识别和量化海湾水体硝态氮污染,对管理海湾水体环境至关重要.东山湾是福建省东南沿海重要的半封闭海湾,湾头漳江河口和湾口分别存在红树林和珊瑚礁生态系统,同时也伴随着海水养殖等人类活动影响.本研究通过测定海湾表层水体理化参数、稳定同位素(δ15N-NO3-、δ18O-NO3-和δ15N-NH4+),结合Mix-SIAR同位素混合模型等统计方法,定量化分析漳州东山湾表层水体硝态氮污染.结果表明:东山湾表层水体叶绿素a和溶解无机氮浓度呈现较为明显的梯度变化,表现为由漳江河口向东山湾湾口方向逐渐下降,叶绿素 a、NH4+、NO3-和 NO2-浓度的最大值分别为 45.2 μg·L-1、52.67 μmol·L-1、379.2 μmol·L-1 和 3.93μmol·L-1;表层水体NH4+和NO3-的氮、氧同位素值则表现为明显的空间异质性.MixSIAR模型结果显示,东山湾表层水体潜在氮源主要来源于漳江河口的淡水输入、养殖废水以及地下水等,其中漳江河口淡水输入的贡献最大,占25.2％,养殖废水、地下水以及城市污水分别占24.6％、19.0％和15.1％.可见,漳江河口淡水输入是东山湾表层水体硝酸盐最主要的来源.

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.

黑木耳Auricularia heimuer凭借较高的营养价值,作为特色农产品在我国广泛种植.采用不同基质(杂木屑、甘蔗渣和棉籽壳)栽培黑木耳,研究黑木耳产品营养成分、质构特性以及稳定同位素之间的特征差异.利用国家标准、质地多面分析技术、稳定同位素技术对其营养成分、质构特性和稳定同位素进行特征差异分析和比较.结果表明,以棉籽壳为主要栽培基质的黑木耳的氨基酸、灰分含量最高,以甘蔗渣为主要栽培基质的黑木耳蛋白质、粗多糖、总糖含量最高,以杂木屑为主要栽培基质的黑木耳粗纤维含量最高,差异显著(P<0.05).黑木耳的硬度、胶着性、咀嚼性以甘蔗渣为主要栽培基质的黑木耳最优.不同培养基质黑木耳样品的稳定同位素比率差异显著,其中甘蔗渣基质栽培黑木耳中δ13C、δ15N、δ2H和δ18O最高,棉籽壳基质栽培黑木耳中δ34S最高.不同培养基质栽培的黑木耳营养及质构特性具有一定相关性.本研究试图阐明不同栽培基质的黑木耳子实体的稳定同位素、营养及品质的差异,可为黑木耳地域和品质鉴别提供有利的数据支持.

为探究辽宁省浑太河流域水生生物营养结构特征及其变化,分别于2020年秋季(10月)和2021年春季(5月)对该流域开展渔业资源调查,依据主要消费者及饵料生物样品的碳、氮稳定同位素值(δ13C和δ15N),利用SIBER和MixSIAR模型分析渔获物群落营养结构的时空差异,并初步构建该流域的食物网.结果表明,主要渔获物的δ13C和δ15N值分别为-37.18‰——19.28‰和7.98‰-16.51‰,且季节性差异不显著(P＞0.05),但δ13C值空间差异极显著(P＜0.01).浑太河流域渔获物的营养级为1.71-4.39,同种鱼类营养级具有极显著的时空差异(P＜0.01).与春季相比,鱼类在秋季摄食的食物资源更丰富、所占的生态位更宽,同时太子河的各项群落营养结构指标均优于浑河.基础食源分析结果表明水生植物与陆生植物分别为浑太河两个季度的主要碳源,陆生植物和POM分别为浑河和太子河中鱼类的主要碳源.研究填补了对浑太河流域水生生物食物网及群落营养结构研究的空缺,为该流域后续的保护、修复及进一步开发提供参考依据.

为调查山谷型水库的鱼类群落营养结构及其食物资源利用情况,基于碳(δ13C)、氮(δ15N)稳定同位素技术研究了湖北省洈水水库2020年夏季与秋季鱼类群落结构特征,并运用贝叶斯混合模型评价4种潜在碳源(颗粒有机物、陆生植物、周丛藻类和有机碎屑)对不同食性鱼类的贡献.结果表明:洈水水库鱼类群落的营养结构存在季节差异,鱼类群落的营养层次(NR)、基础食物来源(CR)、生态位总空间(TA)、群落的整体密度(NND)、聚集均匀程度(SDNND)和核心生态位空间(SEAc)等参数为夏季高于秋季,表明夏季食物源多样性高、营养冗余程度低、食物网结构更加复杂而稳定.洈水水库夏季和秋季鱼类均依赖外源性碳源,但两个季节的利用方式存在显著差异(P＜0.05).整体上,陆生植物在两个季节对洈水水库鱼类的碳源贡献最大,但夏季周丛藻类为次重要碳源,秋季有机碎屑为次重要碳源,颗粒有机物(POM)在两个季节均不重要.夏季和秋季对外源碳的依赖程度最高的鱼类均为黄尾鲴(碎屑食性鱼类),对外源碳的依赖程度最低的鱼类为鳙(滤食性鱼类)和团头鲂(植食性鱼类).在夏季和秋季共有的9种鱼类中,肉食性鱼类(鳜、蒙古鲌)、杂食性鱼类(鲤、鲫)与碎屑食性鱼类(黄尾鲴)营养级变化显著.夏季鱼类营养级范围为2.5-3.5,平均3.01,而秋季鱼类营养级范围为2.9-3.8,平均3.32.基于稳定同位素技术分析不同食性鱼类的营养级发现,秋季鱼类的营养级普遍高于夏季(P＜0.05).研究揭示洈水水库鱼类夏季和秋季的碳源利用存在显著差别,鱼类的营养级秋季普遍高于夏季,这主要是由于洈水水库秋季的低水位不利于陆生植物进入水生食物网,鱼类食物资源竞争加剧、捕食作用加强所致.基于贝叶斯混合模型分析鱼类食物资源的利用情况表明:植食性鱼类和杂食性鱼类的鱼苗投放时间应选在早春(2-3月),碎屑食性鱼类鱼苗的投放时间在秋、冬季更加合适,这将为研究山谷型水库鱼类群落的营养结构及渔业结构调整方案提供科学依据.

营养生态位作为生态位理论的重要维度之一,不仅能够表现出物种的营养需求特征,而且可以反映物种在生态系统中的营养层级、功能地位以及物种间的营养关系.动物不同组织中的碳、氮稳定同位素比值可反映某一物种在不同时间段的食性信息,因而对探讨物种间摄食、栖息地资源利用和营养生态位的变化具有重要指示作用.以2017年在阿拉善荒漠实验区采用铗日法所捕获的三趾跳鼠(Dipus sagitta)和五趾跳鼠(Allactaga sibirica)为研究对象,测定其脱脂毛发与骨骼组织的δ13C和δ15N比值,分析探讨2种小型啮齿动物的营养级与营养生态位变化以及摄食策略与资源分配机制.结果表明:无论从长期时间尺度(一生)还是短期时间尺度(季节)分析,结果都一致表现出三趾跳鼠与五趾跳鼠种间营养生态位重叠面积(OA)值为0‰2,种间营养生态位发生分离;三趾跳鼠的营养级显著低于五趾跳鼠的营养级,但其营养生态位面积却大于五趾跳鼠;随着季节的变化,三趾跳鼠与五趾跳鼠的摄食范围和营养生态位面积均呈现出春季最大,夏季减小,秋季再增加的趋势.两种跳鼠的营养生态位变化与摄食策略符合生态位分化假说,二者通过种间营养生态位分化实现同域共存.