沼泽环境中有机质碳同位素组成特征

对不同环境中现代生物和现代沉积物的有机质碳同位素特征的研究国外做了许多工作,研究发现植物的δ~(13)C值变化范围为—4到—34‰,影响植物碳同位素组成变化的主要因素是植物的生长环境和植物的光合作用特征。不同沉积环境的有机质碳同位素组成有着明显的差别。如太平洋沉积物中富里酸和腐殖酸的δ~(13)C值分别为—20.4‰和—22.3‰。滨海沉积物中富里酸和腐殖酸的δ~(13)C值分别为—24.1‰和—25.1‰。而美国加里福尼亚州沼泽     

黄土高原现代植物-土壤氮同位素组成及对环境变化的响应

由于土壤氮同位素组成被认为是气候环境变化和自然生态系统氮循环过程的可能指示, 开展全球不同区域、不同生态系统氮同位素组成的研究将有助于对这个可能性的认识. 对中国黄土高原中西部不同环境条件下的现代植物和相应的土壤氮同位素进行了调查, 氮同位素组成变化范围分别为: 植物根: -5.1‰ ~ 1.9‰; 植物残体: -6.6‰ ~ 2.9‰; 土壤: -1.2‰ ~ 5.8‰. 结果表明: (1) 土壤与植物有相近的变化趋势, 但土壤的氮同位素组成较植物根的氮同位素要偏正, 其Δδ¹⁵N值变化范围为: 0.3‰ ~ 7.2‰, 平均值为: 4.1‰, 表明植物分解过程氮同位素存在分馏; (2) 该地区现代生态系统的氮同位素对降水和温度变化有明显的响应, 沿西北到东南方向, 年平均降水每增加100 mm可能导致土壤氮同位素组成偏负约1.31‰, 随温度的增加, 土壤氮同位素也趋向偏负; (3) 在降水和温度共同增加的影响下, 植物根系、植物残体和土壤的氮同位素偏负, 这个现象可能归因于降水是该地区植物-土壤氮同位素变化的主要控制因素. 尽管目前对植物-土壤氮同位素组成变化与降水和温度关系的机制尚不清楚, 但初步的研究结果表明土壤的氮同位素组成可能为黄土高原环境变化示踪提供指示.     

长白山不同功能群植物碳同位素及其对水分利用效率的指示

由于植物碳同位素综合反映了植物光合作用过程中C, H₂O交换的信息, 因此从理论上讲它们可以作为植物功能特征的潜在指标. 尽管前人的调查已经对这一假设进行了验证, 但相关的证据还较少, 我们需要进行更多、更广泛的调查来证实这一假设. 本文通过对湿润的寒温带气候区中国长白山不同功能群植物叶片(乔木、灌木与草本; 常绿植物与落叶植物; 一年生草本、二年生草本与多年生草本)的碳同位素测定, 发现不同生活型植物的碳同位素组成有显著差别, 从而进一步证实了植物δ¹³C值可以作为划分植物功能群潜在指标的假设. 另外, 我们的结果还指示不同生活型植物的水分利用效率也存在明显差别. 不同功能群植物的δ¹³C值以及碳同位素指示的水分利用效率呈以下趋势: 草本<灌木<乔木. 同一生活型中, 常绿灌木的δ¹³C值和以及它指示的水分利用效率显著大于落叶灌木. 不同寿命的草本植物δ¹³C值也具有显著的差异, 一年生草本>二年生草本>多年生草本, 与前人在沙漠地区研究的结果(一年生植物的δ¹³C值低于多年生植物)不一致, 这表明不同寿命草本植物之间的δ¹³C值和水分利用效率的变化趋势可能与当地水分条件有关.     

2002年华北沿海特大沙尘单体长链正构烷烃的碳同位素组成

利用气相色谱/质谱(GC/MS)和气相色谱/同位素比值质谱(GC/IRMS), 就2002年春季华北沿海青岛两次特大沙尘长链正构烷烃的单体碳同位素组成进行了分析和研究. 结果显示典型植物蜡源正构烷烃(C29和C31)单体碳同位素组成比典型人为源汽车尾气部分(C₂₁~C₂₃)明显偏轻. C₂₉非沙尘期碳同位素组成为－30.3‰ ~－31.9‰, 平均为－30.5‰; 特大沙尘期为－31.1‰ ~－31.5‰, 平均为－31.3‰. C₃₁非沙尘期碳同位素组成为－31.1‰ ~－33.0‰, 平均为－31.4‰; 特大沙尘期为－31.3‰ ~－32.6‰, 平均为－31.7‰. 研究区特大沙尘中的植物蜡主要来源于草本植物由长程输送而来, 本地源植物蜡主要来源于落叶植物和木本植物. 华北沿海特大沙尘期的植物蜡83.3%为C₃植物的贡献, 非沙尘期C₃植物对植物蜡的贡献可占80.0%, 表明现代气候环境下, 东亚沙尘向中国近海及西北太平洋输送的植物蜡主要源于C₃植物. 长链正构烷烃的分子和分子-同位素组成可作为东亚沙尘及西北太平洋沉积物中陆源有机质物源识别的有效指标.     

稳定同位素在陆地生态系统动－植物相互关系研究中的应用

稳定同位素(stable isotope)作为一种天然的示踪物,已广泛应用于植物生理学、生态学和环境科学研究中。近年来,动物生态学家也开始将稳定同位素技术应用于动-植物相互关系研究中。动物同位素组成总是与其生活环境中植物同位素组成相一致,而且还反映了一段时间内(几小时到几年甚至更长时间)动物所采食的所有食物同位素组成的综合特征;当动物栖息环境发生变化或动物迁移到一个新的生境中,动物组织同位素组成又会向新环境的同位素特征转变。这样,动物组织同位素组成能真实地反映一段时期内动物的食物来源、栖息环境、分布格局及其迁移活动等信息,是动物生存状况理想的指示者。而且,分析不同时间尺度上动物组织同位素组成还可以深入了解动物对环境变化的适应等过程。此外,动物吸收利用营养过程中存在的同位素分馏效应,为研究动物食物网和群落结构提供了理想工具。稳定同位素技术可以连续地测出食物网和群落中动物所处的营养级位置,从本质上揭示动物间捕食与被捕食关系及其在整个生态系统物质平衡和能量流动中的作用,从而使其成为动-植物相互关系研究中十分重要的、有效的研究工具。本文主要综述稳定同位素在动-植物相互关系研究方面的最新进展,评价其应用上的优缺点,并进一步提出未来研究方     

7.3～1.9Ma期间中国黄土高原碳同位素记录与古季风气候

成土碳酸盐同位素对重建古气候、古生态的演化有重要意义,近些年来用它来讨论古季风的演化。其原因在于不同类型光合作用途径的植被使碳同位素产生不同的分馏作用,C4植物富集~(13)C,而C3植物则相对富集~(12)C,成土碳酸盐扩δ~(13)C值主要反映C4和C3植被的生物量之比。C4与C3草本植物相比,前者更适合季风气候湿热的季节中生长。温带草原中,较早生长的C3草本植物在夏季时往往让位于C4草本植被,于是C4植被就成为盛行季风气候的标志,它反映了亚洲季风的开始或增强。此外,15 Ma以来冬雨盛行的地中海气候带C3植被始终占统治地位。由此可见,C4植被草原扩展时的成土碳酸盐δ~(13)C是讨论季风气候演化的有效方法。     

土壤-植物体系中锌镉稳定同位素分馏研究进展

稳定同位素分馏技术对于示踪土壤-植物体系中重金属的迁移转化过程具有重要作用.本文阐述了土壤-植物体系中锌镉迁移转化主要涉及的土壤根际过程、根系吸收过程和根部-地上部转运过程及其对应产生的同位素分馏特征.在土壤根际过程,土壤固相对锌、镉的吸附解吸反应影响重金属在土壤溶液中的移动性和同位素组成:锌轻同位素、镉重同位素倾向于被土壤固相释放进入土壤溶液;植物根系活化作用则导致土壤固相结合的锌重同位素的释放.根系吸收过程影响土壤-植物间的同位素分馏:质外体吸附锌重同位素,共质体吸收过程中低亲合力转运系统产生锌轻同位素富集,高亲合力转运系统基本不产生分馏或略产生锌轻同位素富集;植物根系存在含硫基团结合镉,并且仅有低亲合力转运系统对镉轻同位素进行吸收转运.在根部-地上部转运过程,根部区室化作用影响植物体内重金属的迁移和地上部同位素组成:锌重同位素、镉轻同位素倾向于在根部储存,导致锌轻同位素、镉重同位素向地上部迁移.在土壤-植物体系中,锌镉同位素分馏现象存在明显差异,反映出植物对锌镉元素不同的吸收、转运和储存机制.     

一种新型的致病微生物——螺旋形蠕虫样体

美国马里兰州贝尔茨维尔市农业研究中心的植物病理学家罗伯特·伊·戴维斯(Robert E.Davis)在1972年发现了一种可引起玉米矮小病的微生物。这是一种新型的原始微生物,样子象蠕虫,是螺旋形的。它被称为螺旋形蠕虫样体(spiroplasmas)。这种微生物是与细菌不同,没有细胞壁。从那时以后,戴维斯发现了一系列全新的螺旋形蠕虫样体。除玉米之外,它们已在其他的生病植物中发现,而且也在健康的和生病的昆虫中发现。此外,它     

化石稳定碳同位素记录的中国华北第四纪陆地生态系统演变

分析了采自中国华北地区11个第四纪地点共70个哺乳动物牙齿釉质样品的碳同位素组成,结果表明中国华北第四纪陆地生态系统中以C3植物占优势,与纬度相当的巴基斯坦以C4植物占绝对统治地位的情况完全不同。这一巨大差异是由于青藏高原的隆升引起的,模拟结果显示高原北侧将发生显著的温度下降,同时期南侧的温度将上升。南侧的升温使C4植物在巴基斯坦取代了C3植物;而北侧,高原上升引起的温度下降抑制了C4植物的分布,所以直到现代,中国华北地区仍然以C3植物占优势。     

转基因植物生产药物蜂蜜

终有一天，一勺蜂蜜将替代苦涩的药丸和疼痛的注射。荷兰科学家正在用转基因植物的花蜜生产药物蜂蜜和疫苗蜂蜜。此前，荷兰植物栽培研究中心的科学家们发现：植物花蜜中的蛋白质直接进入了蜂蜜，而未被蜜蜂所消化。他们首先在市场上出售的蜂蜜中发现了石南属植物的抗真菌蛋白质。然后，科学家用含有牛血清蛋白质的精液喂养蜜蜂，发现该蛋白不但在蜂蜜中没有变化，而且还浓缩了两倍。通过调整植物的DNA，科学家们现在可以给各种植物增加新基因，用这种方法，药物就可以分解在植物的花蜜中。目前，科学家正在调整矮牵牛属植物的基因，使它…     

青藏高原现代食草动物牙齿珐琅质稳定同位素特征及古高度重建意义

食草动物牙齿珐琅质具有非常强的抗成岩改造特征, 被认为是研究生态环境变化和重建古高度的理想载体之一. 对青藏高原腹地现代食草动物(牦牛、藏野驴、藏羚羊)牙齿珐琅质的稳定同位素进行了分析, 拉萨地块和羌塘南部地区食草动物牙齿珐琅质δ¹³C(PDB)平均值为－11.3‰ ± 1.1‰, 羌塘北部和可可西里地区为－10.2‰ ± 1.4‰, 与高原以C3植物为主的植被景观是一致的; δ¹⁸O(PDB)值也同样表现出从南向北逐渐升高的趋势, 喜马拉雅山地区吉隆盆地平均值最低, 为－11.8‰ ± 3.4‰, 拉萨地块和羌塘南部地区平均值为－11.1‰ ± 1.1‰, 羌塘北部和可可西里地区最高, 为－9.0‰ ± 1.1‰. 食草动物牙齿珐琅质氧同位素是河水(或降水)与食物(植物)氧同位素的混合, 不适合直接用来进行高度预测. 建立了高原现代食草动物牙齿珐琅质氧同位素对降水、植被及高度的响应关系, 为利用食草动物牙齿化石氧同位素重建青藏高原古高度提供了依据.     

中国东部表土总有机质碳同位素和长链正构烷烃碳同位素对比研究及其意义

中国东部较高空间分辨率表土总有机质(TOC)碳同位素, 以及从中抽提的来自陆生高等植物的具有明显奇偶优势的长链正构烷烃碳同位素, 具有一致的空间变化趋势和显著的正相关关系. 两者都在北纬31°~40°之间较为偏正, 而在该区域以北和以南都较为偏负, 这一结果与中国东部表土植硅体碳同位素研究结果是一致的, 共同指示了中国东部地区北纬31°~40°之间区域的水热组合条件较适合C₄植物的生长. 来自华北同一研究地点相同植被类型(草地)下的12个表土, 其总有机质碳同位素和长链正构烷烃碳同位素变化幅度都很小, 两者之间的差异也很稳定. 这些研究结果说明, 在中国东部地区, 表土TOC碳同位素和长链正构烷烃碳同位素可以同等有效的作为上覆植被中C₃/C₄植物比例的指示器. 同时, 中国东部表土两类碳同位素的对比表明, -22‰和-32‰可以作为纯C₄和纯C₃植被下表土长链正构烷烃碳同位素组成的端元值(C27, C29, C31加权平均值)而应用于估计历史时期C4植物的相对生物量贡献.     

气候变化对黄土高原末次盛冰期以来的C3 /C4植物相对丰度的控制

大气CO2浓度以及气候等因素都有可能影响区域性C3/C4植物的相对丰度, 有机碳同位素能够有效反映土壤C4植物的相对丰度(或相对生物产率). 对黄土高原中部和南部5个末次盛冰期至全新世黄土-土壤序列有机碳同位素分析获得: (1) 从末次盛冰期至全新世, 黄土高原C4丰度相对增加约40%左右; (2) 无论是末次盛冰期还是全新世, C4植物在空间上都具有从西北至东南增加的趋势. 进一步对黄土高原以及内蒙古全新世土壤13Corg最大稳定值与现代气候统计分析表明, 黄土高原C4植物相对丰度与温度成正相关, 与降水成负相关, 与4月温度和降水的这种关系更加密切. 这些结果揭示: (1) 温度是导致全新世C4植物丰度增加的最主要的区域性因素, 而不是夏季风加强的结果, 相反, 夏季风加强, 即降水量的增加只可能降低C4植物冰期-间冰期增加的幅度, 在温度基本不变时C4植物丰度的降低才是夏季风增强的标志; (2) 末次盛冰期失去适合C4植物生长的温度时, 无论是CO2降低还是干旱程度的增加都不可能有效地驱使C4植物增加, 而全新世CO2浓度的上升仅仅可能是全球升温的因素之一, 似不是导致黄土高原C4植物增加的直接因素.     

虎尾草条纹花叶病毒DNA克隆对小麦的农杆菌侵染

虎尾草条纹花叶病毒(CSMV)属于双生病毒,其基因组为单链环状DNA。但在被侵染的植物中可形成复制型的病毒双链DNA。寄主植物为单子叶植物的双生病毒有CSMV、玉米线条病毒(MSV)、玉米矮缩病毒(MDV)和马唐线条病毒(DSV)等。本研究的目的是企图用这类病毒对单子叶植物的侵染性构建禾谷类植物的基因转移载体。     

热电离质谱法快速和高精度测定B_4C中的硼同位素组成

硼同位素比值常采用Na_2BO_2~+离子的热电离质谱法测定。BO_2~-负离子和Cs_2BO_2~+正离子曾被用来测定B_4C中的硼同位素比值,测定精度分别为0.2％和0.1％。1988年,我们在美国国家标准局建立了一项采用Cs_2BO_2~+热离子的高精度测定硼同位素的方     

根据步氏巨猿与伴生动物牙釉质稳定碳同位素分析探讨其食性及栖息环境

分析研究了湖北建始龙骨洞和广西柳城巨猿洞8枚巨猿牙齿及9种伴生哺乳动物24枚牙齿的釉质稳定碳同位素比例,δ13C值(PDB)为-18.8‰~-14.1‰,其中建始4个巨猿牙齿的釉质δ13C值为-18.2‰~-14.2‰,柳城4个巨猿牙齿釉质的δ13C值为-17.5‰~-16.8‰.数据结果表明巨猿及伴生动物群的食性均为纯C3食性.依据C3植物的分布规律、相关地区植被的C3/C4植物组成、巨猿动物群和古植物孢粉等综合分析,推测巨猿生活于C3植物占优势的植被环境,应该是森林环境,而非开阔环境.巨猿的绝灭可能与栖息环境退缩恶化等因素密切相关.     

用一年生植物研究大气△~(14)C分布与化石源CO_2排放

利用加速器质谱(AMS)技术,通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(14C),系统分析了2009年5～9月北京地区大气△14C水平和化石源CO2浓度分布.研究结果表明,北京地区大气△14C最高值为29.6‰±2.2‰,最低值为-28.2‰±2.5‰,表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势,这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO2排放增加呈相反的变化趋势,即人类活动频繁地区大气△14C值较低.2009年5～9月北京地区大气化石源CO2浓度变化范围为(3.9±1.0)～(25.4±1.0)ppm,每排放1ppm化石源CO2可使大气△14C水平下降～2.70‰.用AMS测量一年生植物14C这一方法,为快速示踪大气化石源CO2浓度提供了有效手段.     

Science Bulletin 2016年第2期中文概要

正偶数汞同位素非质量分馏蔡虹明,陈玖斌同位素方法为研究汞生物地球化学循环开辟了新领域.除被大量报道并被实验验证的奇数汞同位素非质量分馏(D~(199)Hg和D~(201)Hg)外,自然样品中还发现了奇特的偶数汞同位素非质量分馏(D~(200)Hg和D~(204)Hg).与奇数汞同位素异常不同,偶数同位素非质量分馏的产生过程和机制尚不清楚.本文系统总结了当前关于偶数汞同位素异常的所有报道,详细讨论了发现偶数汞同位素异常的分析方法及其可能的产生过程和机理,并展望了其在汞     

锁在琥珀里的奇妙生命

正琥珀凭借着蜂蜜般的黄金色一直吸引着人们的目光。在希腊神话中,琥珀被认为是太阳神赫利俄斯的女儿们的眼泪,但它真实的起源比神的眼泪平淡得多。最开始时,琥珀只是植物分泌出的高黏度物质——树脂。当一滴树脂落到了森林的地面上并被掩埋,在热和压力的环境下,树脂会     

长江三峡库区中坝遗址哺乳动物骨骼化石C和N稳定同位素分析

在丰富的AMS14C测年数据基础上,对长江三峡库区中坝遗址哺乳动物鹿、猪、牛骨骼化石的骨胶原C,N同位素进行分析,恢复中坝遗址过去哺乳动物的食性特征、古气候、古生态环境和人类活动.研究结果表明,大部分骨骼保存较好,骨胶原流失对C,N稳定同位素的成分没有影响.鹿骨胶原δ13C,δ15N均值分别为–23.1‰和4.7‰,说明鹿生活在密闭的生境中,以树叶和灌木为食;牛骨胶原δ13C,δ15N均值分别为–19.6‰和5.2‰,说明牛生活在开阔的生境中,以草本植物为食.C同位素分析显示鹿和牛都以C3植物为食物,表明鹿和牛生存于同一个生态系统中;但t检验显示鹿骨胶原δ13C,δ15N值比牛的都要小,这表明鹿和牛的生境不一样;牛和鹿的δ13C,δ15N值还存在部分重叠,说明草食性的牛和鹿之间还存在一定的食物竞争.猪骨胶原δ13C,δ15N分别为–17.1‰和5.5‰,t检验显示猪骨胶原δ13C,δ15N值比牛和鹿的都要大,表明猪的营养级比牛和鹿的要高.猪的δ13C值范围很大,说明当时已经有家养猪的贸易.t检验显示不同时期遗址地层草食性动物鹿骨胶原δ13C值之间不存在差异,鹿骨胶原δ15N值之间也不存在差异.表明2200~4200aBP期间,中坝地区气候和生态环境没有出现较大的波动,这是中坝遗址地层比较完整的原因.在该地区能代表鹿、猪、牛δ13C值均值的最小样本数分别是8,73,16,而能代表鹿、猪、牛δ15N均值的最小样本数分别是4,5,6.