^(13)C稳定同位素在陆地生态系统植物-微生物-土壤碳循环中的应用 被引量：1

1

作者 白雪娟 翟国庆 刘敬泽 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期175-190,共16页

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C... 绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,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CO_(2)通量变化等特性提供重要技术支撑。本研究首先介绍^(13)C稳定同位素的发展和标记方法,主要有^(13)C脉冲(单次与多次)标记、^(13)C连续标记、借助C_(4)土壤种植C_(3)植物确定^(13)C丰度以及不改变植被条件鉴定自然^(13)C丰度等。其次总结该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用:主要包括^(13)C同位素标记在植物-土壤系统C分配,^(13)C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^(13)C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。接着总结^(13)C稳定同位素方法的缺点,即^(13)C样品检测价格昂贵、由于^(13)C分馏作用影响^(13)C丰度检测不准确及^(13)C标记与微生物标志物技术结合对^(13)C标记丰度要求较高等。最后,对未来^(13)C同位素示踪技术研究提出展望:在理论上,需探究^(13)C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化和固持的作用机制和影响机制,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^(13)C稳定同位素相结合,从更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环研究。 展开更多

关键词 ^^(13)c稳定同位素标记技术 陆地生态系统 碳循环 土壤有机碳 微生物标志物

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不同水体在大气环境中对碳酸盐岩溶蚀过程及溶解无机碳δ^(13)C演变规律

2

作者 赵光帅 朱义年 +4 位作者 谢银财 沈利娜 吴华英 李腾芳 黄奇波 《中国岩溶》 北大核心 2025年第1期124-135,146,共13页

碳酸盐岩溶解是一种发生在地球浅表层环境下的特殊地质过程,因其地球化学过程具有低温性、开放性、敏感性和生物参与性等特点,导致岩溶水体溶解无机碳(DIC)浓度及其稳定碳同位素(δ^(13)C_(DIC))值的多变性。本研究开展大气开放环境中... 碳酸盐岩溶解是一种发生在地球浅表层环境下的特殊地质过程,因其地球化学过程具有低温性、开放性、敏感性和生物参与性等特点,导致岩溶水体溶解无机碳(DIC)浓度及其稳定碳同位素(δ^(13)C_(DIC))值的多变性。本研究开展大气开放环境中不同水体浸泡碳酸盐岩试片实验,探究大气降水、降水流经岩溶土壤及进入碳酸盐岩含水层再出露地表后对碳酸盐岩溶蚀的影响及δ^(13)C_(DIC)的演变规律。结果表明降水及降水在土壤中渗流再出露地表后,即使无水生光合植物和土壤CO_(2)的持续输入,其对碳酸盐岩仍具有较强的溶蚀作用,而相同条件下岩溶管道/裂隙水出露地表后对碳酸盐岩溶蚀作用微弱或不溶蚀。在无水生光合植物和土壤CO_(2)持续输入的大气开放系统水体中,当SO_(4)^(2-)>29mg·L^(-1)或NO_(3)^(-)>50 mg·L^(-1)时,NO_(3)^(-)产生的盐效应和与阳离子形成的离子对作用可显著提高方解石溶解度,促进方解石溶解。土壤渗流水和岩溶管道/裂隙水出露地表后水中CO_(2)在数小时内即可完成脱气作用,并使水体δ^(13)C_(DIC)值显著增重,增幅可达+10.98‰。 展开更多

关键词 丫吉试验场 碳酸盐岩溶解 大气开放环境 ^溶解无机碳δ^(13)c同位素 cO_(2)脱气

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会仙喀斯特湿地三种典型植物叶片碳同位素(δ^(13)C)特征及其指示意义 被引量：5

3

作者 沈育伊 张德楠 +5 位作者 徐广平 滕秋梅 周龙武 黄科朝 牟芝熠 孙英杰 《广西植物》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期769-779,共11页

为探讨会仙喀斯特湿地不同生长环境下植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、稳定碳同位素(δ^(13) C)特征及其生态学指示意义,该文以挺水植物芦苇、浮水植物水葫芦和沉水植物金鱼藻为研究对象,分析了三种典型不同生活型植物叶片的δ^(13) C特... 为探讨会仙喀斯特湿地不同生长环境下植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、稳定碳同位素(δ^(13) C)特征及其生态学指示意义,该文以挺水植物芦苇、浮水植物水葫芦和沉水植物金鱼藻为研究对象,分析了三种典型不同生活型植物叶片的δ^(13) C特征及种间和微生境的差异,并基于植物碳同位素与碳酸酐酶显著正相关的二端元模型,估算了植物利用光合作用固定的碳酸氢根离子(HCO-3)的碳量。结果表明:(1)三种植物叶片δ^(13) C的变化范围为-28.47‰~-21.69‰,平均值为-24.83‰,不同生活型植物间δ^(13) C存在差异,金鱼藻>水葫芦>芦苇。(2)植物δ^(13) C值与叶片C、N和P元素含量间呈显著正相关,与C/N、C/P和N/P呈显著负相关关系,与底泥的有机质、速效氮、总氮、速效磷和总磷含量呈显著正相关。(3)会仙喀斯特湿地三种不同生活型植物叶片N/P平均值为10.34,表现出植物受N、P共同影响的特征。(4)δ^(13) C的变化特征,揭示了三种水生植物可能通过增加磷利用效率来促进低水分利用率环境下的碳的合成,通过提高植物水分利用效率的策略来代偿较低的氮素利用效率。(5)芦苇光合作用固定HCO-3碳量为159.60 t·a^(-1)·km^(-2),水葫芦为10.80 t·a^(-1)·km^(-2),金鱼藻为9.24 t·a^(-1)·km^(-2),平均值为59.88 t·a^(-1)·km^(-2)。会仙喀斯特湿地植物的不同生活型、光合作用途径和生长微环境,是影响叶片δ^(13) C变化的主要因素。 展开更多

关键词 喀斯特湿地 水生植物 营养元素 ^稳定碳同位素(δ^(13)c) 碳汇

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土壤呼吸及其^(13)C同位素测定方法的对比研究 被引量：3

4

作者 聂棠棠 王娟 +1 位作者 姚槐应 葛超荣 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期578-586,共9页

为比较不同方法在土壤呼吸及其^(13)C同位素测定中的差异,应用气相色谱仪法(GC-TCD)、稳定同位素比值质谱仪气体进样法(Gasbench-IRMS)、甲酚红显色法(MicroResp)、碱液吸收法4种方法测定土壤呼吸速率,并采用Gasbench-IRMS法和碱液吸收... 为比较不同方法在土壤呼吸及其^(13)C同位素测定中的差异,应用气相色谱仪法(GC-TCD)、稳定同位素比值质谱仪气体进样法(Gasbench-IRMS)、甲酚红显色法(MicroResp)、碱液吸收法4种方法测定土壤呼吸速率,并采用Gasbench-IRMS法和碱液吸收法两种方式检测土壤呼吸的^(13)C同位素丰度,以期准确评估土壤呼吸及碳排放,并为相关研究提供参考。结果表明:(1)两种仪器法(GC、IRMS)测定土壤呼吸速率的数值结果相近(基础呼吸)或趋势一致(诱导呼吸),且重复性好(标准偏差分别为0.011、0.010mg/(kg·h)),准确度高;MicroResp法的测定结果与仪器测量值较为相近,但分辨率较低;碱液吸收法的测定结果较真实值偏高(当土壤有机质含量低时)或偏低(当土壤有机质含量高时)。(2)在测定CO_(2)中的^(13)C含量上,Gasbench-IRMS法直接测定的结果误差小(δ^(13)C值的标准偏差为0.137‰),接近实际值,可以准确地反映出土壤微生物呼吸对底物的利用状况。综上,仪器法较化学分析法(MicroResp、碱液吸收)更能准确测定土壤呼吸及其^(13)C同位素。 展开更多

关键词 土壤呼吸测定 ^^(13)c同位素丰度 方法比较

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基于^(13)C标记的低磷胁迫杉木根系亲缘识别分析

5

作者 李亚超 王讷敏 +3 位作者 张慧 林文奖 马祥庆 吴鹏飞 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第23期10827-10837,共11页

为了探究低磷(P)胁迫下不同亲缘关系邻株对杉木生长的影响规律,验证杉木根系是否具有亲缘识别行为,采用室内盆栽控制试验,选择2个杉木半同胞家系(No.32、No.28)为试验材料,利用^(13)C同位素标记方法,分别在不同供P水平条件下(1.0 mmol/L... 为了探究低磷(P)胁迫下不同亲缘关系邻株对杉木生长的影响规律,验证杉木根系是否具有亲缘识别行为,采用室内盆栽控制试验,选择2个杉木半同胞家系(No.32、No.28)为试验材料,利用^(13)C同位素标记方法,分别在不同供P水平条件下(1.0 mmol/L KH_(2)PO_(4),P1和0 mmol/L KH_(2)PO_(4),P0),构建亲缘组(No.32+No.32^(*),^(*)为进行^(13)C同位素标记的植株)、非亲缘组(No.28+No.32^(*))2种亲缘邻株栽植模式,以杉木单株栽植(No.32^(*))为对照处理(CK),分别对不同处理中No.32杉木幼苗的地上部进行^(13)C同位素标记,测定不同亲缘邻株下的杉木根长、根表面积、根体积、根平均直径等生长指标,以及邻株参试苗木叶、茎、根的^(13)C丰度的差异性。No.32^(*)的邻株植物在未标记^(13)C的情况下检测出^(13)C丰度发生显著变化。在不供P处理下发现非亲缘组No.28的全株总^(13)C丰度显著高于亲缘组No.32,表明低P胁迫促进杉木与非亲缘邻株的C交流。不供P处理下非亲缘组No.32^(*)杉木全株生物量比亲缘组No.32^(*)低了31.3%,供P水平显著改变了杉木与邻株的相处生长模式,与非亲缘植株相邻的杉木全株生物量减少,根冠比降低,生长发育减弱。不供P处理下,非亲缘组No.32^(*)比CK组提高46.0%根表面积,降低74.7%根体积。不供P处理下,非亲缘邻株促进杉木根表面积增加,提高P获取能力,增强杉木地下部分竞争力。不供P处理下,非亲缘组No.32^(*)全株P含量与CK组没有显著差异,而亲缘组显著低于CK组,非亲缘组No.32^(*)全株P利用效率(PUE)显著低于亲缘组,可见,在低P胁迫下亲缘邻株可促进杉木PUE的提高,缓解杉木的低P胁迫,维持逆境中杉木的正常生长发育。本研究发现杉木与邻株存在基于^(13)C交流的亲缘识别,低P胁迫下杉木面对亲缘植物表现出提高相互响应度,提高PUE,面对非亲缘植物则表现出较强竞争力。养分匮乏下,杉木面对不同的亲缘邻株做不同的应对策略,这为优化杉木人工林种内或种间混交经营管理提供了理论依据。 展开更多

关键词 杉木 根系亲缘识别 ^^(13)c同位素标记 低磷胁迫 邻株竞争

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基于温度梯度的碳同位素测试系统研制与方法开发

6

作者 易州 尹希杰 +4 位作者 林珊珊 刘维维 杨海丽 王吉苹 林梵宇 《质谱学报》 北大核心 2025年第5期649-657,I0006,共10页

黑碳作为由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质组分,其稳定同位素在环境科学、气候变化及地球化学循环等领域具有重要的应用价值。本研究开发了一种基于温度梯度的碳质成分及稳定同位素在线分析系统,并建立了相应的测试方法。利用温... 黑碳作为由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质组分,其稳定同位素在环境科学、气候变化及地球化学循环等领域具有重要的应用价值。本研究开发了一种基于温度梯度的碳质成分及稳定同位素在线分析系统,并建立了相应的测试方法。利用温度梯度氧化炉,在氧气氛围下实现了有机碳和黑碳的分离与氧化,生成的CO_(2)经富集纯化后进入气体稳定同位素比值质谱仪进行含量和δ^(13)C测定。有机碳与黑碳标样的回收率分别为88%~95%和84%~90%,同位素标准偏差分别为0.25‰和0.59‰;实际沉积物样品的有机碳和黑碳同位素标准偏差分别在0.31‰和0.52‰以内。该装置和方法的分离效率高,精度和稳定性能够满足相关实验测试的要求。该系统实现了全自动在线分析不同类型样品中碳质组分含量及同位素组成,为环境科学和相关领域的研究提供了技术支撑。 展开更多

关键词 温度梯度氧化炉 ^稳定碳同位素(δ^(13)c) 黑碳 有机碳

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小麦不同进化材料叶与非叶器官C4光合酶活性及δ^(13)C值差异 被引量：5

7

作者 魏爱丽 杨茂 +2 位作者 黄琴 张英华 王志敏 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期183-190,共8页

为明确小麦进化过程中C_(4)代谢酶活性的变化趋势,以二倍体小麦种(野生一粒小麦、栽培一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草)、四倍体小麦种(野生二粒小麦、栽培二粒小麦、阿拉拉特、提莫菲维小麦)及六倍体小麦种(斯卑尔脱小麦、普通小... 为明确小麦进化过程中C_(4)代谢酶活性的变化趋势,以二倍体小麦种(野生一粒小麦、栽培一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草)、四倍体小麦种(野生二粒小麦、栽培二粒小麦、阿拉拉特、提莫菲维小麦)及六倍体小麦种(斯卑尔脱小麦、普通小麦)为试验材料,对不同染色体倍数小麦种不同绿色器官光合碳同化酶(PEPC、RuBPC、NADP-MDH、NADP-ME、NAD-ME)活性及稳定碳同位素(δ^(13)C)值进行了比较分析。结果表明,在同一种内,非叶器官(叶鞘、穗下节间、芒、护颖、外颖)RuBPC活性显著低于旗叶,除六倍体小麦品种外,其余小麦材料的PEPC及其他C_(4)途径酶活性均高于叶片。在小麦进化过程中,随着染色体倍数的增加,旗叶片的C_(3)和C_(4)同化酶活性均上升,且PEPC/RuBPC活性比值显著增加;非叶器官的RuBPC活性增加,但PEP羧化酶及其他C_(4)途径酶活性下降,PEPC/RuBPC活性比值显著降低。旗叶和穗器官的δ^(13)C值均在C3途径范围内,穗器官的δ^(13)C值高于叶片;随染色体倍数的增加,旗叶δ^(13)C值增高,而穗器官的δ^(13)C值下降。综合来看,小麦非叶器官具有较强的C_(4)光合酶活性,在进化过程中,其C4酶活性趋向减弱,而旗叶的C_(4)酶活性则趋向增加。 展开更多

关键词 小麦 非叶器官 进化 PEP羧化酶 ^稳定碳同位素(δ^(13)c)

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^(13)C脉冲标记法研究非正常凋落物对土壤有机碳的激发效应 被引量：10

8

作者 张天霖 蔡章林 +3 位作者 赵厚本 吴仲民 周光益 邱治军 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期1797-1804,共8页

冰暴、台风等极端气候事件严重干扰了森林生态系统,导致大量落叶、断枝、断干等非正常凋落物产生,将对土壤碳库产生激发效应,然而目前对这种现象的研究仍十分匮乏。以马尾松(Pinus massoniana)、黧蒴锥(Castanopsis fissa)、浙江润楠(Ma... 冰暴、台风等极端气候事件严重干扰了森林生态系统,导致大量落叶、断枝、断干等非正常凋落物产生,将对土壤碳库产生激发效应,然而目前对这种现象的研究仍十分匮乏。以马尾松(Pinus massoniana)、黧蒴锥(Castanopsis fissa)、浙江润楠(Machilus chekiangensis)3种南亚热带常见树种为研究对象,利用^(13)C标记植株并采集其新鲜叶片添加至土壤表面,进行了为期110 d的室内培养实验,培养中分别测量了CO_(2)排放量、^(13)C丰度值以及培养前后土壤碳库的变化。结果表明,不同树种的非正常凋落物的碳排放模式相似,均表现为前期快速升高,之后波动下降,后期稳定在较低水平。其中91.39%—94.04%的碳排放过程发生在前中期(0—45 d)。110 d的培养过程中,非正常凋落物分解产生的碳有67.86%—95.31%以C–CO_(2)的形式排放到大气当中。非正常凋落物输入对土壤有机碳的激发效应主要分为3个阶段。培养前期(0—7 d)3种非正常凋落物输入均引起了土壤碳强烈的负激发效应且在短期内达到峰值,峰值分别为−50.05、−117.72、−124.08;培养中期(7—35 d)负激发效应强度逐步下降,表现为先快速下降后速率转慢;培养后期(35—110 d)碳激发效应较为平稳,不同树种之间有所差异,黧蒴锥、浙江润楠的碳激发效应逐渐转为正向,而马尾松维持负激发效应并缓慢下降至消失。经过110 d的培养,马尾松、黧蒴锥的0—5 cm层土壤有机碳显著高于对照组(P<0.05),黧蒴锥的0—5、5—10 cm层土壤的^(13)C同位素值显著高于对照组(P<0.05)。各处理组与对照组之间全氮、有效氮差异均不显著(P>0.05)。非正常凋落物输入在短期内对表层土壤有机碳含量影响显著而对深层土壤没有影响,其分解产生的碳大部分以C–CO_(2)的形式排放到大气当中。 展开更多

关键词 南亚热带森林生态系统 新鲜植物叶片 ^^(13)c同位素 激发效应 分解过程 土壤碳库

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土壤有机碳同位素组成在农田生态系统碳循环中的应用进展 被引量：10

9

作者 李发东 栗照鑫 +5 位作者 乔云峰 刘山宝 田超 朱农 Hubert Hirwa Simon Measho 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期194-205,共12页

土壤有机碳是地球表层储量最高且储存周期最长的生态系统碳库之一。如何提高土壤有机碳稳定性和增强土壤固碳减排能力,是陆地生态系统碳管理可持续战略的关键科学问题。国际学术界一致认为农田生态系统在固碳方面的作用越来越明显,在实... 土壤有机碳是地球表层储量最高且储存周期最长的生态系统碳库之一。如何提高土壤有机碳稳定性和增强土壤固碳减排能力,是陆地生态系统碳管理可持续战略的关键科学问题。国际学术界一致认为农田生态系统在固碳方面的作用越来越明显,在实现碳中和的进程中发挥重要的作用。农田管理实践方式会扰动土壤碳循环过程,采取有效的管理方式会使其成为碳汇。目前,国内研究主要集中在耕作方式、施肥和灌溉水平、秸秆还田对农田生产力、碳固持速率、温室气体排放方面的影响,但就农田生态系统有机碳稳定性对不同农田管理方式的响应机制以及与土壤碳排放之间的关系认识尚未明确。^(13)C同位素技术是研究农田土壤碳循环过程的有力工具,通过测定土壤碳排放过程中不同有机碳组分的同位素丰度,能够精准区别土壤呼吸组分和来源,从而更好地揭示土壤有机碳稳定性对农田管理措施的响应机制,为增强土壤碳汇效应和农业可持续发展提供科学依据。以往的研究大多集中在模拟试验以及小范围、短时间监测,与实际差距较大,测量结果会高估或低估实际值。因此,在未来的农田土壤碳循环研究过程中要采取多点、长时间实时原位监测,并结合^(13)C同位素技术,实现土壤CO_(2)排放实时分解,达到揭示土壤有机碳稳定性机制的目的。 展开更多

关键词 土壤有机碳 ^^(13)c同位素 农田生态系统 碳循环

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整株尺度上核桃初果期光合同化物向果实的分配特性

10

作者 郝洪龙 张翠芳 +5 位作者 王世伟 杨先安 郭桐 耿召坤 赵龙 李振瑜 《新疆农业科学》 北大核心 2025年第6期1461-1468,共8页

【目的】研究温185核桃(J.regia Wen185)叶片光合同化物向果实分配的特性。【方法】采用^(13)C同位素脉冲标记技术对5年生核桃树全株进行标记,分析核桃不同果实发育时期果实、叶片和其他器官中^(13)C分配率(R^(13)C)、叶片源强和果实库... 【目的】研究温185核桃(J.regia Wen185)叶片光合同化物向果实分配的特性。【方法】采用^(13)C同位素脉冲标记技术对5年生核桃树全株进行标记,分析核桃不同果实发育时期果实、叶片和其他器官中^(13)C分配率(R^(13)C)、叶片源强和果实库强的变化。【结果】R^(13)C在叶片中逐渐降低,在花后40~60 d维持在较高水平;R^(13)C在果实中呈‘升-降-升-降’的变化,在花后40~60 d和80~100 d显著升高(P<0.05);叶片中叶绿素含量和Rubisco羧化酶活性呈‘升-降’的变化,净光合速率呈‘升-降-升-降’的变化,均在花后40~60 d显著升高(P<0.05);果实重量和体积均在花后40~60 d和80~100 d显著上升(P<0.05)。【结论】花后40~60 d,大部分光合同化物用于叶片的快速生长,叶片的快速生长伴随着光合能力的升高,此时叶片完成从库到源的转变;花后40~60 d,和80~100 d,是光合同化物向果实分配较多的两个时期,其中花后40~60 d果实迅速生长,库强提高,光合同化物主要用于果实细胞分裂和形态构建,花后80~100 d时果实处于油脂转化期,库强提高,促进光合同化物向果实的分配。 展开更多

关键词 核桃 光合同化物 ^^(13)c同位素标记 源强 库强

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太行山南麓核桃-菘蓝/决明复合系统种间水分关系 被引量：9

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作者 何春霞 陈平 +3 位作者 张劲松 孟平 孙守家 高峻 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2021年第4期22-31,共10页

[目的]旨在通过研究不同果药复合模式的种间水分竞争/互惠关系,为太行山南麓低丘山区高效果农复合模式筛选提供理论依据。[方法]采用稳定碳同位素方法,结合热扩散探针等技术,研究核桃-菘蓝/决明复合系统的水分利用效率(WUE)、耗水量和... [目的]旨在通过研究不同果药复合模式的种间水分竞争/互惠关系,为太行山南麓低丘山区高效果农复合模式筛选提供理论依据。[方法]采用稳定碳同位素方法,结合热扩散探针等技术,研究核桃-菘蓝/决明复合系统的水分利用效率(WUE)、耗水量和土壤含水量等,以期量化其种间水分关系。[结果]复合系统的土壤含水量比单作核桃和单作作物地块的均有较大提高,单作核桃的土壤含水量也高于单作作物。菘蓝的WUE均随着其生长逐渐减小,而决明的WUE则是2012年随生长增大、2013年减少。单作核桃、单作菘蓝/决明的耗水量均高于间作核桃、间作菘蓝/决明,其中,在2012年和2013年,单作核桃的耗水量分别是间作核桃的1.11、1.07倍,单作菘蓝的耗水量分别是间作菘蓝的1.83、1.96倍,单作决明的耗水量分别是间作决明的2.26、2.60倍。在复合系统中,核桃的耗水量在2012年与药材相当,2013年则高于药材。核桃树行中间处菘蓝和决明的总耗水量均显著高于其他位置(除了2013年菘蓝及决明开花期分别略低于其他位置处)。在2012年,间作系统的总收入分别是单作核桃和单作药材的1.47、1.24倍,在2013年为1.24、1.49倍。[结论]核桃药材复合系统提高了土壤含水量,降低了总耗水量;复合系统的产量土地当量比达到1.9左右,比单作系统明显提高。虽然复合系统的核桃产量比单作核桃有所减少,但加上药材收入后,总收入为单作系统的1.2倍以上,增加了经济收益。因此,核桃-菘蓝/决明复合系统适合在该区推广。 展开更多

关键词 农林复合系统 核桃 菘蓝 决明 ^稳定碳同位素比率(δ^(13)c) 种间水分关系

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贵州威宁草海湿地表层沉积物有机质时空分布及其来源辨析 被引量：7

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作者 李林蔚 吴攀 +3 位作者 曹星星 杨诗笛 刘闪 廖家豪 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期153-161,共9页

为探究岩溶湿地生态环境的营养状况及污染物来源,以贵州威宁草海岩溶湿地为例,通过对其不同水文期表层沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量分布及其稳定碳同位素(δ^(13)C)、稳定氮同位素(δ^(15)N)和C/N的分析,探讨了沉积物有机质... 为探究岩溶湿地生态环境的营养状况及污染物来源,以贵州威宁草海岩溶湿地为例,通过对其不同水文期表层沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量分布及其稳定碳同位素(δ^(13)C)、稳定氮同位素(δ^(15)N)和C/N的分析,探讨了沉积物有机质的分布特征及来源。结果表明:草海湿地表层沉积物丰水期TOC、TN含量变化范围分别为3.75%~32.71%和0.39%~2.90%,平均值分别为14.34%和1.52%;枯水期TOC、TN含量变化范围分别为1.26%~34.11%和0.18%~2.49%,平均值分别为12.46%和1.12%;丰水期TOC、TN含量略高于枯水期,这与丰水期大量降雨带来的陆源输入有关,同时在空间分布上二者在两个水文期均表现为西南和湖心区域大于东部和西北区域。草海湿地表层沉积物丰水期δ^(13)C、δ^(15)N分布范围分别在-2.55%~-1.97%和0.03%~0.37%,平均值分别为-2.23%和0.24%;枯水期δ^(13)C、δ^(15)N分布范围分别在-2.75%~-1.96%和0.10%~0.46%,平均值分别为-2.35%和0.30%;其中δ^(13)C的空间分布特征表现为东区较西区明显偏负,说明东区污染严重,这是由于东区毗邻县城,污染物来源复杂,沉水植物遭到破坏,使得湖泊自身生产力降低。通过端元混合模型对沉积物来源进行定性和半定量分析,结果表明:草海湿地表层沉积物有机质的主要来源为土壤有机质、浮游藻类及淡水水生植物,同时由于草海岩溶湿地具有较高的初级生产力,沉积物中有机质来自内源的贡献大于来自外源的输入。 展开更多

关键词 草海湿地 有机质 ^碳同位素(δ^(13)c) ^氮同位素(δ^(15)N) 来源

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不同放牧退化阶段大针茅草原土壤有机碳稳定性及其来源研究 被引量：10

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作者 任瑾涛 张璞进 +5 位作者 吴英 朱蔚娜 金正亮 张艳丽 宝文智 清华 《中国草地学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期37-44,共8页

通过测定不同放牧退化阶段(轻度、中度和重度退化)大针茅典型草原的土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)的含量,探究放牧退化过程中大针茅草原土壤总有机碳的组成及其稳定性。同时在群落调查的基础上,采用δ^(13)C稳... 通过测定不同放牧退化阶段(轻度、中度和重度退化)大针茅典型草原的土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)的含量,探究放牧退化过程中大针茅草原土壤总有机碳的组成及其稳定性。同时在群落调查的基础上,采用δ^(13)C稳定同位素技术阐明大针茅草原在放牧退化过程中群落组成变化对土壤总有机碳的影响。结果表明:(1)不同放牧退化阶段,TOC、LOC、ROC含量均随土层深度的增加而逐渐降低,且中度退化阶段TOC、LOC、ROC含量最高;(2)不同放牧退化阶段惰性碳指数值差异不显著,表明放牧未对大针茅群落土壤总有机碳的稳定性产生影响;(3)不同放牧退化阶段,大针茅草原土壤总有机碳主要来源于C_(3)植物。但是随着退化程度加剧,大针茅草原C_(3)植物的生物量降低,C_(4)植物的生物量增加,C_(4)植物对0~10cm土层土壤总有机碳的贡献增强。综上所述,以上结果可为综合评估长期放牧对大针茅草原土壤碳汇服务功能的影响,以及制定我国温室气体减排增汇策略提供科学依据。 展开更多

关键词 大针茅草原 退化阶段 土壤总有机碳 惰性碳指数 ^δ^(13)c稳定同位素

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适量供锌明显提高平邑甜茶幼苗碳氮吸收和同化效率 被引量：6

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作者 于波 秦嗣军 吕德国 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期97-108,共12页

【目的】氮素利用率低严重制约我国果树产业的可持续发展。通过研究不同供锌水平对苹果砧木平邑甜茶幼苗生长、光合作用、^13C同化与分配和15N吸收、利用与分配的影响,探究锌对苹果氮素吸收利用的影响机制,为苹果生产中氮肥利用率的提... 【目的】氮素利用率低严重制约我国果树产业的可持续发展。通过研究不同供锌水平对苹果砧木平邑甜茶幼苗生长、光合作用、^13C同化与分配和15N吸收、利用与分配的影响,探究锌对苹果氮素吸收利用的影响机制,为苹果生产中氮肥利用率的提高提供理论参考。【方法】以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材进行砂培试验,试验周期为30天。设置ZnO、Zn2、Zn4、Zn8、Zn16(分别相当于0、2.0、4.0、8.0、16.0μmol/L Zn^(2+))5个锌浓度处理,每3天更换一次营养液,每次向营养液中加入Ca(^(15)NO_(3))_(2)0.01 g,共计加入0.1 g。正式处理25天后进行13C标记,于13C标记后24、48和96 h取样,测定各器官13C丰度。另于正式处理第30天取样,测定幼苗各器官生物量、根系形态、光合特性、碳氮代谢相关酶活性、各器官锌含量以及各器官含氮量、^(15)N丰度。【结果】5个处理中,Zn4处理幼苗各器官生物量与根系活力最高,根系形态指标(根系长度、根系总表面积与根尖数)最优。叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、硝酸还原酶(NR)及蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性随供锌水平的提高呈先升高后降低的趋势,均在Zn4处理下达到最大,其值分别为15.21μmol/(m^(2)·s)、184.12μmol/(m^(2)·s)、0.839、8.4μmol/(g·min)、103.25μg/(g·h)和96.6 mg/(g·h);在Zn0处理最低,其值仅为Zn4处理的0.65、0.71、0.92、0.51、0.60和0.52倍。各器官锌含量均表现为Zn16>Zn8>Zn4>Zn2>Zn0。同位素示踪结果表明,随着供锌水平的提高,幼苗整株13C积累量、^(15)N吸收量以及^(15)N利用率表现为先升高后降低,均在Zn4处理下达到最高,其值分别为1.95 mg、0.57 mg和15.8%。不同供锌水平对幼苗^(13)C与^(15)N分配率也有一定影响。其中,Zn4处理下根系^(13)C分配率与叶15N分配率最高,分别为Zn0处理的1.53和1.18倍。【结论】供锌不足与过量均抑制幼苗对氮素的吸收利用。而适宜供锌一方面通过改善叶片的光合作用,提高了叶片碳代谢相关酶活性,加强了叶片对碳的固定;提高了根系对光合产物的竞争力,加强了叶片光合同化物向根系的运输,促进根系生长发育的同时,改善了根系形态,提高了根系活力,进而增强了幼苗对氮素的吸收。另一方面,促进了氮素由根系向叶片的运输,同时提高了叶片硝酸还原酶活性,提高了幼苗对氮素的同化利用能力,进而促进了幼苗对氮素的吸收。因此,适宜锌营养可以有效提高幼苗的碳、氮吸收和同化效率。 展开更多

关键词 苹果 锌 ^^(13)c、^(15)N同位素示踪 吸收 利用 分配

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