克氏原螯虾碳、氮稳定同位素周转与分馏特征研究

为了解稳定同位素在克氏原螯虾(Procambarus clarkii)体内的周转与分馏特征,通过室内控制实验,研究了两种不同规格(虾种、成虾)克氏原螯虾在不同投饲条件下(饲料、鱼糜)的碳、氮稳定同位素周转半衰期和肌肉组织判别系数。结果表明,饲料组和鱼糜组虾种的生长系数分别为(0.0085±0.0007)d^(-1)、(0.0079±0.0012)d^(-1),成虾的生长系数分别为(0.0013±0.0001)d^(-1)、(0.0009±0.0004)d^(-1),不同投饲条件下克氏原螯虾生长系数差异不显著。虾种的相对增长率(1.60、1.57)大于成虾(1.08、1.05),不同投饲条件下克氏原螯虾相对增长率差异不大。相对于饲料组,鱼糜组虾种碳稳定同位素比值(δ^(13) C)在第7天出现显著差异,在28 d至56 d趋于稳定;成虾组δ^(13) C值在第14 d出现显著差异,在28 d至56 d趋于稳定;虾种和成虾氮稳定同位素比值(δ^(15) N)均在第14 d出现显著差异,在28 d至56 d趋于稳定。虾种碳稳定同位素周转速率(0.0208±0.0040)d^(-1)大于成虾(0.0184±0.0020)d^(-1)。虾种和成虾的碳同位素判别系数分别为0.89‰±0.15‰、1.06‰±0.16‰,氮同位素判别系数分别为3.42‰±0.08‰、3.63‰±0.13‰,虾种的碳同位素判别系数、氮同位素判别系数均小于成虾。研究结果可为应用碳、氮稳定同位素技术开展克氏原螯虾食性研究提供基础参数,提高食源分析的准确性。

蝴蝶轻元素稳定同位素比值的测定

蝴蝶对环境的依赖程度较高,其生存环境的气候变化、食物来源等都会直接影响区域内蝴蝶的种类和数量,因此蝴蝶可作为研究生态环境的指标[1-2]。国内对蝴蝶的研究主要是以采集后分类为主,较少用稳定同位素技术判定蝴蝶的生活习性。

乙醇C、O、H稳定同位素在白酒掺伪鉴别中的潜在差异分析

采用气相色谱-稳定同位素比质谱(GC-IRMS)建立了白酒、食用酒精和工业酒精中乙醇C、H、O稳定同位素比值的测定方法,并优化了稀释倍数、进样体积和分流比等前处理。通过检测分析28种白酒、7种工业酒精和5种食用酒精的乙醇δ13C、δ18O和δ2H值发现:工业酒精与白酒之间乙醇δ13C和δ18O值差异较大,食用酒精与白酒之间乙醇δ13C值差异较小但乙醇δ18O值差异较大,三者的乙醇δ2H值差异较小;在鉴别白酒是否掺假工业酒精或食用酒精时,鉴别能力:氧稳定同位素>碳稳定同位素>氢稳定同位素。

基于稳定同位素的枸杞岛海藻场鱼类群落营养结构特征

为了阐明枸杞岛近岸海域食物网结构,为岛礁近岸海藻场鱼类群落结构变化提供研究依据,应用碳、氮稳定同位素技术方法,分析评估了舟山枸杞岛近岸海藻场主要鱼类群落的营养结构特征及其季节变化。结果表明,海藻场茂盛期(春、夏季)主要鱼类的δ^(13)C值范围为-20.4‰~-12.8‰,均值为-16.1‰,其δ^(15)N值范围为4.1‰~10.4‰,均值为8.4‰;海藻场衰退期(秋、冬季)主要鱼类的δ^(13)C值范围为-17.9‰~-14.4.‰,均值为-16.1‰,δ^(15)N值范围为7.6‰-12.9‰,均值为9.7‰。钩虾和麦秆虫对褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)、大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)和斑头鱼(Agrammus agrammus)等海藻场定居种类的食源贡献率最大,浮游动物对黄姑鱼(Nibea albiflora)和皮氏叫姑鱼(Johnius belengerii)的等非藻场定居种类食源贡献最大;应用SIBER模型计算显示枸杞岛海藻场茂盛期的主要鱼类群落生态位空间、核心生态位空间、基础食物来源、营养多样性的值均大于衰退期。不同时期的鱼类营养结构存在差异,茂盛期位于多边形顶点的种类分别为赤鼻棱鳀、青鳞小沙丁、丝背细鳞鲀和黄姑鱼;而衰退期的种类为赤鼻棱鳀、棘头梅童鱼、黑鲷、斑鳍天竺鲷、红鳍天竺鲷、红鳍东方鲀和大泷六线鱼。研究表明海藻场对主要鱼类的碳源具有显著影响,海藻场茂盛期支撑了更高的生物多样性、食源多样性和群落营养结构。

基于稳定同位素技术的高寒草甸高原鼢鼠营养生态位特征

【目的】分析啮齿动物营养生态位特征,了解动物所占据的营养层,揭示啮齿动物在不同时间尺度上的食物资源利用变化。【方法】以祁连山东段高寒草甸栖息的高原鼢鼠(Eospalax baileyi)为研究对象,采用贝叶斯碳氮稳定同位素质量平衡混合模型,分析高原鼢鼠不同组织的食性信息及其营养生态位特征。【结果】高原鼢鼠不同组织中同化的食物种类基本一致,但在食谱中的贡献率各有差异。地上部分蒲公英(Taraxacum mongolicum)在血液(24.33%)、肌肉(19.63%)和毛发(14.00%)组织中的贡献率均最高;地下部分鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)在不同组织中的贡献率均最高,分别为66.01%,17.79%和10.72%。不同组织中同化食物种类和营养生态位宽度变化一致,在植物地上部分表现为血液(8种,1.742)<肌肉(10种,2.049)<毛发(13种,2.227)组织,植物地下部分为血液(5种,1.100)<肌肉(14种,2.370)<毛发(15种,2.469)组织,且地上和地下植物在高原鼢鼠血液组织(1.100)中的生态位重叠度远低于肌肉(0.447)和毛发(0.566)组织。【结论】高原鼢鼠各组织代表的不同时间尺度的食性信息中,短期食性(血液组织)中同化物种数较少,生态位宽度较小。而在长期食谱(肌肉和毛发组织)中食物种类广泛,生态位宽度变大。且地上和地下植物在高原鼢鼠短期食性中生态位重叠度远低于长期食性。鉴于高原鼢鼠的采食习性,建议在高原鼢鼠危害严重区域,可以通过补播禾本科等优良牧草,降低高原鼢鼠优质食物在其栖息地植物群落中的比例,达到防治高原鼢鼠危害的目的。

基于内壳稳定同位素信息的东海太平洋褶柔鱼摄食与洄游

通过对2018年、2019年东海太平洋褶柔鱼内壳进行连续切割,测定其碳、氮稳定同位素比值,利用营养生态位和稳定同位素序列分析了两年间太平洋褶柔鱼在其生长发育过程中的洄游和摄食情况,并初步分析了两年间洄游、摄食差异产生的原因。结果显示,两年间东海太平洋褶柔鱼群体均在内壳叶轴生长至距顶端120 mm处时开始向低纬度、近岸海域洄游,2019年洄游的范围更大,这可能是由厄尔尼诺事件发生所引起。随着个体的生长发育以及洄游过程,2018年太平洋褶柔鱼群体摄食的营养层次逐渐上升,2019年太平洋褶柔鱼群体总体摄食的营养层次变化不大。研究表明,内壳连续取样分析太平洋褶柔鱼摄食和洄游变化的可行性。

腾冲小龙河锡矿床稳定同位素及流体包裹体特征研究

腾冲小龙河锡矿床稳定同位素、流体包裹体特征结果表明:δ^(34)S_(v-CDT)值+5.0‰~+8.1‰,平均+6.33‰,与花岗岩副矿物黄铁矿硫同位素δ^(34)S_(v-CDT)值范围(0‰~+5.7‰)一致,显示花岗岩浆水为主要成矿流体,具高温、高盐度、高密度特征;包裹体由两类包裹体组成,Ⅰ类NaCl-H_(2)O体系气液两相包裹体,气泡体积占包裹体体积5%~15%,各阶段石英中呈定向排列,锡石包裹体仅在云英岩型浸染状锡石阶段发育;Ⅱ类大气液比包裹体,气泡体积占55%~65%,次棱角状孤立分布,云英岩阶段石英内发育。云英岩阶段→石英脉阶段→晚期弱云英岩化阶段成矿期成矿流体从高温、高盐度向中高温、中高盐度持续演化。为典型的气化-高温热液云英岩型锡矿床。

稳定同位素混合模型揭示的长江下游新石器时代人群摄食策略

长江下游地区是稻作农业的主要起源地之一。然而,水稻对长江下游新石器时代人群饮食的贡献程度仍不清晰。稳定同位素混合模型能够量化揭示长江下游地区史前人群的摄食策略。系统收集长江下游地区已发表的人骨、动物骨和植物稳定碳氮同位素数据,基于稳定同位素混合模型,对长江下游地区新石器时代人群的摄食策略进行研究。结果发现:距今7.0—5.3 ka长江下游地区人群可能摄食多种动植物资源,该时期水稻对人类饮食的贡献与其他植物资源基本相当。距今5.3—4.3 ka,水稻已超过其他动植物资源,成为美人地遗址人群的主要食物资源。研究揭示了长江下游新石器时代文明化进程与稻作农业发展具有同步性,狩猎采集经济则为该区域文明化进程起到基础支撑作用。

元素分析-稳定同位素比质谱联用仪日常使用及常见故障排除方法

介绍了元素分析-稳定同位素比质谱联用仪的工作原理,总结了该仪器的日常使用技巧,提出了元素峰面积异常、系统检漏、系统堵塞、加热炉环境温度太高、球阀拆洗、离子源清洗等常见故障的排查方法,供仪器设备管理员和分析测试人员参考使用。

基于稳定同位素技术的辽宁浑太河流域水生食物网研究

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。

昆仑山北坡地表水氢氧稳定同位素空间分布特征

氢氧稳定同位素作为示踪剂被广泛用于水文循环过程研究。地表水是水循环的重要组成部分,是区域水汽来源和现代水文过程分析的有效载体。基于新疆第三次科学考察,于2018年8月至2023年8月在昆仑山北坡采集了地表水样本并测量其氢氧稳定同位素数据,同时汇编了区域以往的地表水同位素数据,分析了昆仑山北坡地表水氢氧稳定同位素的空间分布特征。结果表明:(1)昆仑山北坡地表水同位素值呈现出西低东高的空间变化特征,区域地表水线为δ^(2)H=5.98×δ^(18)O-6.86(R^(2)=0.65,n=141)。(2)对比昆仑山北坡地表水和降水氢氧稳定同位素值发现地表水同位素平均值普遍低于加权降水同位素值。(3)昆仑山北坡地表水同位素空间格局受到西风携带的外来水汽和局地再循环水汽共同影响,此外蒸发也会改变区域地表水同位素值。

基于稳定同位素技术的洈水水库鱼类群落营养结构

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(δ^(13)C)、氮(δ^(15)N)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。

岩溶洞穴滴水氢氧稳定同位素时空变化特征及其指示意义

为探究麻黄洞滴水δD、δ^(18)O时空变化特征及其指示意义,本文对双河洞系一级支洞麻黄洞中4个滴水点进行系统监测分析,4个监测点分为2个Ⅰ类(低流量点)和2个Ⅱ类(高流量点)。研究得出:(1)洞穴滴水δD、δ^(18)O值表现出旱季高、雨季低的变化特征。(2)低流量滴水点的δ^(18)O及离子的变化均较小,对外界气候的响应较小;高流量点中又有渗滤流和包气带流之分,渗滤流滴水点对外界气候无明显响应,推断其有稳定的含水层补给;包气带流滴水点δ^(18)O值与气温、降雨量的相关性最大,能很好地响应气候的变化。本研究通过阐述麻黄洞滴水δD、δ^(18)O时空变化特征及其水化学特征,以期对洞穴沉积物古气候重建提供参考依据。

基于多元素和稳定同位素技术的桃产地溯源

目的研究利用桃中多元素和稳定同位素地域特征进行产地溯源的可行性。方法应用电感耦合等离子体质谱和稳定同位素比质谱技术,测试桃样品中54种元素和碳(^(13)C/^(12)C)、氮(^(15)N/^(14)N)、氢(^(2)H/^(1)H)、氧(^(18)O/^(16)O)4种稳定同位素比值,分析不同产地桃的特征指标,采用逐步判别分析,建立产地判别模型,开展平谷、顺平和丹东桃产地溯源。结果不同产地桃中碳和氧同位素比值差异显著(P<0.05),Na、Mg、Al、K、Mn、Cu、Zn、Rb、Sr、Cd和Ba 11种元素含量差异显著(P<0.05)。筛选C、H、O、Mg、Al、K、Fe、Cu、Zn、Cd10项指标建立产地判别模型,进行原始回代检验和留一交叉检验,判别准确率均为100%。结论研究表明,同时利用桃中多元素含量和稳定同位素比值特征指标建立产地判别模型,能够区分不同产地的桃,为桃产地溯源的可行性提供方法依据。

基于瓜籽稳定同位素与多元素分析的甜瓜产地溯源研究

目的探索一种基于瓜籽稳定同位素及多元素分析的甜瓜产地溯源新策略,克服高糖甜瓜样本冻干预处理困难的难题,提升甜瓜溯源的可操作性与稳定性。方法采集新疆、广西、海南3个省份58个甜瓜样本,并测定其瓜籽的碳、氮、氢、氧稳定同位素比率与16种矿物元素含量。首先,利用单因素方差分析比较不同省份甜瓜样本的区域差异。并进一步通过构建瓜籽稳定同位素及元素特征的线性判别分析模型区分不同产地的样本。结果单因素方差比较证实甜瓜的4种稳定同位素比率与部分元素含量特征在不同产地间具有显著的差异(P<0.05),线性判别分析模型实现3个省份甜瓜样本的准确判别,整体留一法交叉验证准确度高达96.5%。结论该策略能够有效地区分新疆甜瓜与其他省份的甜瓜,有望作为保护新疆甜瓜品牌信誉,确保新疆甜瓜产业健康发展的有用工具。

鄱阳湖湿地碟形湖-河流水稳定同位素变化特征及其指示意义

为深入认识鄱阳湖湿地区域水循环过程,于2019年112月在鄱阳湖国家级自然保护区对降水、河流水、主要碟形湖水进行系统采集,综合分析碟形湖-河流水稳定同位素的动态变化特征及其指示意义。结果表明,鄱阳湖湿地修河和赣江的同位素组成具有明显的季节性变化规律,4月河水同位素最为富集,57月逐渐贫化,之后呈现出不断富集的变化趋势,整体上与降水同位素的时间变化特性相似。在空间分布上,各段河水的同位素组成均具有相对稳定的沿程分布特征,赣江在修河汇入点上、下游的同位素特性在大多数月份没有呈现出明显变化。碟形湖水同位素的年内变化范围比河水大,并且相对富集。主要碟形湖水的δ2 H-δ18 O关系接近当地大气降水线,具有更小的蒸发线斜率以及系统性偏离的特征,反映碟形湖主要受到当地降水补给,经历了一定程度的蒸发作用。基于指数模型方法估算修河和赣江水体的平均滞留时间(mean residence time,MRT)分别为1.54和0.81年,赣江较短的MRT表明鄱阳湖流域具有不同水体组分相互快速转化的水力条件,修河上游柘林水库的调蓄作用导致其MRT明显大于赣江。通过假定碟形湖水的蒸发过程遵循瑞利分馏模型,全年的同位素监测结果揭示蚌湖、沙湖、大湖池的年平均蒸发损失量分别为15.5%、15.0%、14.1%,不同碟形湖之间蒸发程度的差异可能与地形、植被和水动力条件等因素的综合影响有关。

青藏高原不同水体氢氧稳定同位素特征

为揭示青藏高原区域水文循环机制和促进水资源合理利用,基于氢氧稳定同位素技术分析不同水体氢氧稳定同位素特征和转化关系,应用端元混合径流分割模型和IsoSource软件进行流域水源解析。结果表明:区域大气降水δ(^(18)O)值2—5月上升、5—10月下降;氘盈余值冬季高夏季低;δ(^(18)O)在青藏高原北部地区表现出“逆海拔效应”,区域内其他地区“海拔效应”明显。河水、湖水、地下水的平均蒸发损失量分别为20.8%、30.9%、23.6%。河水氢氧稳定同位素的沿程变化受补给水源和蒸发作用影响,降水补给使得河水δ(^(18)O)减小,重同位素相对富集的地下水补给导致河水δ(^(18)O)增大,蒸发作用使得河水δ(^(18)O)增大,蒸发效应使得湖水重同位素富集,湖水注入河道后导致河水δ(^(18)O)增大。降水是拉萨河流域的最主要补给水源,而对于疏勒河流域的补给水源来说,降水和地下水平均贡献率相近,岷江流域则以地下水补给居多。那曲河流域下游受错那湖调节,随着沿程距离的增加,湖水补给贡献率呈下降趋势。

浙江省不同地理尺度有机茶稳定同位素特征差异分析

为探究浙江省有机茶稳定同位素特征差异,本研究收集了来自浙江省52个有机茶企业生产的72份具有代表性的样品,采用元素分析-稳定同位素比率质谱仪测定有机茶中稳定同位素比值(δ^(15)N、δ^(13)C、δ^(2)H、δ^(18)O值),研究不同茶类间的稳定同位素差异,并从3个地理尺度对浙江省有机茶稳定同位素特征进行分析。结果表明,浙江省有机绿茶和有机红茶的稳定同位素比值无显著差异。浙江省有机茶δ^(15)N值范围为-2.4‰~6.7‰,平均值为2.0‰,在地市尺度上无显著差异;在区域尺度上,浙南地区有机茶δ^(15)N显著高于浙北地区;在全国尺度上,浙江省有机茶δ^(15)N显著高于全国其他产区。浙江省有机茶δ^(13)C、δ^(2)H、δ^(18)O平均值分别为-27.2‰、-47.9‰、26.3‰,部分地市间存在地域差异,浙南地区和浙北地区有机茶的3种稳定同位素比值均无显著差异。本研究为浙江省有机茶稳定同位素数据库建立及特征识别提供了科学依据。

鄱阳湖典型洲滩湿地植物水碳稳定同位素与内在水分利用效率变化特征

在极端水文事件频发和人类活动影响加剧的背景下,鄱阳湖水文情势的异常变动给洲滩湿地植物带来了一系列影响。为进一步了解鄱阳湖湿地植物水分利用来源和内在水分利用效率(iWUE)的季节变化规律,揭示优势植物在生长过程中对不同水分变化的适应策略,于2020年12月-2021年5月在鄱阳湖国家级自然保护区蚌湖和修河之间的典型洲滩湿地上设置监测断面,对灰化苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)植物样品及其潜在水源样品进行系统采集,测定并分析了水、碳稳定同位素的动态变化特征和指示意义。结果表明,典型洲滩湿地苔草和南荻植物茎水的氢、氧稳定同位素组成没有表现出明显差异,从冬季至春季,植物茎水的δ^(18)O值总体上均呈现波动富集的变化趋势。苔草在春季生长期iWUE没有表现出明显变化,而南荻在萌发时期iWUE最低,之后的生长期iWUE具有显著的增长趋势。在各潜在水源当中,植物茎水的同位素组成与土层中的重力水最为相近,其次为与根系分布联系密切的土壤水。在春季降水频繁时,来源于降水且埋深较浅的重力水可能是植物利用的主要水源,而在枯水期重力水埋深较深时,植物采取降水和土壤水的混合利用模式应对水分胁迫。植物叶片有机质的δ^(18)O值分析发现,苔草在萌发生长期i WUE的变化与光合作用能力相关的因素有关,南荻iWUE的变化主要受气孔导度变化的影响。

基于碳、氮稳定同位素分析的三角湖鱼类营养结构研究

为了解武汉地区三角湖生态系统营养结构特征,本研究应用碳、氮稳定同位素技术分析了鱼类的δ^(13)C值和δ^(15)N值组成、营养级和营养结构特征及其季节变化规律。结果显示,三角湖鱼类δ^(13)C、δ^(15)N均值分别为-26.16‰±1.33‰、13.19‰±1.97‰,平均营养级为3.05±0.64。鱼类δ^(13)C值无显著季节差异,秋季鱼类δ^(15)N值(11.33‰±2.02‰)与夏季(13.67‰±1.24‰)、冬季(14.46‰±1.36‰)差异显著。不同食性鱼类营养级存在差异,肉食性鱼类>杂食性鱼类>浮游生物食性鱼类。三角湖鱼类群落的营养结构存在季节差异,秋季鱼类基础食物来源(CR)、鱼类群落营养长度(NR)、生态位总空间(TA)、核心生态位空间(SEAc)均为最大,说明秋季鱼类食物来源多样性高,春季NR、TA、SEAc值均为最小,说明春季鱼类食物来源多样性低,鱼类之间竞争相对较大。三角湖杂食性鱼类较多,建议通过投放一些浮游生物食性鱼类及肉食性鱼类优化鱼类群落营养结构。