叶片碳氮磷元素含量及其计量比的影响机制,从而为不同海拔梯度下杉木人工林的科学经营提供依据。结果表明,海拔对杉木当年生叶片δ~(13)C含量影响显著(P0.05),海拔1150m当年生叶片δ~(13)C含量(-29.40‰)显著高于750m海拔叶片δ~(13)C含量(-30.49‰),且随着海拔增加当年生叶片δ~(13)C含量逐渐升高,温度可能是导致这种变化的主要原因,其他叶龄叶片对海拔的响应无显著差异(P0.05);不同叶龄的叶片δ~(13)C含量差异不显著(P=0.388)。海拔对杉木叶片δ~(15)N含量无显著影响(P=0.092),但总体变化趋势与C/P和N/P保持一致;而叶龄对叶片δ~(15)N含量影响显著(P0.05),同一海拔不同叶龄叶片之间δ~(15)N含量均随着叶龄的增加而降低,这可能是氮元素在不同叶龄叶片间的富集效应不同导致的;此外,温度降水和土壤氮磷可能是影响叶片δ~(15)N含量的重要因素。马鬃岭不同海拔梯度下杉木林氮和磷的限制性不尽相同,海拔750m处的林分呈磷限制(N/P16),在850m和1150m林分呈现氮磷共同限制(14N/P16),而在海拔1 000 m则呈现氮限制(N/P 14),氮同位素对林分的养分限制响应可能比碳同位素更明显。     

西北地区油松叶片稳定碳同位素特征与生理指标的关系

以分布于中国西北境内的甘肃、宁夏及内蒙古等地区10个油松(Pinus tabulaeformis Carr.)天然种群为研究对象,通过测定油松叶片的稳定碳同位素组成(δ13C)、有机渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇)含量、灰分含量、含水量和碳氮含量等生理指标,分析不同自然种群油松叶片δ13C特征及其与生理指标之间的关系.结果显示:油松叶片δ13C值的变化范围在-28.68‰～-25.02‰,平均值为-26.82‰,随着降水量增加,δ13C表现出偏负的趋势;油松叶片δ13C值与可溶性糖和灰分含量呈显著正相关关系(P0.01),与叶片含水量、甘露醇和全氮含量呈显著负相关关系(P0.01),与脯氨酸、甜菜碱和全碳含量相关性不显著.上述结果表明,叶片δ13C值可以同时反映生长环境和植物体本身水分的亏缺程度,植物水分利用效率的提高和各种渗透调节物质在植物体内的积累不是协同变化的,并且灰分含量可以作为δ13C值的替代指标.     

东江流域土壤、植被和悬浮物的碳、氮同位素组成

碳、氮同位素值对监测流域植被组成、环境变迁是一种非常有效的指标,为中短时间尺度环境变化研究提供了一条新的途径。以亚热带山区的东江流域为例,以流域内的植被、土壤及水体悬浮物为研究对象,应用其有机质同位素组成（δ13C、δ15N）,揭示流域植被的成分和环境变化的信息。研究发现：东江流域土壤碳同位素、C/N比值差值不大;植被的氮同位素差值明显,C/N比值差异较大。对东江流域悬浮物δ13C值近20年的监测表明：其值在早期逐年升高,近10年来转趋稳定并呈明显下降趋势,变化范围在-17.8‰～-26.1‰之间,反映了该流域植被破坏和恢复的过程以及土壤侵蚀状况的变化趋势。     

陡河水库鱼体汞的生物积累初探

为了解陡河燃煤电厂大气汞释放对毗邻的陡河水库水生生态系统中鱼体汞含量、生物积累和放大等的影响,本研究采集陡河水库野生鱼、虾和螺蛳,分别测定了鱼样等生物样品中的总汞和甲基汞,并对部分代表性样品测定稳定碳氮同位素比值。鱼汞分布特征和δ13C‰和δ15N‰同位素比值分布特征显示:鱼体(鲜样)中总汞和甲基汞平均含量分别为56.4±26.7和15.5±8.4 ng·g-1,总汞含量最高的是杂食性的白条鱼为133 ng·g-1。不同食性的鱼体δ13C和δ15N稳定同位素值变化范围分别为-28.1‰~-24.4‰和12.0‰~16.1‰,Log10[Hg]与δ15N的线性相关斜率值为负值。以上结果表明:陡河水库鱼体汞总体偏低,没有发现高生物积累和生物放大,其主要原因在于陡河水库水环境中汞含量较低,且陡河水库靠近市区,过度捕捞使可以捕获的鱼样种类和数量偏少,且鱼龄较低。     

西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及时空变化

通过对西江下游马口水文站多年的定点观测以及对虎门、梧州、江口等全流域多个河流断面悬浮物样品的稳定碳同位素分析,报道了近年来人类活动对西江流域影响的观测结果.研究发现:西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成从中游的-26.6‰到河口-19.8‰,逐渐变"重",此结果基本反映了流域植被覆盖及土壤侵蚀状况;西江马口水文站1999-2005年悬浮物样品δ13C值的季节循环值为(-23.4±1.3)‰,其波动与流域侵蚀、物源组成相关.根据观测结果,西江流域土壤侵蚀主要发生于下游以及源头区域,悬浮物稳定同位素比值较"重",而中游区域则相对较"轻".河口地区的同位素值可能受工农业生产及生活废水影响较大,同位素值异化,其物质来源与河流上游和海洋不同.     

毛白杨杂种无性系稳定碳同位素值的特征及其水分利用效率

2008年在北京林业大学对9个毛白杨(Populus tomentosa)杂种无性系苗木生长不同时期的叶片、小枝、根的碳同位素δ~(13)C和瞬时水分利用效率WUEi的差异进行研究,分析不同无性系间δ~(13)C与瞬时水分利用效率WUEi的相互关系,目的在于探求δ~(13)C在筛选高水分利用效率毛白杨杂种无性系中的应用价值.结果表明:不同生长时期叶片δ~(13)C值表现为7月<8月<10月<9月,小枝δ~(13)C值表现为8月<9月<10月,叶片δ~(13)C值、小枝δ~(13)C值在不同时期和不同无性系间的差异均达显著水平,无性系间的差异是引起δ~(13)C值变化的主要因素.不同部位碳同位素比值表现为叶片<小枝<根,毛白杨杂种无性系δ~(13)C值在不同部位和无性系间差异均达显著水平,部位间的差异是引起δ~(13)C值变化的主要因素.δ~(13)C值较高的无性系30、83、BL5的WUEi也较高,δ~(13)C值较低的无性系42、26、BT17的WUEi也较低,且不同时期δ~(13)C和WUEi呈较强的正相关,相关系数分别为0.766、0.872、0.675,高δ~(13)C可以作为筛选高WUEi毛白杨的有效指标,且在苗木生长旺盛时期选育能得到更为可靠的结果.     

短花针茅(Stipa breviflora)叶片δ~(13)C对载畜率的响应

叶片δ~(13)C值、养分含量等特征体现了植物为获取最大碳收获所采取的生存适应策略,同时δ~(13)C值还可以指示植物的长期水分利用效率,了解荒漠草原短花针植物的水分及资源利用策略有助于人们掌握其生长机制,对分析短花针茅应对干扰的生态对策有重要意义。采用稳定性碳同位素技术,通过测定荒漠草原短花针茅(Stipa breviflora)叶片稳定性同位素值(δ~(13)C),结合植物叶片碳(C)、氮(N)、碳氮比(C/N)、水分含量(LWC)等生理指标,探讨不同载畜率下短花针茅叶片的适应机理。结果表明,短花针茅叶片δ~(13)C值随放牧强度的增大而显著减小(P=0.041),其中对照处理为-26.8‰,轻度放牧处理为-27.2‰,中度和重度放牧处理分别为-27.4‰和-27.5‰,表明随着放牧强度的增大,植物的水分利用效率降低。随着放牧强度的增大,短花针茅叶片N质量分数增大(P=0.003),从对照到重度放牧处理依次为2.1%、2.3%、2.5%和2.7%;C质量分数减小,但不显著(P=0.076),从对照到重度放牧处理依次为46.3%、46.1%、46.1%和45.3%;C/N显著降低(P=0.004),对照到重度放牧处理依次为26.1%、20.7%、19.6%、18.5%,表明随着放牧干扰的增强,植物积累有机物质及资源利用能力下降。相关分析发现短花针茅叶片δ~(13)C值与N质量分数呈显著负相关(r=-0.690,P0.05),与C质量分数、C/N呈显著正相关(r=0.565,r=0.668;P0.01);叶片δ~(13)C值可指示植物有机物质的积累和资源利用能力。     

小浪底水库鱼体和沉积物中汞稳定同位素组成特征

使用多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测定了小浪底水库鱼体和沉积物中汞同位素的组成.结果显示,小浪底水库鱼体具有偏负的δ~(202)Hg和偏正的Δ~(199)Hg(δ~(202)Hg:-0.26‰±0.30‰;Δ~(199)Hg:0.79‰±0.08‰),而沉积物比鱼体具有更加偏负的δ~(202)Hg和趋近于0值的Δ~(199)Hg(δ~(202)Hg:-1.48‰±0.38‰;Δ~(199)Hg:0.01‰±0.02‰).与以往的研究相比,小浪底水库鱼体内汞同位素特征与淡水水库区域鱼体中类似,而Δ~(199)Hg/Δ~(201)Hg的比值为1.22,表明小浪底水库鱼体内汞的非质量分馏主要是甲基汞的光化学降解产生的;沉积物的同位素特征表明其受到了人为源排放的影响.鱼体内δ15N数据表明在营养转移的过程中会发生质量分馏,但不会发生非质量分馏.     

莱州湾-龙口湾表层沉积物有机质特征及来源分析

通过对莱州湾-龙口湾表层沉积物样品中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳与总氮的比值(C/N)、稳定碳氮同位素(δ13C、δ15N)生物地球化学指标的测定,分析了该区域沉积物中有机质的特征和来源.结果显示,莱州湾表层沉积物中TOC含量为0.47%±0.40%,龙口湾TOC含量为0.82%±0.37%,TN含量相差不大,因此龙口湾沉积物有机质相对含量高于莱州湾.港口的建设使龙口湾内水体流速减慢,加上龙口湾入海河流较少,使得龙口湾沉积物平均粒径(19.40μm)远低于莱州湾(43.89μm),比较容易吸附有机质.莱州湾沉积物中δ13C值为-24.96‰—21.46‰,平均值为-23.63‰;龙口湾表层沉积物中δ13C值为-23.02‰—22.39‰,平均值为-22.73‰.由此看来,莱州湾沉积物中有机质主要来源于陆生C3植物和藻类,而龙口湾有机质大部分来源于藻类,少数来自陆生C3植物.根据经典的二元模式计算,龙口湾陆源有机质的贡献比例范围为23.15%—33.67%,平均值为28.84%,莱州湾陆源贡献比例范围为7.65%—65.97%,平均值为43.75%.莱州湾沿岸有众多河流入海,尤其是含沙量最多的黄河,给湾内带来大量的陆上有机质,而龙口湾入海河流较少,沉积物中的陆上有机质较少.     

水稻品种对CH_4产生、排放及δ~(13)CH_4的影响

水稻品种是调控CH4产生和排放的关键因素。关于水稻品种对稻田产生和排放CH4的稳定性碳同位素组成(δ13CH4)的影响研究鲜见报道。通过温室盆栽和室内培养试验并结合稳定性碳同位素方法,研究了持续淹水条件下4个水稻生育期镇稻624、农香98和中早33的土壤CH4产生潜力、土壤溶液CH4浓度、CH4排放通量及产生、排放CH4的δ13C值,为最终筛选优质高产且低CH4排放的水稻品种提供CH4排放相关过程及其稳定性碳同位素方面的参考数据。结果表明:在分蘖期和拔节期,镇稻624和农香98的土壤CH4产生潜力显著高于中早33,在灌浆期和成熟期显著小于后者(P0.05)。三者土壤CH4产生潜力、土壤溶液CH4浓度最高值和土壤Eh的最低值依次出现在拔节期(2.6μg·g-1·d-1,346.9μmol·L-1,-296 m V)、拔节期(3.2μg·g-1·d-1,425.9μmol·L-1,-316 m V)和灌浆期(2.4μg·g-1·d-1、435.2μmol·L-1,-308 m V)。各品种土壤CH4产生潜力均与相应土壤溶液中CH4浓度显著正相关(P0.01),且与土壤Eh显著负相关(P0.01)。镇稻624和农香98在分蘖盛期CH4排放通量最大(67.1和68.7 mg·m-2·h-1),中早33则在拔节期(58.5 mg·m-2·h-1)。各品种CH4季节排放总量依次为55.29、55.74和40.82 g·m-2,前二者无显著差异,显著高于中早33,这可能是镇稻624和农香98的土壤CH4产生潜力在分蘖期和拔节期显著大于中早33,而各品种CH4排放又相对集中在分蘖期和拔节期的缘故。相关分析表明,各生育期CH4排放通量与相应的土壤CH4产生潜力显著正相关(P0.01)。可见水稻品种通过影响土壤的CH4产生,进而影响稻田CH4的排放。镇稻624和中早33土壤产生CH4的δ13C值从约-67.0‰增至-55.5‰,农香98则先减后增,范围为-64.2‰~-52.9‰,这说明镇稻624和中早33的土壤CH4产生途径差异较小,而二者与农香98差异较大。各品种排放CH4的δ13C值均先减后增,分别为-67.6‰~-48.5‰、-73.0‰~-47.3‰和-60.9‰~-46.7‰,季节平均值依次为-52.7‰、-52.5‰和-54.8‰。总体上,水稻品种影响排放δ13CH4值的季节变化。     

鹰潭地区大气降水中氢氧稳定同位素特征研究

降水中氢氧稳定同位素组成与降水地区各种气象因素变化密切相关。同时,降水中氢氧稳定同位素关系是水同位素应用的主要基础,对深入研究降水中水汽来源,地下水补给等水循环过程具有重要意义。根据江西鹰潭地区2012年4月至2013年3月大气降水中氢氧稳定同位素组成和气象资料,研究了该地区大气降水中氢氧稳定同位素关系及降水量,温度等气象因素对氢氧稳定同位素组成的影响。研究表明,该地区大气降水线方程为δD=8.61δ18O＋18.34（n=72,R2=0.98）,与全球大气降水线方程（δD=8δ18O＋10）相比,鹰潭地区大气降水线的斜率和截距均偏大,这与凝结物在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关,同时反映了该地区湿润多雨,降水过程中受二次蒸发影响较小的气候特点。该地区降水中δD （-113.3‰～7.5‰）、δ18O（-14.9‰～-0.9‰）和氘盈余（3.8‰~23.2‰）变化幅度很大并呈现出明显的季节性变化,夏半年（4-9月）δD、δ18O与氘盈余均显著低于冬半年（10-3月）（P＜0.01）,反映出不同季节降水的水汽来源及蒸发条件的差异。对该地区降水同位素与降水量和温度相关性的分析表明,降水中δ18O 与降水量和温度存在显著负相关关系,方程式分别为：y=-0.056x-4.7（R2=0.39,P＜0.01）和y=-0.203x-2.99（R2=0.23,P＜0.01）,说明该地区降水中氢氧稳定同位素存在显著的降水量效应和反温度效应。     

植被恢复中坡地土壤颗粒有机碳分布特征和δ~(13)C值组成

以喀斯特地区植被恢复过程中典型坡地为研究对象,对坡地各个地形剖面土壤及土壤不同粒径组分中有机碳含量和有机质稳定碳同位素(δ13C值)组成进行了分析.结果显示:坡地土壤有机碳含量向下坡方向逐渐降低,上坡位两个剖面土壤砂粒(50～2000 um)中有机碳含量占50%以上,处于不稳定状态;易受到侵蚀作用破坏;而下坡位两个剖面中有机碳主要储存在粉粒(2～50um)和粘粒(<2um)土壤中,属于高度腐殖化的稳定有机碳.土壤有机质的δ13C值是评估SOC周转的一个良好指标,因粒径组成、剖面深度.植被和成土环境而不同.坡地各个土壤剖面中δ13C值的组成差异,较好地反映作物残体输入和土壤累积特征;输入土壤中的植物有机体由于分解程度不同而储存在不同粒径土壤中,因此各粒径中δ13C值对土层中有机质的储存和变化趋势具有较好的指示作用.     

广东经济鱼类不饱和脂肪酸的含量分析与组成特征评价

采用水解提取-气相色谱法测定鱼肉中脂肪酸的含量和组成,采用元素分析仪-同位素比值质谱法(EA-IRMS)测定鱼肉碳稳定同位素比值(δ~(13)C).开展广东沿海地区主要经济鱼类肌肉脂肪酸的含量分析及组成特征评价研究.研究表明,25种经济鱼类鱼肉中主要含有单不饱和脂肪酸、n-6和n-3系列多不饱和脂肪酸,以及少量反式脂肪酸(TFAs);鱼肉的优势脂肪酸为油酸(OA)、亚油酸(LA)和二十二碳六烯酸(DHA);鲻鱼含有较高的二十碳五烯酸(EPA)和DHA,合计370.0 mg·(100 g)~(-1);鲻鱼鱼肉中TFAs的含量(280.0 mg·(100 g)~(-1))远高于其它品种鱼类;鲢鱼和黑鲷EPA+DHA的含量较高,分别为(154.4±100.0 mg·(100 g)~(-1)和1287±291.1 mg·(100 g)~(-1),两种鱼均具有较好的商业开发价值;统计学分析结果表明了鱼类的不饱和脂肪酸在组成上具有种属差异,揭示了浮游食性的鱼类其鱼肉组织中MUFAs、n-6 PUFAs以及n-3 PUFAs的含量高于底栖食性的鱼类.鱼肉脂肪酸的组成差异较大,表现为品种、空间以及食性差异.建议市民在日常膳食中丰富食鱼的种类和数量,警惕过多地食用单一品种鱼类(尤其是鲻鱼)而导致TFAs摄入过多的风险,从而确保鱼类脂肪酸的平衡摄入.     

滇东地区土壤剖面氮同位素垂直分异及空间分异特征

选取云南石林县不同土壤类型、不同石漠化等级以及不同人为干扰方式影响下的7处典型的土壤剖面为研究对象,研究了剖面中氮同位素垂直分异及空间分异特征.结果表明,土壤中p H值为3.68—6.07,全部土壤剖面呈酸性,总有机碳(TOC)为0.58—29.25 g·kg~(-1),碳氮比(C/N)为1.33—14.70,δ~(15)N介于1.44‰—14.86‰,在随深度的垂直分异中,受剖面中腐殖质层和硝化反硝化反应的影响,土壤中稳定氮同位素呈现一定的规律性变化.在各个剖面之间的空间分异中,两种不同土壤类型下δ~(15)N值的分散程度均存在轻度石漠化剖面中度石漠化剖面强度石漠化剖面的规律.同时在受人为影响较小的红壤剖面δ~(15)N值大致呈现强度石漠化剖面中度石漠化剖面轻度石漠化剖面的规律.采样区内无论是石灰岩土壤剖面还是红壤剖面δ~(15)N值与土壤理化性质均无显著相关关系.     

土壤跳虫在碳循环中的作用——~(13)C示踪研究

土壤动物在土壤碳库中发挥着重要的作用,但长期以来受技术手段的限制,其作用过程及贡献程度仍不清楚。该研究通过室内微宇宙实验,利用稳定碳同位素标记凋落物和模式跳虫实验种(Folsomia Candida)探索了土壤动物在碳循环中的作用。试验设置了3个处理:对照土壤、土壤加标记凋落物、土壤加标记凋落物和跳虫,每处理设4个重复,分别在实验开始的第7、21、63天进行破坏性取样。研究结果发现,凋落物新碳可以很快进入土壤食物网。试验跳虫δ13C原始值为-9.91‰±0.08‰,经过7天的培养,跳虫体内的δ13C值达到522.70‰,表明跳虫能在短时间内高效同化来自凋落物的新碳;土壤微生物群落也显著地同化了凋落物新碳,添加凋落物后微生物PLFAsδ13C值极显著升高,这种效应在试验初期尤其显著;同时,研究发现在添加跳虫的处理中,微生物δ13C比无跳虫处理的极显著升高,反映跳虫的存在和活动对微生物有积极的能动作用,增加微生物对凋落物新碳的同化效率。虽然7 d后发现凋落物新碳明显进入了土壤,然而添加跳虫处理的土壤δ13C显著低于没有加跳虫的,说明跳虫的活动可能促使了更多新C释放出土壤,从而降低了土壤的δ13C值。不同处理之间累计呼吸量存在显著差异,有凋落物和跳虫存在的处理极显著高于对照处理,表明实验处理都显著地增加了系统CO2通量;通过对C来源的同位素解析,发现试验初期(21 d)有85%以上的C都来自凋落物新碳,表明初期凋落物新C大量释放;但随着凋落物分解的进行或跳虫活动的增强,土壤C的利用效率逐步增加,使得通量中土壤C的比例逐渐增加。本研究通过比较完善的控制实验明确证实,在土壤动物和微生物的作用下,凋落物新C可以很快进入碳循环,但新C也很容易通过呼吸作用释放回到大气,尤其在初期,绝大部分排放的CO2都源自新C。土壤跳虫在食物网中的作用明显,对土壤微生物具有显著的调控作用。     

马尾松林地与玉米地土壤有机碳的分异研究

林农生态系统转化对土壤有机碳(SOC)组成和来源产生了较大的影响,但不同学者的结论仍然存在一定差异,且这一转化过程对土壤溶解性有机碳(DOC)的影响鲜有报道.基于这一背景,该研究在贵州中部区域选择马尾松(Pinus massoniana)林地和玉米(Zea mays L.)地土壤作为研究对象,通过对SOC和DOC含量和同位素组成的测定,分析林农生态系统转化前后土壤有机碳的分异.结果表明,在马尾松林地剖面中,SOC和DOC含量随剖面深度的变化幅度均大于玉米地土壤,DOC含量最大值出现在5～10 cm处;銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏正,但銬O13C在剖面中的变异远大于銼O13C,其极差分别为5.015‰和2.431‰;通过对比銬O13C和銼O13C的差异,说明其0～5 cm的DOC主要来源于新成枯枝落叶,而土体内部DOC则主要来自土壤腐殖类物质的转化.在玉米地剖面中,銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏负,但整个剖面中两值的差异较小,DOC主要来源于土壤腐殖类物质的转化;SOC来源于玉米植物体有机碳(C4-C)的比例介于2.55%～20.80%之间,随剖面层次的加深有降低趋势,但出现"之"字形反复;DOC中C4-C的比例在剖面0～40 cm间较为相近(25.94%～34.54%),40 cm以下则急剧下降(3.18%～15.65%).     

马占相思林冠层水分利用效率的气候调节

由于受直射光、散射光或受遮阴叶层分布以及一天中光、温和水汽压亏缺变化的剧烈影响,植物冠层的水分利用效率(WUE)较为复杂.通过测定叶片的碳同位素比率(δ13Cp),估测叶片新固定碳同位素的比率(δ13Cplant)和冠层水平的碳同位素甄别率(⊿canopy),计算华南地区鹤山丘陵地马占相思林冠层WUE.结果显示:从冬季至夏季,最高气温(Tamax)和水汽压亏缺(Dmax)明显增高;冬季早上和傍晚的δ13Cplant最高,春夏季傍晚有较低的δ13Cplant,秋季的δ13Cplant日变动较小,冬季冠层有较其他季节高的δ13Cplant和较低的⊿canopy.由春季至冬季,δ13Cplant趋向于增高,而⊿canopy则趋向于下降.夏季马占相思林冠层平均(±SD)WUE[(2.01±0.38)mmol mol-1]明显低于冬季和春季值[分别为(6.90±0.26)、(5.65±0.14)mmol mol-1],年均WUE为(4.36±2.32)mmol mol-1.环境变化引起叶片胞间和空气CO2浓度的变化,从而改变⊿canopy和δ13Cplant,造成不同季节冠层WUE的差别.冠层WUE与水汽压亏缺(D1,kPa)、气温(Ta,℃)和叶片水势(Ψ,MPa)成显著负相关.利用δ13Cplant计算的WUE与根据Wang和Leuning的Ball-Woodrow-Berry模式求算的WUE契合较好.结果表明,以新固定碳的稳定同位素比率方法是研究环境胁迫对冠层WUE限制的有效方法.     

环境中黑碳来源解析方法研究进展

黑碳是燃料不完全燃烧过程中形成的一种特殊的非均质碳颗粒物质,因其具有较高的化学和生物惰性,在全球气候和环境系统中具有重要意义,是当前国际地球和环境科学领域的焦点问题。燃烧条件和燃料来源的不同,使得黑碳的物理化学特性表现出高度的变异,其环境行为及环境效应也具有明显差异,因此对黑碳进行来源解析有利于弄清全球黑碳收支平衡,且能更清晰地认识其在不同环境介质中的迁移转化过程。重点概述了当前国内外常用的几种黑碳来源解析方法及其应用的研究进展;同时提出了未来黑碳来源解析方法的发展方向。稳定碳和放射性碳同位素分析是当前黑碳源解析中应用最多的两种方法,将这两种方法结合不仅能提供更准确的黑碳来源信息,而且能定量估算化石源和生物质源燃烧对黑碳的贡献。多环芳烃特征标志物比值、黑碳/有机碳比值、苯多羧酸分子标志物比值法以及形态特征分析的方法都只能间接地判断黑碳的来源,其方法的应用有一定的局限性和不确定性。未来应加强对不同介质中δ~(13)C的分馏机制及不同排放源样品黑碳的δ~(13)C和~(14)C值域"特征谱"的研究,进一步规范黑碳的分离和测定技术;同时应充分发挥不同分析技术的优势,联合多种方法以获取更多有关黑碳来源、传输和转化过程的信息。