中国农业科学院稳定同位素实验室

<正>中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际同行的认可和高度评价。实验室利用国际原子能机构的标准物质对相关结果进行标定,采用国际标准测定方法进行C、H、O、N、S稳定同位素测定,保证了结果的准确性。2010年8月本实验室新购置的最新一代Isoprime100稳定同位素质谱安装完毕,     

中国农业科学院稳定同位素实验室

<正>中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际同行的认可和高度评价。实验室利用国际原子能机构的标准物质对相关结果进行标定,采用国际标准测定方法进行C、H、O、N、S稳定同位素测定,保证了结果的准确性。     

中国农科院稳定同位素实验室

中国农科院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际同行的认可和高度评价。     

中国农业科学院稳定同位素实验室

中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际     

中国农业科学院稳定同位素实验室

中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,     

中国农业科学院稳定同位素实验室

中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际同行的认可和高度评价。实验室利用国际原子能机构的标准物质对相关结果进行标定,采用国际标准测定方法进行C、H、O、N、S稳定同位素测定,保证了结果的准确性。     

双标水法：实验室之间的稳定同位素测量对比

双标水(doubly labeled water,DLW)法是研究动物野外能量代谢最准确的方法,其中最关键、最困难的环节是同位素的定量分析。为了检验不同同位素实验室测定动物血样氢氧同位素丰度的准确性及其对估算能量代谢的影响程度,成都地质学院(CCG)和美国加利福尼亚大学洛杉机分校(UCLA)的同位素实验室于1990年5月开展了合作,以成都附近农村的5只山羊为研究对象进行了双标水法的实验。将采集的动物血样分别在两个实验室进行了D和~(13)O含量测定,取得了成功的结果:两个实验室所测得的~(13)O值近于相同,而UCLA同位素实验室测得的~(13)O值略高于CCG的测定值。由此所计算出的能量代谢值却非常接近,其差值平均为6.6％;水循环平均相差1.2％,差异均不显著(P>0.05)。UCLA实验室的质谱仪已为英国和荷兰的同类实验室所校正,这确认了我们的合作测定成果的可信度和有效性,证明CCG和UCLA实验室的测定结果均可以满足双标法同位素定量测定的需要。测定结果是可信的。本文还就两地实验室所测结果产生误差的原因进行了初步分析,对于进行同类研究的其它实验室也有借鉴意义。     

植物叶片水稳定同位素研究进展

植物叶片水稳定同位素变化可以直接沟通植物叶片内部与外界的物质和能量联系,并能够反映植物生长周围的气候与生态信息.另外,植物叶片水作为参与水循环的一个重要环节,了解叶片水稳定同位素组成有助于揭示其在局地水体稳定同位素循环中的分配与贡献.概述了国内外叶片水稳定同位素研究现况;介绍了叶片水稳定氢、氧同位素在植物体中的分馏过程及形式(热力学平衡分馏、动力学分馏以及生化分馏)以及影响叶片水稳定同位素组成的气象和生态因子;阐述了叶片水稳定同位素修正的Craig-Gordon稳态模型、string-of-lakes模型、Péclet效应的稳态模型、非稳态效应的模型、Péclet效应的非稳态模型以及二维模型的构建与完善过程;最后讨论了植物叶片水稳定同位素研究存在的问题,并从叶片水稳定同位素与气象、生态因子的关系,叶片水蒸腾线的斜率和截距及过量氘的意义,模型适用性的验证以及叶片水稳定同位素在水文循环的应用等方面展望了研究方向.     

高寒草甸消费者种群稳定碳、氮同位素组成的海拔分异

通过测定青藏高原东部高寒区不同海拔主要植物和消费者种群（雀形目鸟类和小型哺乳类）的稳定碳、氮同位素比值,研究了高寒草甸消费者种群同位素组成特征及其影响因素。结果表明：植物平均稳定碳同位素随海拔升高表现出明显的增加趋势;消费者种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高有明显的富集效应。雀形目鸟类种群稳定碳、氮同位素随海拔的升高均呈明显增加趋势;小型哺乳类稳定碳同位素随海拔上升不明显,而稳定氮同位素具有明显的增大趋势。消费者种群稳定碳、氮同位素沿海拔梯度的富集效应,一方面与植物稳定同位素在海拔梯度上的富集密切相关;另一方面与海拔和纬度变化所引起一系列环境因子的变化在一定程度上影响到动物的稳定同位素分布模式。另外,在高寒草甸地区,与雀形目鸟类相比,小型哺乳类在动物稳定同位素组成的代谢过程中更容易受到环境改变的影响。     

基于稳定同位素技术的北太平洋柔鱼角质颚信息

根据2012年7—10月中国鱿钓船在42°N—45°N、153°E—157°E海域采集的柔鱼样本,测定20对北太平洋柔鱼上、下角质颚的碳、氮稳定同位素比值,分析其碳、氮稳定同位素比值与柔鱼性别、个体大小和色素沉着等级之间的关系。结果表明:角质颚的碳、氮稳定同位素值在雌雄个体间均未发现显著差异;角质颚的碳稳定同位素值与个体大小呈显著负相关,而氮稳定同位素值与其呈显著正相关;随着柔鱼个体的生长,其角质颚的色素沉着等级逐渐增大,角质颚的氮稳定同位素比值也随之升高,而色素沉着等级与儿茶酚类物质的含量有关,儿茶酚类物质含量的增大使柔鱼角质颚强度增大,从而更有利于柔鱼摄食高营养级生物。     

海洋生态系统稳定同位素基线的选取

稳定同位素技术在海洋食物网研究中得到了广泛的应用,但在分析海洋生物食性和营养级时,需要选择某种生物或物质的稳定同位素值作为基线.本文综述了河口和海湾、浅海、大洋及深海4类典型海洋生态系统稳定同位素基线的选取,分析了影响稳定同位素基线选择的因素,以及特定化合物稳定同位素在消除基线时空异质性中的潜在价值,并对目前存在的问题以及今后的研究方向进行了展望,以期为国内学者进一步深入开展海洋生态系统的稳定同位素生态学研究提供有益参考.     

脂类抽提对北太平洋柔鱼肌肉碳、氮稳定同位素测定结果的影响

稳定同位素技术可深层次地分析头足类的摄食习性和栖息地等方面的重要信息.稳定同位素分析多选取动物肌肉为研究组织,然而,肌肉中的脂类含量会影响对其稳定同位素信息的准确解析.北太平洋柔鱼是重要的大洋经济性头足类,在海洋生态系统中具有重要的生态地位.本研究选取了53尾北太平洋柔鱼,通过分析脂类抽提对胴体肌肉稳定同位素比值的影响,探讨脂类物质对稳定同位素比值的干扰机制,对比不同碳稳定同位素比值校正模型的适用性,并提出适用于北太平洋柔鱼胴体肌肉δ¹³-C校正模型.结果表明： 北太平洋柔鱼肌肉的脂类抽提会引起稳定同位素测定结果的显著变化,δ¹³-C和δ¹⁵-N分别平均升高0.71‰和0.47‰,在分析组织碳稳定同位素比值时,脂类抽提在样品预处理过程中十分必要,其能消除脂类对样品稳定同位素分析的干扰,从而更加准确地分析研究对象食性与栖息地的变化.在单独进行氮稳定同位素比值分析时,则不需要进行脂类抽提.     

蜡质标本制作与保存对沉水植物稳定同位素的影响

实验通过模拟传统方法制作和保存蜡质标本, 旨在探究制作和保存的不同阶段对3种沉水植物碳、氮稳定同位素值的影响。结果表明, 制作和保存标本的过程均会对沉水植物的碳、氮稳定同位素值产生影响。植物标本压制的过程显著降低了沉水植物平均碳稳定同位素值, 其中马来眼子菜下降了1.78‰, 穗花狐尾藻下降了0.98‰, 金鱼藻下降了0.72‰。在压制过程中氮稳定同位素值只有金鱼藻显著下降了1.1‰。沉水植物标本制作的浸泡过程使穗花狐尾藻和马来眼子菜的碳稳定同位素值分别出现了1.00‰和0.52‰的上升, 金鱼藻的碳稳定同位素值增长小于0.08‰, 氮稳定同位素值没有显著变化。沉水植物对标本制作和保存的过程响应存在种间差异。在制作和保存过程中对植物碳稳定同位素产生的影响大于氮稳定同位素值。因此建议, 如果所研究对象的稳定同位素生态学差异小于3‰, 蜡质标本的样品需要进行实验校准, 不然会对结果产生影响。     

黄东海生态系统食物网连续营养谱的建立: 来自碳氮稳定同位素方法的结果

应用天然存在的碳氮稳定同位素方法研究了黄东海生态系统食物网的营养结构, 初步建立了从浮游植物到顶级捕食者的水体食物网连续营养谱, 并结合底栖生物碳同位素资料勾勒出黄东海食物网营养结构图, 与根据1985~1986年主要资源种群生物量绘制的黄海简化食物网和营养结构图基本一致并略有改进. 结果证明, 稳定同位素方法是未来研究从病毒到顶级捕食者完整海洋食物网连续营养谱以及食物网稳定性的一个潜在的有用手段.     

加拿大温带落叶林生态系统氢氧同位素组成研究

陆地生态系统氢氧稳定同位素能为陆地与大气的水分交换和陆地生态系统水文循环研究提供独特的示踪信息。基于2009年生长季加拿大落叶林生态系统氢氧稳定同位素组成及环境要素的观测数据,分析了生态系统不同来源液态水和大气水汽同位素组成的时空变化特征,分析了生态系统蒸散与土壤蒸发的同位素组成和同位素通量(Isoflux)的变化特征,并讨论了主要的环境控制因素。结果表明,生态系统中不同来源液态水的同位素组成差别较大,与枝条水和土壤水相比,叶片水同位素组成最富集且变化幅度最大。大气水汽H_2~(18)O和HDO同位素组成随着高度升高而降低,水汽同位素值日变化呈"W"型分布,上午水汽同位素值降低,正午有一定的起伏,傍晚回升。水汽同位素组成与大气湿度有显著的相关性,大气水汽过量氘下午均值与表面相对湿度和水汽混合比的相关系数分别为-0.61(P0.01)和-0.57(P0.01)。受蒸腾速率和叶水同位素富集程度的共同作用,白天蒸散H_2~(18)O组成在正午和傍晚高,下午低。Isoflux的计算结果表明白天下垫面蒸散有助于大气水汽同位素富集,蒸散同位素通量最高可达147.5 mmol m~(-2)s~(-1)‰。本研究结果能为同位素水文模型提供数据支持和理论参考。     

利用氮、氧稳定同位素识别水体硝酸盐污染源研究进展

水体硝酸盐污染已经成为一个相当普遍且重要的环境问题.为了保证人类的身体健康、水环境的良性演化,有效识别水体中硝酸盐污染的来源就显得尤为重要.水体中不同来源的硝酸盐具有不同的氮、氧稳定同位素组成,因此,可以利用氮、氧稳定同位素对水体中的硝酸盐污染进行源识别.本文介绍了氮、氧稳定同位素在氮循环主要过程中的分馏系数和主要硝酸盐来源的氮、氧稳定同位素组成,对比了5种硝酸盐氮、氧同位素分析预处理方法的优缺点,综述了国内外学者在该方向的研究进展并划分为3个阶段:单独使用氮稳定同位素;同时使用氮、氧稳定同位素;结合数学模型的应用.最后,对该领域今后的研究方向进行了展望.     

锶同位素在森林生态系统研究中的进展

放射性成因锶同位素(87Sr/86Sr)作为一种有效的示踪工具,对理解陆相生态系统结构有极其重要的作用.而非传统稳定同位素δ88/86Sr可以揭示以前所忽略的阳离子在植被中的迁移过程.本文对锶元素在森林生态系统中的循环过程以及定量计算方法进行了综述,阐明了利用放射性成因锶同位素87Sr/86Sr在低温地表迁移过程中不分馏的特性示踪物质来源以及循环途径,利用非传统稳定锶同位素δ88/86Sr来示踪生态系统中生物分馏过程,以及锶元素在植被中的内循环机理,总结采用锶同位素在环境响应和生态系统演化的应用.指出非传统稳定锶同位素与放射性成因锶同位素联立应用将是其在陆地生态系统研究中的发展方向.     

激光同位素分析仪测定液态水的氢氧同位素及其光谱污染修正

氢氧稳定同位素示踪技术是研究土壤-作物-大气连续体(SPAC)水分循环的重要手段。激光同位素分析仪以其独特的优点逐渐得到广泛应用,但其在测量植物水时,与同位素质谱仪的测量结果存在差异。本文采用Los Gatos Research公司生产的激光同位素分析仪DLT-100分别测定植物水、土壤水、雨水和地下水等共19个样品,并用其开发的光谱污染矫正软件标记和量化水样品的污染,修正污染水样品的同位素值,然后与同位素质谱仪进行比对。结果表明:土壤水、雨水和地下水等样品均未受到污染,而植物样品均受到一定程度的光谱干扰;植物水的δD和δ18O修正范围分别是1.21‰～26.65‰和0.50‰～18.27‰。该修正方法消除了δD测定的差异,并大大降低了δ18O的偏差。可见,激光同位素分析仪法在测量土壤水、雨水和地下水同位素时可以有效地代替传统的同位素质谱仪法,但对植物水的测量时,则首先需要判断样品是否受到光谱干扰,如果受到污染,仍需同位素质谱法进行确认。     

稳定同位素技术在植物水分利用研究中的应用

近20a稳定同位素技术在植物生态学研究中的应用得到了长足发展,使得对植物与水分关系也有了更深一步的了解。介绍稳定同位素性碳、氢、氧同位素在研究植物水分关系中的应用及进展,以期能为国内植物水分利用研究提供参考。由于植物根系从土壤中吸收水分时并不发生同位素分馏,对木质部水分同位素分析有助于对植物利用水分来源,生态系统中植物对水分的竞争和利用策略的研究,更好地了解生态系统结构与功能。稳定碳同位素作为植物水分利用效率的一个间接指标,在不同水分梯度环境中,及植物不同代谢产物与水分关系中有着广泛的应用。同位素在土壤-植被-大气连续体水分中的应用,有助于了解生态系统的水分平衡。随着稳定同位素方法的使用,植物与水分关系的研究将取得更大的进展。     

碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望

碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度, 经过几十年的发展, 形成了一系列成熟的标记方法, 在陆地生态系统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前, 自然丰度法、与¹³C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加(FACE)实验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法; 通过将长期定位实验和室内模拟实验结合, 量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征, 明确植物光合碳对土壤有机质的来源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制; 阐明土壤碳动态变化(迁移与转化)和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献, 评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而, 生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素影响, 碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪, 结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制, 从而构建灵敏、准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此, 该文以稳定碳同位素为主, 综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展, 归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究进展和应用前景, 并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。