土壤无机碳特别是成土碳酸盐的固定是滨海地区降低大气二氧化碳浓度,缓解气候变化的重要途径之一.本研究选取江苏省北部滨海地区的互花米草湿地(SA)、碱蓬湿地(SS)、幼龄杨树人工林(YP)和成熟杨树人工林(MP),分层采集不同深度的土壤样品(0～10、11～20、21～40、41～60、61～80和81～100 cm),利用13C稳定同位素技术,分析了不同土壤的无机碳组成和储量的差异,并探究了影响成土碳酸盐储量的关键土壤理化性质.结果表明:除MP表层土壤(0～10cm)外,其余土壤的无机碳含量均高于有机碳含量.整体而言,SA和SS 土壤成土碳酸盐占无机碳的比例和无机碳储量的差异均不显著.与湿地土壤相比(0～40 cm),YP和MP 土壤的成土碳酸盐占无机碳的比例分别降低了 32.7％和54.1％,成土碳酸盐储量分别降低了40.5％和59.2％,成岩碳酸盐储量没有显著变化,无机碳储量分别降低了 21.0％和17.9％.与YP 土壤相比(0～100 cm),MP 土壤的成土碳酸盐占无机碳的比例和成土碳酸盐储量均显著降低而成岩碳酸盐储量显著升高,尤其是41～100 cm 土层,而无机碳储量没有显著变化.结构方程模型表明,土壤成土碳酸盐占无机碳的比例是影响成土碳酸盐储量的最重要因子,其次是有机碳含量和容重,并且土壤有机碳抑制了成土碳酸盐的形成.综上,滨海湿地土壤比杨树人工林土壤具有更大的无机碳储量和固定潜力,通过改变成土碳酸盐占无机碳的比例和有机碳含量能够调控该地区土壤成土碳酸盐的固定.

河南淅川下寨遗址史前人骨遗存的碳氮稳定同位素分析结果揭示了不同时期史前先民的食谱特征.仰韶晚期先民(δ13C=-10.2±1.4‰,δ15N=9.4±0.5‰,n=19)以粟黍为主粮,与同时期中原先民相似;石家河文化时期先民(δ13C=-13.6±2.1‰,δ15N=9.5±0.9‰,n=28)呈现稻粟黍混合的食谱特征,水稻与旱地作物的氮同位素特征差异导致先民食谱特征内部出现明显差异;龙山晚期和二里头时期先民δ13C平均值为-9.9±1.2‰(n=21),表明粟黍重新成为当地主粮,食谱特征的内部差异也明显降低.这种现象说明,文化变迁深刻地影响了当地的农作物体系和先民食物结构.粟黍和水稻在先民食谱中的地位变化也反映了黄河流域文化与长江流域文化对该地区的交替影响.

为了探究海拔对我国西南高寒地区植物稳定碳同位素组成特征及水分利用效率的影响,本研究以梅里雪山东坡不同海拔(2200、2500、2700、3000、3200和4200 m)上不同功能型植物为对象,分析了不同光合途径(C3和Crassulacean acid metabolism,CAM)植物和C3植物中不同生活型(灌木、阔叶乔木和针叶乔木)植物叶片稳定碳同位素组成特征(δ13Cp)及内在水分利用效率(intrinsic water use efficiency,iWUE)随海拔梯度的变化.结果表明:(1)梅里雪山东坡C3植物叶片的δ13Cp值分布范围在-26.72‰～-31.67‰,均值为-29.12‰,而 CAM 植物的 δ13Cp 值分布范围在-13.24‰～-14.59‰,均值为-13.77‰;(2)CAM 植物 δ13Cp 值和iWUE显著高于C3植物,其中,C3植物中不同生活型植物δ13Cp和 iWUE值呈现灌木＞阔叶乔木＞针叶乔木的变化规律;(3)海拔3200 m以下乔木和灌木植物δ13Cp和iWUE值随海拔升高而降低,主要受土壤水分的影响,3200 m以上灌木植物δ13Cp和 iWUE值随海拔升高有增大的趋势,可能受温度的调控.梅里雪山东坡不同功能型植物水分利用效率对海拔梯度的响应反映了不同植物对高寒山地气候不同的适应性.

青藏高原海拔高、面积广,是全球范围内最典型的高寒地区之一,探究青藏高原高寒草地植物和土壤碳稳定同位素组成(δ13 C)特征及其控制要素,对深刻理解高寒生态系统碳循环过程具有重要意义.研究采集并测定了青藏高原不同区域 135 个草地样点中的植物和土壤碳稳定同位素自然丰度,探讨了不同植物功能群和表层(0-10 cm)土壤δ13 C特征及其与气候、土壤因素的关系.结果表明:(1)杂类草δ13C显著低于禾本科、莎草科和豆科植物δ13 C(P＜0.05).表层土壤δ13 C与禾本科、莎草科、豆科植物δ13C呈显著正相关(P＜0.05),与杂类草δ13C无显著相关关系,且表层土壤δ13C对三种植物功能群δ13C的敏感性为禾本科＞豆科＞莎草科.(2)在影响禾本科、莎草科、豆科植物和表层土壤δ13C的环境因子中,气候因子的相对贡献率均大于土壤因子,气候因子中太阳辐射相对贡献率最大,杂类草δ13C与气候和土壤因子均不存在显著相关关系.研究表明,太阳辐射是决定高寒草地生态系统植物和表层土壤δ13C的主要因子.研究可为青藏高原高寒草地植物和土壤δ13 C特征与有机碳动态循环提供数据支撑和理论参考.

为深入了解不同大小脉红螺(Rapana venosa)的碳、氮稳定同位素特征,探究其在典型海湾和海岛水域生态系统所处营养位置,于2022年春季和夏季在胶州湾和长岛近海通过拖网和潜水采集160个脉红螺样本,详细分析了不同体长、体重脉红螺的δ13C和δ15N变化,并计算各研究区域的脉红螺核心生态位宽度及相关参数.结果显示,脉红螺δ13C值范围在-22.12‰--16.63‰,四组数据均值为-19.74‰—-17.42‰,δ15N值范围在8.77‰-13.48‰,均值为9.64‰-12.81‰,各组数据营养级均值在2.63-3.57;胶州湾春季脉红螺δ13C值与体长、体重呈显著负相关,夏季呈显著正相关,长岛近海区域无明显变化,表明不同季节和不同区域的食物多样性水平存在差异,胶州湾脉红螺δ13C、δ15N的变化更为突出;两个研究区域δ15N值和营养级与体长、体重呈显著正相关,主要由于脉红螺摄食偏好性差异,较大的脉红螺倾向于摄食高营养级生物,造成营养级较高.此外,胶州湾脉红螺营养级高于长岛近海,表明其15N来源更为广泛.营养生态位总面积、δ15N差值、δ13C差值、校正后标准椭圆面积等评价指标,揭示了不同区域、不同季节的脉红螺稳定同位素营养生态位的显著差异,反映了区域地理位置与食物来源对脉红螺δ13C和δ15N的影响.上述研究结果为近海生态系统食物网的构建提供了重要数据,并为区域生物资源的管理和生态系统修复工作提供了科学支撑.

根据 2015 年秋季珠江口南沙海域拖网渔业生物的调查,采用碳(C)、氮(N)稳定同位素技术,分析了珠江口南沙海域渔业生物的碳氮稳定同位素基本特征,构建了连续营养级谱,并探讨了食物网中鱼类营养级历史变化特征.结果表明:珠江口南沙海域秋季渔业生物 δ13C 介于-29.22‰—-20.67‰,均值为(-25.89±2.08)‰,δ15N 介于 10.55‰-15.66‰,均值为(12.44±1.41)‰.以小型浮游动物的氮稳定同位素平均值作为基准值构建渔业生物的营养级谱,发现珠江口南沙海域鱼类的营养级范围为 2.72-4.23,甲壳类的营养级范围为 2.99-3.99,且各种类生物营养级跨度大.与Fishbase鱼类生态学数据库记录进行对比,发现64%的鱼类其营养级均值位于历史营养级数据范围内,27%的鱼类营养级低于历史营养级水平,只有 9%的鱼类营养级高于历史营养级水平.珠江口南沙海域渔业生物总体处于受人类活动影响较大,食物网受干扰较多的状态.研究初步建立了珠江口南沙海域渔业生物群落营养结构,旨在为该海域的渔业资源科学管理和可持续利用提供理论依据.

喀斯特地区土壤中的硝态氮占主导地位,但土壤中的硝态氮含量存在时间和空间上的异质性.因此,种植在喀斯特地区的桑树幼苗可能会遭受低氮胁迫.为了给种植在喀斯特地区的桑树幼苗提供科学的无机氮管理,该研究以桑树幼苗为材料,采用水培试验,以改进的霍格兰(Hoagland)营养液为培养基质,以815N值为22.35‰的硝酸钠提供唯一氮源,设置3个硝态氮浓度梯度(0.5、2.0、8.0 mmol·L-1),测定桑树幼苗的光合特征以及叶、茎和根的干重、碳含量、氮含量和815N值,分析不同供氮水平下桑树幼苗的生理响应,通过整个植株尺度的稳定氮同位素分馏值评估桑树幼苗的氮需求与氮供应的关系,通过植株的氮积累量与碳积累量研究碳氮耦合关系.结果表明:(1)当硝态氮浓度在0.5、2.0 mmol·L-1时,增加硝态氮的浓度能显著提高桑树幼苗的叶绿素含量和净光合速率,进而显著促进生物量的积累.然而,当硝态氮浓度超过2.0 mmol·L-1时,更多的硝态氮供应(8.0 mmol·L-1)并没有带来叶绿素含量、净光合速率和生物量的显著增加.(2)增加硝态氮的供应量能促进桑树幼苗的氮同化,桑树幼苗的氮积累量随着硝态氮供应量的增加而逐渐增加,然而,桑树幼苗的碳积累量在硝态氮浓度为2.0 mmol·L-1和8.0 mmol·L-1时无明显变化.(3)桑树幼苗的硝态氮同化产物的稳定氮同位素分馏值在硝态氮浓度为2.0 mmol·L-1时达到最小.综上所述,硝态氮浓度为2.0 mmol·L-1时的无机氮供应量接近桑树幼苗的无机氮需求量,外部氮供应量与植株氮需求量接近平衡意味着植物体内的碳氮代谢能够有效协调,进而实现了碳氮同化产物的同步增长.

浮游动物的碳、氮稳定同位素比值(δ13C和δ15N)能够反映海洋环境的变动,常用于建立稳定同位素基线.本研究以2019年3月(春季)和9月(秋季)在西北太平洋采集的桡足类为对象,结合其形态特征和采样海域的环境因子,探讨桡足类的稳定同位素特征及其影响因素.结果表明:春季挠足类个体的形态特征(体长、面积和体积)均显著高于秋季(P＜0.05),两个季节的δ15N值与形态特征均呈显著正相关,而δ13C值只在春季呈显著正相关,可能是因为秋季采样点与日本岛距离相近而具有相似的碳源.广义加性模型(GAM)分析显示,挠足类δ13C和δ15N值的季节性差异主要与叶绿素a浓度和50 m层水温有关.本研究结果可为西北太平洋其他海洋生物的稳定同位素生态学研究提供基础资料.

植物和土壤中稳定碳同位素(δ13C)可用于指示、示踪和整合碳循环关键过程与功能.双路和连续流气体稳定同位素比值质谱仪(IRMS)是δ13C的两种测试技术,其精度和准确度受分析误差和数据标准化方法影响.分析误差包括记忆效应、时间漂移和信号强度依赖性等.将测定序列按样品δ13C从低到高排列或延长气路冲洗时间消除或降低记忆效应;在测样序列中内插标准物质并建立测定时间与分析误差的函数关系校正时间漂移;信号强度依赖性应先校正样品空白效应,再校正仪器非线性响应.数据标准化包括标准物质和数据标准化方法选择.选择的标准物质δ13C应涵盖待测样品δ13C,且遵循同等处理原则;标准物质数量≥4或每个标准物质重复测定次数≥4;数据标准化体系应长期稳定,并添加监测标准物质.

目的 建立3种临床常用碳青霉烯类抗生素——厄他培南(ETP)、亚胺培南(IPM)、美罗培南(MEM)血药浓度检测的超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS/MS)法.方法 血浆样品经甲醇沉淀蛋白后,以3种抗生素的稳定性同位素(ETP-D4、IPM-D4、MEM-D6)为内标,采用ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×50 mm,1.7 μm)色谱柱分离;流动相为98%乙腈+2%水+0.1%甲酸和98%水+2%乙腈+0.1%甲酸,梯度洗脱;流速为0.3 mL/min;柱温为40℃;采用正离子、多反应监测模式进行扫描分析.结果 该方法专属性良好,在ETP、IPM、MEM 0.2～200、0.1～100、0.1～100 μg/mL范围内线性良好(r2≥0.993),批内、批间精密度和准确度良好(RE均≤5.14%,RSD均≤11.15%),基质效应、提取回收率较一致(RSD≤12.99%).结论 本实验建立了一种可以同时定量ETP、IPM、MEM血药浓度的UPLC-MS/MS法,该方法样品前处理简单、检测时间短、所需样品量少,可满足临床需求.