树木年轮稳定碳同位素与气候变化的关系研究进展

树木的生长与立地环境密切相关并受气候变化的影响,树木年轮稳定碳同位素作为反映气 候与环境变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用.综述了树木年轮稳定碳同位素的 测定方法,δ13C与CO2浓度、降水、温度、光照时间等气候因子的关系及其在古气候重建研究中的 应用,并针对该研究今后的发展方向提出了几点建议,为我国树木年轮稳定碳同位素研究的进一步 发展可提供理论参考.     

碳稳定同位素的分离

简要说明了^13C同位素的用途。详细论述了碳稳定同位素的各种分离方法，并对各种方法进行了分析与展望。     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

农田土壤固碳及其影响因子研究进展

固碳过程对于改善土壤质量、维持农田生态系统、保障全球粮食安全、缓解气候变化趋势等至关重要。本文介绍了农田土壤的生物与非生物固碳过程,阐述了土壤质地、水热变化、全球变暖和人为因素对农田土壤固碳过程的影响。总结了目前较受重视的一些农田固碳措施（施肥、灌溉、秸秆还田、生物炭质施入等）及其对农田土壤固碳能力的改善和应用中存在的问题,并对今后的相关研究作出展望。     

树木稳定碳同位素比率的方位差异及其机理初步研究

测定了祁连山一棵千年圆柏不同方位上树木稳定碳同位素比率 (δ13 C值 )和光合作用色素 .结果显示 ,树木中 δ13 C值具有明显的方位差异 :北面的 δ13 C值相对较高 ,西面的 δ13 C值相对较低 .树叶中叶绿素含量、类胡萝卜素含量和类黄酮含量的方位变化趋势与δ13 C值类似 .分析表明 ,后者的方位变化是树木对局部环境的光辐射差异长期适应的结果 ,而树木中δ13 C值的方位差异可归咎于光同时引起光合作用和呼吸作用变化的缘故     

真空蒸馏提取与原位采集对土壤水氢氧稳定同位素值比值的影响

为了研究不同采样方法对采集的土壤水氢氧稳定同位素比值的影响,设计了室内降水入渗模拟试验,收集土柱底部出流水、土壤溶液采样器原位采集10cm、40cm、70cm、100cm处的土壤水,在相同层位采集土壤样品并采用真空蒸馏法提取土壤水。通过样品的氢氧稳定同位素比值对比分析可知,降水入渗干燥的土壤过程中土颗粒优先吸附轻同位素,第一个收集的水分具有最正的氢氧稳定同位素比值;真空蒸馏法提取的土壤水是土壤吸湿水和入渗水分的混合,土壤溶液采样器原位采集的土壤水代表土壤中流动的水分,此水分是土壤中可被有效利用的水分。     

土壤中非传统稳定同位素研究进展

过去十几年来,非传统稳定同位素在地球表生环境中的应用得到广泛关注.土壤处于地球表层特殊的空间位置,与其他各圈层不间断地进行物质和能量交换.结合已有的相关研究,本文对非传统稳定同位素在土壤中的分馏行为和重要应用潜力进行了论述,重点以Mg,Fe,Si和Hg等元素同位素为代表,从风化和成土过程、营养元素在植物-土壤之间的循环及重金属污染三个方向阐述土壤基础研究存在的重要科学问题.简要总结了近几年的研究现状,指出目前土壤中非传统稳定同位素值得深入研究的方向.非传统稳定同位素在土壤研究中的应用,是将稳定同位素地球化学与土壤学、环境生态学等学科交叉与融合的典型范例,是土壤学科发展的一个重要趋势.     

山东塔山黑松树轮稳定碳同位素与气候要素的响应

在山东塔山东坡采集黑松(Pinus thunbergii Parl)树芯样本,建立树轮稳定碳同位素年表,发现在数十年尺度上与工业革命以来大气稳定碳同位素比率降低的事实相吻合,但1976年之后树轮稳定碳同位素比率(δ13C)有逐渐上升的趋势,其原因可能是大气中CO2的积累效应导致了大气与海洋之间CO2交换的不稳定性.通过对样本δ13C序列校正提取高频序列后与气象站气象资料进行相关分析,发现树轮δ13C序列与温度呈正相关,与降水量和日照时数呈负相关,温度和降水以及日照时数对树轮δ13C的影响均存在一定的滞后效应,该地区树木生长的限制性气候因子比较复杂,可能受到多种气候因子的共同影响,在气候重建研究中应当慎重选择.     

兰州市大气中NMHCs的稳定碳同位素组成及来源

利用Tenax TA吸附管采集了兰州市污染源和主要功能区冬季及夏季大气样品, 利用热解析-气相色谱-同位素质谱联用仪分析了样品中非甲烷烃的稳定碳同位素组成。结果表明: 不同源排放的 NMHCs 的稳定碳同位素组成不同, 交通相关源中NMHCs的δC平均值为 - 28. 7‰, 显著低于燃煤烟气(-24.1‰); 夏季各功能区NMHCs 的δ¹³C值相差不大, 平均值在 - 29. 5‰ ～- 27. 4‰之间, 冬季西固工业区的 δ¹³C平均值(-25. 5‰)大于盘旋路(-28. 8‰) 和二电厂(-31. 2‰)。同位素来源分析结果显示: 盘旋路冬夏两季 NMHCs主要来源于交通相关源; 西固工业区冬季 NMHCs 主要来源于燃煤烟气, 夏季正烷烃和苯主要来源于交通相关源;二电厂冬季正戊烷、正己烷和苯等主要来源于交通相关源; 居民区夏季 NMHCs 则受到交通相关源排放的影响较大, 其他未知源也有贡献。冬夏两季大气中均检测出苯的存在, 且主要来源于交通相关源, 因此控制交通相关源的排放是降低致癌物质苯污染的关键。     

沉积有机质中藿烷成因研究碳稳定同位素证据

应用单烃碳稳定同位素分析（ＣＳＩＡ） 技术，研究南方泥炭等８ 个样品溶剂可抽提部分中的ββ藿烷化合物的成因联系－ 结果表明，ββ藿烷是细菌藿多醇特别是藿四醇在成岩作用极早期经细菌改造的产物－ 改造过程中，侧链的断裂会导致同位素分馏，通常会导致藿类环系相对富集１３Ｃ－     

广西北海市南岸滩涂主要大型植物及表层沉积物的稳定性碳和氮同位素丰度

为调查广西北海市南岸滩涂主要大型植物和表层沉积物的稳定性碳和氮同位素丰度,并为沿海滩涂动物食物与营养来源研究提供数据,采用野外现场采样和室内样品处理检测结合的方法,对山口镇英罗村、北暮盐场、营盘镇青山头村、竹林盐场、大冠沙等5个地点采集到的红树落叶（秋茄Kandelia candel和白骨壤Avicennia marina）、互花米草Spartina alterniflora、条浒苔Enteromorpha clathrata、细基江蓠Gracilaria tenuistipitata及表层沉积物样品进行处理,测定总有机碳（TOC）、总氮（TN）、稳定性碳同位素丰度（δ¹³C）和稳定性氮同位素丰度（δ¹⁵N）,并进行统计分析与比较。结果显示,山口镇英罗村和大冠沙红树落叶的δ¹³C和δ¹⁵N均没有显著差异,北暮盐场和营盘镇青山头村互花米草的δ¹³C和δ¹⁵N也没有显著差异。5个地点表层沉积物的TOC、TN、δ¹³C、δ¹⁵N均没有显著差异,表明北海市南岸滩涂表层沉积物的TOC、TN、δ¹³C、δ¹⁵N分布较为均匀。沿海滩涂高等植物的δ¹³C主要受均匀的大气影响,不同区域和地点间差异较小,因此不同地点高等植物红树和互花米草的δ¹³C变幅也较小。本次调查的北海南岸沿岸较为开阔,并且没有大型河流注入,因此滩涂沉积物中δ¹⁵N差异较小。由于植物对氮同位素吸收没有分馏作用,本次调查中不同地点的红树和互花米草δ¹⁵N差异也很小。山口镇英罗村、北暮盐场、竹林盐场和大冠沙的条浒苔δ¹³C没有显著差异,但δ¹⁵N有显著差异,竹林盐场的条浒苔δ¹⁵N显著低于北暮盐场。北暮盐场和营盘镇青山头村的细基江蓠δ¹³C没有显著差异,竹林盐场的细基江蓠δ¹³C显著低于另外两个地点;3个地点的δ¹⁵N均没有显著差异。不同地点大型海藻的δ¹³C或δ¹⁵N差异出现的原因有待进一步研究。本研究结果为分析北海南岸大型植物和沉积物对滩涂饵料和营养来源的影响提供了参考数据。     

岩溶区钙与土壤有机碳关系的研究进展

土壤碳库在全球碳循环中占有重要的地位,土壤有机碳的稳定程度直接影响到其对大气CO2产生碳汇的潜力,土壤钙不仅是盐基离子,能影响土壤pH值,而且对土壤有机碳的稳定性和吸收大气CO2的能力产生影响。本文综述了土壤有机碳稳定机制研究方法,钙对土壤有机质稳定性影响研究进展,以及岩溶区富钙偏碱的地球化学背景下土壤大量钙存在对有机碳稳定性影响的研究进展。     

管理措施对绿洲农田土壤总有机碳及易氧化有机碳季节变化的影响

研究了新疆干旱区绿洲棉田不同管理措施对土壤有机碳及易氧化有机碳变化的影响,揭示棉田土壤质量的变化,以期为棉花合理施肥及提高农田土壤肥力,实现资源的可持续利用提供依据。结果表明：土壤总有机碳含量在棉花播种前较低,花铃期有机碳含量有所增加,至收获期达到最大值;土壤易氧化有机碳含量在棉花播种前较低,在花铃期达到最大值,而在收获期明显降低。不同农业管理措施下,不同土层土壤总有机碳含量和易氧化有机碳含量均表现出土壤上层最高、随土层深度增加呈降低的趋势。不同灌溉方式下,滴灌棉田土壤易氧化有机碳的含量提高,土壤易氧化有机碳占总有机碳的比例增加,而漫灌棉田增加了土壤有机碳的稳定性,有利于土壤有机碳的积累。     

碳稳定同位素在泥盆系-石炭系及弗拉阶-法门阶界线层远距离地层对比的应用

在广西和贵州泥盆系-石炭系界线有强烈的δ~(13)C值负异常,两地负异常可以对比。在广西和湖南弗拉阶顶部δ~(13)C值有多次负异常,两地负异常亦可以对比,δ~(13)C值波动曲线具有显著特征,它为今后弗拉阶-法门阶界线的识别及远距离对比具有实际应用价值。在生物地层工作基础上,对无机碳同位素的研究,在一定条件下可以提高远距离对比的精度。     

某电解铅厂周边农田土壤和玉米中铅污染评价及同位素溯源研究

为探究铅在土壤-玉米-大气中的迁移转化行为,以某电解铅厂周边农田土壤和玉米为研究对象,采集距排烟口50 m、110 m、300 m、500 m、700 m、900 m和3 000 m处的土壤和玉米样品,利用原子吸收光谱仪(AAS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分别测定土壤、玉米和大气样品的铅含量和同位素比值。结果表明:电解铅厂周边的玉米均受到铅的污染,玉米根中的铅主要来自土壤,籽粒中的铅很有可能大部分来自大气,少部分来自土壤,茎中的铅很可能来自土壤而不是叶面传输;籽粒中的铅与叶片中的铅具有显著的相关关系(P0.01),相关方程为y=-0.0002x~2+0.0461x-0.4643,R=0.966 7。     

中国农田耕层土壤有机碳现状及控制因素

农田土壤有机碳库是陆地生态系统中最活跃和最重要的土壤碳库之一.研究中国农田耕层土壤有机碳的空间格局及控制因素,是评价农业土壤对国家尺度碳平衡贡献的必要部分.本文通过野外实地土壤采样,整合2004—2013年间发表的有关中国农田耕层土壤有机碳的158篇研究文献的基础上,分析了中国东北、华北、华东、华南、西南和西北6个农业区耕层土壤有机碳平均含量的变化及影响因素.结果显示:以区域平均值表示的农田耕层土壤有机碳变化范围为(7.80~17.43)g·kg~(-1),有机碳含量由高到低的区域顺序为华南西南东北华东华北西北,全国总平均含量为(14.59±6.29)g·kg~(-1).水田耕层土壤有机碳含量(18.26±7.06 g·kg~(-1))显著高于旱地土壤(11.63±5.65 g·kg~(-1))(P0.001).旱作区作物种类对土壤有机碳含量无显著影响(P=0.37).在pH7的土壤中,有机碳含量与pH之无显著相关性;而在pH7的条件下,土壤有机碳含量与pH呈显著负相关关系(P0.01).年平均气温和降雨对中国农田耕层土壤有机碳含量均有显著影响,在年平均气温MAT≤10℃的区域,土壤有机碳与年平均气温表现为显著负相关关系(P0.01),而在MAT10℃时表现为显著正相关关系(P0.01);土壤有机碳含量与年平均降雨量呈显著正相关(P0.01),年平均气温和年平均降雨量无交互作用(P=0.63).     

太原城区空气颗粒物中多环芳烃的碳同位素组成研究

报道了太原城区空气颗粒物中多环芳烃(PAHs)化合物的稳定碳同位素组成特征,并讨论了多环芳烃的来源.气相色谱/燃烧系统/同位素质谱(GC/C/IRMS)分析表明,PAHs的δ13C值在非采暖季为-25.1‰～-27.2‰,采暖季为-23.8‰～-28.6‰.统计表明,不同采样点的样品中PAHs的δ13C区别不明显 (0.2‰＜σ＜ 0.9‰).两个季节四环多芳香烃化合物荧蒽、芘和苯并(a)蒽的δ13C没有明显的区别,δ13C的范围为-23.8‰～-25.9‰.随着分子量的增大其化合物的碳同位素组成富集13C 的能力减小,非采暖季的苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(ghi)苝的δ13C值分别为-27.2‰、-26.5‰和-25.4‰,采暖季为-26.1‰、-28.6‰和-24.1‰.利用二元复合同位素模型,估算了机动车尾气和煤的燃烧对太原城区苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(ghi)苝的贡献,机动车尾气排放对苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(ghi)苝的贡献率分别为50%、44%和35%;煤的燃烧产生的烟尘对其贡献为50%、56%和65%,太原市城区五环和六环多环芳烃污染是机动车排放和煤的燃烧为主的复合性污染.