^(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

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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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坡面片蚀泥沙有机碳组分及^(13)C同位素不均匀富集对水动力学参数的响应

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作者 屈久祁 刘琳 王善琦 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2024年第1期399-409,431,共12页

[目的]探究片蚀泥沙轻组有机碳(LF_(OC))和重组有机碳(HF_(OC))不均匀富集的水动力学和碳同位素特征,为正确理解水蚀作用下土壤有机碳库变化提供理论与技术支撑。[方法]以陕西省咸阳市杨凌区土为研究对象,采用改进“三区”移动式变坡钢... [目的]探究片蚀泥沙轻组有机碳(LF_(OC))和重组有机碳(HF_(OC))不均匀富集的水动力学和碳同位素特征,为正确理解水蚀作用下土壤有机碳库变化提供理论与技术支撑。[方法]以陕西省咸阳市杨凌区土为研究对象,采用改进“三区”移动式变坡钢制土槽,结合人工模拟降雨技术,测定径流水动力学参数和泥沙各粒径团聚体有机碳组成及其δ^(13)C值,并辅以棕壤侵蚀泥沙有机碳δ^(13)C值和水力参数,验证土试验结果的准确性。[结果]①雨强和坡度较小时,侵蚀泥沙LF_(OC)和HF_(OC)易发生富集,且相较黏粉粒和微团聚体,大团聚体LF_(OC)与HF_(OC)含量受雨强和坡度的影响更大;②侵蚀泥沙黏粉粒中有机碳δ^(13)C值与其有机碳活跃分数(λ)呈负相关,而其他粒径团聚体有机碳δ^(13)C值与其λ呈显著正相关(p<0.05);③流速与黏粉粒λ显著正相关(p<0.05),雷诺数与各粒径团聚体有机碳δ^(13)C值均呈显著负相关(p<0.01),片蚀过程中流速越大,黏粉粒中LF_(OC)越易于优先输移,而紊流加剧则促进低δ^(13)C值团聚体有机碳的优先输移;④对于侵蚀泥沙黏粉粒,流速和雷诺数越大,其有机碳δ^(13)C值越小,λ越大;对于微团聚体和大团聚体,雷诺数越小,其有机碳δ^(13)C值与λ越大。[结论]片蚀过程中轻重组有机碳流失与流速和雷诺数密切相关。并进一步验证了^(13)C同位素对侵蚀泥沙有机碳示踪的有效性。 展开更多

关键词 片蚀 轻组有机碳 重组有机碳 水动力学特征 δ^(13)c 分馏效应

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稻秆木素侧链^(13)C同位素示踪及固体^(13)CNMR分析 被引量：24

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作者 顾瑞军 谢益民 +2 位作者 曾绍琼 伍红 安田征市 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期1073-1076,共4页

在水稻 (Oryza sativa L.)生长过程中 ,向其茎秆部节间的空腔分别注入在侧链α,β,γ位带有 1 3C标记的松柏醇葡萄糖甙 ,得到 1 3C标记的稻秆木素 ,用高分辨率固体核磁 1 3C NMR对其组织进行分析 ,发现外源性的松柏醇葡萄糖甙并不影响... 在水稻 (Oryza sativa L.)生长过程中 ,向其茎秆部节间的空腔分别注入在侧链α,β,γ位带有 1 3C标记的松柏醇葡萄糖甙 ,得到 1 3C标记的稻秆木素 ,用高分辨率固体核磁 1 3C NMR对其组织进行分析 ,发现外源性的松柏醇葡萄糖甙并不影响水稻中木素的正常合成 .证明了 β-O-4,β-β,β-5和 β-1结构是稻秆原本木素中的主要结构 ,另外还有少量的松柏醇和阿魏酸类结构 ,并证实木素在 展开更多

关键词 稻秆 木素 同位素示踪 碳13 核磁共振 分离 造纸工业 制浆

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改种玉米连续3年后稻田土壤有机碳分布和^(13)C自然丰度变化 被引量：33

4

作者 李志鹏 潘根兴 张旭辉 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期244-251,共8页

耕作制更替下土壤有机碳的变化是阐明土地利用变化下土壤碳循环改变及其全球变化效应的重要方面。本研究选择了太湖地区毗邻的一块长期稻油轮作的稻田和一块稻田改种玉米3年的旱田,采集其剖面不同深度的土壤样品,分别测定全土和分离的... 耕作制更替下土壤有机碳的变化是阐明土地利用变化下土壤碳循环改变及其全球变化效应的重要方面。本研究选择了太湖地区毗邻的一块长期稻油轮作的稻田和一块稻田改种玉米3年的旱田,采集其剖面不同深度的土壤样品,分别测定全土和分离的土壤团聚体颗粒组中总有机碳(TOC)、土壤溶解有机碳(DOC)和微生物生物量碳(SMBC),并对选择性样本测定了有机质的δ13C值,分析改种玉米后水稻土有机碳储量及其同位素组成的变化。结果表明,改种玉米3年后,耕层土壤TOC明显下降,而DOC和SMBC都有增加的趋势;改种玉米后2~0.2 mm粗团聚体颗粒组的TOC含量降低,而其他团聚体颗粒组TOC无显著变化。玉米地表层土壤(0~15 cm)原土及各粒级团聚体的δ13C值均明显高于原稻田。改种玉米后进入水稻土中的源于玉米的新碳绝大部分集中在0~20 cm土层,且主要富集在粗团聚体颗粒组中。计算表明,粗团聚体颗粒组中有机碳更新周期明显较短。水田转变成旱地后,耕层土壤有机碳分解加速,碳储量快速减少。这说明水稻土中物理保护的有机碳可能因耕作改变下团聚体破坏而快速分解。 展开更多

关键词 ^13c 更新速率 水稻土 碳库 团聚体 总有机碳

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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

5

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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不同培肥土壤颗粒有机碳的^(13)C核磁共振与红外光谱对比分析（英文） 被引量：1

6

作者 曲晓晶 吴景贵 +2 位作者 李明明 张乐乐 曹笠珈 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期650-653,共4页

为明确颗粒有机碳在土壤固碳中的作用机制,对比研究了不同有机培肥土壤颗粒有机碳的结构差异。以单施化肥处理为对照,选择了四种有机物料进行定位培肥试验,利用^(13) C NMR和红外光谱技术对比分析不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影... 为明确颗粒有机碳在土壤固碳中的作用机制,对比研究了不同有机培肥土壤颗粒有机碳的结构差异。以单施化肥处理为对照,选择了四种有机物料进行定位培肥试验,利用^(13) C NMR和红外光谱技术对比分析不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响。结果表明:颗粒有机碳以脂肪碳和含氧基团为主,脂化度高于75%,含氧官能团含量高于50%;不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响差异性显著,树叶培肥在提高颗粒有机碳芳香度的同时,亲水性也大幅度提高,比单施化肥处理(对照)提高了0.78%;短期内,牛粪、秸秆和树叶培肥均可提高土壤颗粒有机碳的芳香度,但从长远角度分析,牛粪和秸秆培肥更利于土壤颗粒有机碳的稳定,尤其是秸秆培肥,其颗粒有机碳的芳香度分别比对照和牛粪培肥高0.35%和0.11%,而亲水性远低于二者;红外光谱与核磁分析的结果基本一致,红外光谱可用于大量样品的颗粒有机碳结构初步筛选。 展开更多

关键词 颗粒有机碳 固体13c核磁共振 红外光谱 有机培肥

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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：9

7

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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增温施肥对农田土壤有机碳和全氮含量及δ^(13)C、δ^(15)N值的影响 被引量：5

8

作者 李佳珍 董文旭 +1 位作者 陈拓 胡春胜 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期842-850,共9页

农田土壤是重要的碳氮库,对气候变化极其敏感,但土壤碳氮循环对气候变化的响应目前还不清楚。在全球变暖背景下,为了实现我国碳达峰、碳中和目标,研究增温对土壤有机碳、全氮含量及其碳氮同位素的影响具有重要的现实意义。本研究采用红... 农田土壤是重要的碳氮库,对气候变化极其敏感,但土壤碳氮循环对气候变化的响应目前还不清楚。在全球变暖背景下,为了实现我国碳达峰、碳中和目标,研究增温对土壤有机碳、全氮含量及其碳氮同位素的影响具有重要的现实意义。本研究采用红外辐射加热器模拟全球变暖,使5 cm土壤温度增加约2℃。通过测定灌溉前后土壤有机碳和全氮含量及δ^(13)C和δ^(15)N值的变化,研究增温、施氮和灌溉对华北平原小麦田土壤碳氮库的影响。试验共设4个处理:不施氮不增温(N0T0)、不施氮增温(N0T1)、施氮不增温(N1T0)和施氮增温(N1T1)。结果表明:灌溉前,增温降低了土壤有机碳含量,0~10 cm土层N1T1处理与不增温处理(N0T0和N1T0)之间差异显著(P<0.05),10~20 cm土层N1T1处理与其他处理差异均显著(P<0.05);灌溉后,增温虽有降低土壤有机碳含量的趋势,但差异不显著;施氮条件下,增温显著提升了δ^(13)C值(P<0.05)。增温降低了土壤全氮含量,并在灌溉前10~20 cm土层和灌溉后0~10 cm土层达显著水平(P<0.05);增温提升了土壤δ^(15)N值,灌溉前0~10 cm土层N0T0处理与增温处理(N0T1和N1T1)差异显著(P<0.05),灌溉后0~10 cm土层仅N0T1和N1T0处理间差异显著(P<0.05),而10~20 cm土层增温处理(N0T1和N1T1)均与N1T0处理差异显著(P<0.05)。同一处理同一时期,土壤有机碳和全氮的含量随土壤深度的增加而降低,δ^(13)C和δ^(15)N值随深度增加而升高,但土壤有机碳和δ^(13)C值的变化差异不显著,全氮含量和δ^(15)N值的变化差异显著(P<0.05)。土壤有机碳、全氮含量及δ^(13)C和δ^(15)N值在灌溉前后的差异均不显著。连续5年的增温施氮试验表明,未来气候变暖可能会加快土壤有机碳和全氮的分解,造成更多轻组有机碳损失。灌溉在短期内不会显著改变土壤碳氮含量及δ^(13)C和δ^(15)N值,但其长期影响还需进一步探究。此外,未来研究还应该重视多因素交互作用对土壤碳氮循环的影响。 展开更多

关键词 增温 施氮 土壤有机碳 土壤全氮 δ^(13)c值 δ^(15)N值

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围封与氮素添加对高寒草甸土壤有机碳稳定性的影响

9

作者 宋明华 霍佳娟 +1 位作者 王贵强 李以康 《生态学报》 北大核心 2025年第13期6246-6255,共10页

优化放牧假说提出,适度放牧能够通过促进土壤养分周转速率,提高草地生态系统的初级生产力。但是对于适度放牧是否同时有助于土壤有机碳组分的形成与稳定,目前的认知仍然有限。特别是禁牧后通过外源性养分输入提高土壤有机碳含量并增强... 优化放牧假说提出,适度放牧能够通过促进土壤养分周转速率,提高草地生态系统的初级生产力。但是对于适度放牧是否同时有助于土壤有机碳组分的形成与稳定,目前的认知仍然有限。特别是禁牧后通过外源性养分输入提高土壤有机碳含量并增强碳库的稳定性的研究仍然匮乏。基于在青藏高原矮生嵩草草甸开展了17年的围封禁牧和不同化学形态氮素添加的长期实验,采用物理分级和^(13)C核磁共振技术,分析了围封禁牧与氮素添加处理下土壤有机碳含量以及矿质结合态和颗粒态有机碳含量、有机碳不同功能团碳含量的变化。研究结果表明长期禁牧降低了0—10cm和10—20cm土层有机碳含量。围封禁牧提高了0—10cm土层颗粒态有机碳含量,但降低了矿质结合态有机碳含量,表明禁牧降低了有机碳含量及其稳定性。围封禁牧降低了0—10cm土层烷基碳含量,提高了氧烷基碳含量,表明有机碳的稳定性降低。不同化学形态氮素长期添加没有改变土壤有机碳含量,但是铵态氮与硝态氮处理下0—10cm土层矿质结合态有机碳含量低于硝酸铵处理,而铵态氮处理下0—10cm土层颗粒态有机碳含量显著高于硝酸铵。另外,同围封禁牧相比,铵态氮处理下0—10cm土层烷基碳和羰基碳含量降低,而烷氧碳含量增加,表明氮素添加,尤其是铵态氮的长期添加降低了有机碳的稳定性。此外,0—10cm土壤有机碳的降低主要源于矿质结合态有机碳的减少,10—20cm土层土壤有机碳的变化与颗粒态有机碳显著正相关,并且土壤pH的变化是有机碳组分变化及稳定性降低的主要原因之一。总之,高寒草地长期禁牧与氮素添加不利于土壤有机碳的截存与稳定。这一结论为退化草地恢复和可持续管理提供了科学依据。 展开更多

关键词 围封禁牧 氮素化学形态 矿质结合态有机碳 颗粒态有机碳 13c-核磁共振 有机碳库稳定性

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矿区复垦地接菌驱动植物-土壤系统中光合碳分配与稳定机制 被引量：1

10

作者 毕银丽 张可 +1 位作者 肖礼 王董董 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期572-583,共12页

接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与植被恢复联合已成为矿区沉陷地生态修复关键复垦技术,探究菌根修复多年后矿区植物光合碳在植物-土壤系统中的积累与分配现状及稳定机制,对于深入明晰矿区菌根复垦后植物-土壤碳固... 接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与植被恢复联合已成为矿区沉陷地生态修复关键复垦技术,探究菌根修复多年后矿区植物光合碳在植物-土壤系统中的积累与分配现状及稳定机制,对于深入明晰矿区菌根复垦后植物-土壤碳固定流动过程、实现矿区固碳增汇具有重要意义。为此,在大柳塔菌根修复试验示范区紫穗槐样地的接菌区与对照区,设计原位^(13)C同位素脉冲标记试验,结合碳同位素及代谢组学的方法,研究长期菌根复垦下矿区光合碳在植物-土壤系统中的分配及稳定策略。结果表明:叶片光合固碳后沿叶—茎—根—土的路径向下运移,长期菌根修复能增加光合碳在矿区植物-土壤系统中的积累量,标记接菌区平均光合碳富集总量是标记对照区的1.3倍;接菌提高光合碳向地下部(植物根系及土壤)的分配比例,标记接菌区地下部分配比例及平均富集量比标记对照区多13.4%,299.3%。光合碳^(13)C进入土壤后,更多地以矿物结合态有机碳(MAOC)形式存在,其中光合碳^(13)C在MAOC中的平均富集量标记接菌区比标记对照区多分配了246.8%,标记接菌区^(13)C-MBC净富集量是标记对照区的4.5倍,维持了土壤碳库的稳定,同时菌根提高土壤有机碳转化的能力,有利于光合碳在土壤中的固存。结合代谢组学的结果发现,AMF菌丝网络通过调节脂质和类脂分子、有机杂环化合物、有机氧化物、苯丙烷和聚酮类等相关化合物的代谢,影响了酪氨酸代谢、糖解与糖代谢合成、氨基糖和核苷酸糖等碳代谢途径,最终实现土壤中光合碳^(13)C的富集以及有机碳库的稳定。综上,微生物菌根复垦既可以促进土壤有机碳库积累,又可以调控有机碳库的转化与稳定,是矿区土壤实现固碳增汇的优选方法之一。 展开更多

关键词 丛枝菌根真菌 矿区生态复垦 原位^(13)c标记 代谢组学 光合碳分配 碳组分

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南海西沙海槽83PC柱状沉积物组成特征及其古环境意义 被引量：8

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作者 蔡观强 彭学超 +2 位作者 陈泓君 张金鹏 张玉兰 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期77-84,共8页

为了解南海北部末次间冰期以来的沉积环境演化,分析了西沙海槽83PC柱状沉积物的浮游有孔虫氧碳同位素、碳酸钙、有机碳和粒度组成。浮游有孔虫的δ18 O值具有冰期-间冰期旋回特征,记录了海平面的升降和古气候的变化,而海平面变化控制了... 为了解南海北部末次间冰期以来的沉积环境演化,分析了西沙海槽83PC柱状沉积物的浮游有孔虫氧碳同位素、碳酸钙、有机碳和粒度组成。浮游有孔虫的δ18 O值具有冰期-间冰期旋回特征,记录了海平面的升降和古气候的变化,而海平面变化控制了沉积物的碳酸钙和有机碳含量。冰期,海平面下降,陆源物质输入增多,带来了大量的碎屑物质和陆源有机质,沉积物具有低碳酸钙含量和高有机碳含量;间冰期,海平面上升,陆源物质输入减少,碎屑物质的稀释作用减弱,沉积物具有高碳酸钙含量和低有机碳含量。南海北部83PC柱状沉积物记录了末次间冰期以来的多次海平面升降旋回,还记录了气候变冷事件以及低碳酸钙沉积事件,其中,150、510、660和740cm处的低碳酸钙含量和相对重δ18 O值记录了全球性气候变冷事件,而冰后期的低碳酸钙沉积事件,则主要反映了季风降雨的增强,出现了洪水高发期,陆源碎屑物质对碳酸钙沉积的稀释作用明显增强。 展开更多

关键词 氧碳同位素 碳酸钙 有机碳 晚第四纪 南海

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咸化水体中DIC的同位素组成及环境过程分析 被引量：3

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作者 王中良 李军 +2 位作者 刘丛强 朱兆洲 李勇 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期552-558,共7页

系统采集了天津地区地表水样品，对其溶解无机碳的稳定碳同位素比值（δ^13CDIC）及相关化学组成进行了全面测定，以期对咸化并且受到污染水体中的溶解无机碳的来源和迁移转化特征进行探讨。研究结果显示，天津地表水中溶解无机碳的δ^1... 系统采集了天津地区地表水样品，对其溶解无机碳的稳定碳同位素比值（δ^13CDIC）及相关化学组成进行了全面测定，以期对咸化并且受到污染水体中的溶解无机碳的来源和迁移转化特征进行探讨。研究结果显示，天津地表水中溶解无机碳的δ^13CDIC值主要分布于0.27‰～14.9‰之间，显示了相对较宽的分布范围。同时，天津地表水体具有非常高的溶解无机碳浓度，浓度范围分布于155～1000mg／L之间，主要分布区间为200～500mg／L。从溶解无机碳浓度及其同位素组成特征分析，水体咸化引起的水／气界面的大气CO2气体交换和水体自身有机质降解过程是天津地表水溶解无机碳的两个最主要来源。 展开更多

关键词 地表水 溶解无机碳 碳同位素组成(δ13c) 水质咸化 有机质降解 天津

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轮作模式和氮肥处理对稻田土壤有机碳储量及其结构的影响 被引量：1

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作者 周子榆 王孟佳 +10 位作者 冯向前 覃金华 王爱冬 马横宇 褚光 刘元辉 徐春梅 章秀福 王丹英 郑希 陈松 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期577-590,共14页

【目的】探讨不同水旱轮作模式与水稻季施氮水平在稻田土壤固碳(有机碳储量及其官能团特征)中的作用。【方法】依托中国水稻研究所水-旱轮作长期定位试验(2003年至今),研究4种轮作模式[水稻-冬闲(RF)、水稻-紫云英(RC)、水稻-小麦(RW)... 【目的】探讨不同水旱轮作模式与水稻季施氮水平在稻田土壤固碳(有机碳储量及其官能团特征)中的作用。【方法】依托中国水稻研究所水-旱轮作长期定位试验(2003年至今),研究4种轮作模式[水稻-冬闲(RF)、水稻-紫云英(RC)、水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)]与2个水稻季氮肥处理[不施氮(N0,0kg/hm^(2))和正常施氮(N1,135kg/hm^(2))]对稻田土壤有机碳储量(0-50cm)和有机碳官能团特征(0-20cm)的影响。【结果】1)在土壤浅耕层(0-20 cm)内,轮作能够在一定程度上提高有机碳含量,表现为RP>RC>RW或RF;但对于全耕层(0-50、0-40和0-30cm)土壤有机碳储量而言,冬作(RP,RC和RW)与冬闲(RF)无显著差异,而施氮更有利于土壤固碳。2)水稻季不施氮处理下:相较于RF,冬作模式显著增加包括烷基碳和芳香碳在内的难降解组分,而抑制以烷氧碳为主的易降解组分,明显提高了土壤腐殖化指数、芳香性和疏水性,助力浅层土壤(0-20 cm)总有机碳储备的增加。其中,腐殖化指数和疏水性与还田秸秆C/N比值关系密切,这在浅层土壤固碳上具有重要意义。【结论】相较于轮作,适度施氮对全层土壤有机碳储备更有意义;而周年水旱轮作中全量秸秆还田对土壤有机质积累的效应仅停留在浅耕层,对全土层土壤有机碳储备的作用则被高估。秸秆碳在稻田的去向还有待进一步探索。 展开更多

关键词 稻田 水旱轮作 土壤有机碳储量 官能团组分 ^(13)c核磁共振

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东北典型黑土区土壤有机碳结构特征及其影响因素 被引量：1

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作者 朱张羽 方华军 +4 位作者 沈菊培 韩丽丽 宋晓桐 刘四义 张丽梅 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第21期9815-9825,共11页

土壤有机碳化学结构对土壤固碳与肥力的形成具有重要意义。为探究东北典型黑土区土壤有机碳的结构特征及其影响因素,利用13C核磁共振技术研究了海伦、齐齐哈尔、长春和沈阳四个区域典型土壤有机碳的化学组成,分析了其与土壤物理、化学... 土壤有机碳化学结构对土壤固碳与肥力的形成具有重要意义。为探究东北典型黑土区土壤有机碳的结构特征及其影响因素,利用13C核磁共振技术研究了海伦、齐齐哈尔、长春和沈阳四个区域典型土壤有机碳的化学组成,分析了其与土壤物理、化学性质及气候因子的关系。结果表明,来自4个不同区域土壤有机碳的组成和结构有显著差异,海伦地区的土壤有机碳有较低的烷基碳比例(30.62±0.95)%、烷基指数(A/OA)(0.96±0.06)以及疏水性指数(HB/HI)(1.00±0.03),其有机碳化学性质更为活泼,而沈阳地区的烷基碳比例(42.42±1.03)%、A/OA(1.53±0.03)以及HB/HI(1.40±0.04)指数均最高。长春和齐齐哈尔地区的烷基碳比例、A/OA以及HB/HI指数值则介于海伦和沈阳之间。土壤有机碳、全氮含量与烷基碳比例、A/OA、HB/HI呈显著负相关(P<0.01),与含氧烷基碳、羰基碳比例显著正相关(P<0.01)。同时,A/OA、HB/HI与年平均气温呈显著正相关(P<0.01)。结果表明,沈阳地区由于具有较高的年均温,加速了土壤有机碳的分解使得烷基碳比例增加,腐殖化程度提高,惰性增强,结构更为稳定,但其中的活性有机碳积累较少。相反,海伦地区由于气候冷凉,土壤的活性有机碳组分含量更高,性质更为活泼,未来气候变暖下可能会加速有机碳的分解,因此更应关注这些地区的有机碳库的变化和增碳措施的实施。研究结果为准确评估东北典型黑土区土壤的有机碳稳定性及碳循环提供了重要参考。 展开更多

关键词 东北黑土区 土壤有机碳结构 13c核磁共振 碳稳定性

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不同种植年限茭白田土壤的有机碳含量与结构特征

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作者 艾然 何杰 +4 位作者 林海忠 翁丽青 陈照明 马军伟 王强 《浙江农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期2558-2565,共8页

为探究茭白种植年限对土壤有机碳(SOC)含量和结构特征的影响,以浙江余姚和黄岩两地不同种植年限的茭白田土壤(黄岩的种植年限为0、5、15、30 a,余姚的种植年限为1、5、15 a)为对象,采集0~20、>20~40 cm土层样品,测定土壤颗粒有机碳(P... 为探究茭白种植年限对土壤有机碳(SOC)含量和结构特征的影响,以浙江余姚和黄岩两地不同种植年限的茭白田土壤(黄岩的种植年限为0、5、15、30 a,余姚的种植年限为1、5、15 a)为对象,采集0~20、>20~40 cm土层样品,测定土壤颗粒有机碳(POC)含量,并通过固态碳-13核磁共振技术(^(13)C NMR)对SOC官能团丰度进行检测。结果表明:在黄岩试验点,0~20 cm茭白田的SOC含量随种植年限的增加而增加,但茭白种植年限对>20~40 cm土层的SOC含量无显著影响,与未种植茭白的农田相比,种植30 a茭白田的0~20 cm土层的SOC、POC含量分别显著(P<0.05)升高40.3%、86.4%,POC占SOC的比例显著增加12百分点,但土壤烷基碳比例显著降低5.96百分点,>20~40 cm土层的烷基碳比例显著下降9.53百分点,而芳香碳比例显著升高4.31百分点。在余姚试验点,各种植年限茭白田0~20、>20~40 cm土层的SOC官能团丰度和>20~40 cm土层的SOC、POC含量均无显著差异,但与种植1 a茭白的相比,种植5 a茭白田0~20 cm土层的SOC、POC含量分别显著提高41.0%、87.1%,POC占SOC的比例显著增加10百分点。综上,茭白种植可以提高0~20 cm土层的SOC含量和POC含量,但随着种植年限的增加,土壤有机碳的稳定性减弱。 展开更多

关键词 茭白 种植年限 土壤有机碳 有机碳组分 碳-13核磁共振(^(13)c NMR)

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滇黔交界地区玄武岩铜矿同位素地球化学特征 被引量：48

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作者 李厚民 毛景文 +3 位作者 张长青 许虹 陈毓川 王登红 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期232-240,共9页

对滇黔交界地区玄武岩铜矿进行了同位素地球化学示踪。铜矿石中沥青δ1 3 CPDB为 - 33.1‰～- 30 .9‰ ,炭质δ1 3 CPDB为 - 2 3.2‰～ - 2 0 .2‰ ;方解石的δ1 3 CPDB一般为 - 1 3.5‰～ - 1 9.4‰ ,δ1 8OSMOW 一般为1 9.0‰～ 2 3.5... 对滇黔交界地区玄武岩铜矿进行了同位素地球化学示踪。铜矿石中沥青δ1 3 CPDB为 - 33.1‰～- 30 .9‰ ,炭质δ1 3 CPDB为 - 2 3.2‰～ - 2 0 .2‰ ;方解石的δ1 3 CPDB一般为 - 1 3.5‰～ - 1 9.4‰ ,δ1 8OSMOW 一般为1 9.0‰～ 2 3.5‰ ;石英流体包裹体水δD为 - 6 9‰～ - 89‰ ,δ1 8O石英_SMOW 为 1 5 .7‰～ 1 7.4‰ ,与其平衡的流体的δ1 8O水_SMOW为 2 .2‰～ 3.9‰ ;各种矿物的铅同位素组成一般为2 0 6Pb/ 2 0 4Pb 1 7.85 5～ 1 8.92 3,2 0 7Pb/ 2 0 4Pb 1 5 .5 0 3～1 5 .6 94 ,2 0 8Pb/ 2 0 4Pb 38.2 93～ 39.0 36 ;辉铜矿δ3 4 SCDT为 1 9.2‰和 2 0 .7‰。这些特征综合显示峨眉山玄武岩铜矿的成矿作用与盆地流体的对流循环及从玄武岩中萃取成矿物质有关 。 展开更多

关键词 地球化学 有机碳同位素 碳氧同位素 氢氧同位素 铅同位素 硫同位素 铜矿 玄武岩

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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：9

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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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楚科奇海表层沉积物的生源组分及其对碳埋藏的指示意义 被引量：18

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作者 李宏亮 陈建芳 +3 位作者 金海燕 金明明 于晓果 张海生 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期165-171,共7页

关键词 生源物质 有机碳稳定同位素 c/N比值 有机碳埋藏 表层沉积物 楚科奇海

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珠江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及分布特征 被引量：17

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作者 魏秀国 沈承德 +1 位作者 孙彦敏 易惟熙 《地理科学》 CSCD 北大核心 2003年第4期471-476,共6页

研究了珠江三干流西江、北江和东江水体中悬浮物颗粒有机碳稳定碳同位素的组成、分布以及季节变化特征。研究结果显示:可以根据.C_3、C_4植物及悬浮物的δ^(13)C值区分不同流域的植被覆盖状况;东江流域水土流失区以草地、农田为主,C_4... 研究了珠江三干流西江、北江和东江水体中悬浮物颗粒有机碳稳定碳同位素的组成、分布以及季节变化特征。研究结果显示:可以根据.C_3、C_4植物及悬浮物的δ^(13)C值区分不同流域的植被覆盖状况;东江流域水土流失区以草地、农田为主,C_4植物影响较大;北江水体中颗粒有机碳主要来源于森林覆盖区,同位素组成受C_3植物影响较大;西江水体中颗粒有机碳同位素组成介于其间,同时受C_3、C_4植物影响,颗粒有机碳部分来源于森林覆盖土壤,部分来源于草地和农田。 展开更多

关键词 珠江 水体 悬浮物 颗粒有机碳 稳定同位素 Δ^13c

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黑土根际土壤有机碳及结构对长期施肥的响应 被引量：8

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作者 陈磊 郝小雨 +6 位作者 马星竹 周宝库 王爽 魏丹 周磊 刘荣乐 汪洪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期72-78,共7页

由于人类农业措施的干扰,氮肥和畜禽粪污大量输入到黑土中,对土壤有机碳库产生了较大负面影响。根际有机碳在调控土壤碳循环和养分转化中发挥着重要的作用。探明根际有机碳对不同养分的生态响应,可为不同施肥处理下黑土农田生态系统碳... 由于人类农业措施的干扰,氮肥和畜禽粪污大量输入到黑土中,对土壤有机碳库产生了较大负面影响。根际有机碳在调控土壤碳循环和养分转化中发挥着重要的作用。探明根际有机碳对不同养分的生态响应,可为不同施肥处理下黑土农田生态系统碳固持和农田可持续利用提供理论依据。该研究以黑土长期定位试验为基础,采集长期不施肥(CK)、常量氮(N)、二倍量氮(N2)、常量有机肥(M)、二倍量有机肥(M2)、常量有机肥+常量氮(MN)、二倍量有机肥+二倍量氮(M2N2)7个处理下大豆根际土壤,分析了根际有机碳和活性有机碳特征,同时利用固态核磁共振技术分析其光谱特征。结果表明,N、M2、MN和M2N2处理的根际土壤有机碳含量显著高于非根际水平,且以MN和M2N2处理的根际效应最显著,分别比非根际增加了18.3%和26.7%。分析核磁共振光谱显示,与非根际土壤相比,根际土壤具有较高的烷氧基碳比例和较低芳香碳比例,表明根际效应能够改变土壤有机碳结构比例。与不施肥处理相比,大部分施肥处理提升了黑土根际有机碳含量,其中以氮肥马粪配施和二倍量马粪(M2N2)处理提升幅度最高。由核磁共振图谱可知,M2和M2N2处理均增加根际土壤难降解成分烷基碳比例、芳香基碳比例、烷基碳与烷氧基碳比值、芳香碳与总碳比值,而MN处理仅增加烷基碳比例、烷氧基碳比例以及烷基碳与烷氧基碳比值。二倍量氮肥(N2)处理降低烷基碳比例、芳香碳比例和烷氧基碳比例,根际土壤难降解成分降低,不利于土壤固碳,同时证明固态^(13)C-核磁共振技术结合半定量分析能够准确地分析不同有机碳结构组分变化,深刻认识根际土壤有机碳的稳定机制。 展开更多

关键词 氮 有机碳 有机肥 核磁共振 大豆根际 黑土

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