抽穗后干旱复水对双季杂交晚稻产量形成和叶片δ13^C及内源激素水平的影响

为探明生育后期干旱复水对双季杂交晚稻不同产量潜力品种产量的影响及其形成的生理机制,选择超级稻品种五丰优T025和对照品种金优207,于抽穗后进行干旱8d复水处理,分析了2个品种结实和产量、干旱前后倒二叶稳定碳同位素组成(δ13C)及内源激素含量的差异性。结果表明,干旱复水处理下2个品种水稻的结实率、千粒重及单株产量较对照(保持水层)表现出不同程度下降。其中,结实率五丰优T025和金优207分别下降12.07%和7.67%,千粒重下降5.23%和9.09%,单株产量下降13.54%和27.14%,差异均达显著或极显著水平,未发现产量补偿效应。抽穗后干旱处理下倒二叶δ13C值,五丰优T025大幅上升,复水后呈现出先下降,至第6天又开始上升的特点,金优207则大幅下降,复水后呈现先上升后下降再上升的特点,五丰优T025较金优207干旱复水处理与对照之间的差距更大。总体上,对照条件下,抽穗至其后20d,随生育推进,2个品种倒二叶内源ABA和GA3含量呈上升而IAA含量则下降趋势,ZR表现出先上升再下降特点。干旱处理下2个品种表现为ABA含量上升,复水后呈先下降后上升特点,五丰优T025较金优207处理与对照之间差距更大;干旱复水处理条件下:2个品种IAA含量均下降,五丰优T025处理与对照间的差距明显小于金优207;五丰优T025 GA3含量表现出先上升后下降再上升,金优207表现出干旱处理结束日急剧下降至最低点,复水后缓慢上升特点;2个品种ZR含量呈现出先上升至最高值再下降特点,五丰优T025较金优207处理与对照之间差距更小。抽穗后干旱处理将启动稻株体内抗衰老机制,复水后将在一定程度一定时间内激活稻株体内生长促进因子并抑制生长抑制因子,但其效果十分有限。

退化喀斯特森林植被自然恢复中土壤有机碳δ^(13)C值特征

采用空间代替时间与稳定性碳同位素技术相结合的方法,研究了茂兰喀斯特森林自然恢复中土壤有机碳(SOC)δ13C值特征。结果表明:整体上SOCδ13C值随恢复进展0~20 cm土层(-25.72‰^-19.91‰)趋正、>20 cm土层(-23.76‰^-18.13‰)先趋正后趋负。随土层加深除草灌、灌乔外其他阶段均趋正,草灌阶段上层土与乔木、顶极阶段底层土SOC为C4碳,SOCδ13C值变化受地带性和喀斯特环境的双重影响。群落优势种凋落叶δ13C值(-31.79‰^-16.76‰)随恢复进展趋负,说明生境日益改善,其与0~20cm土层SOCδ13C值呈极显著正相关(R2>0.96,p<0.01)、而与>20 cm土层极不相关,说明0~20 cm土层主要为新碳;SOC周转速率随恢复进展递增、随土层加深递减,土壤生化反应具较强表聚性;SOCδ13C值与土壤可矿化碳、易氧化碳含量呈显著的负相关关系(R2>-0.50,p<0.05),与微生物生物量碳具有一定的负相关关系(R2=-0.389),SOCδ13C值在一定程度上可以指示SOC的活性;喀斯特森林自然恢复是复杂多变、多途径的统一,其中C4植物在恢复中具有重要意义;碳同位素方法与"空间代替时间"方法相结合能较好地重现喀斯特植被更替的历史。

用δ^(13)C值研究土壤有机质周转的方法及其评价

介绍了用δ13C值研究土壤有机质周转的原理、方法和应用实例 ,讨论了不同条件下植物和土壤有机质的δ13C值 ,并对此方法进行了评价。

不同生态区烤烟δ^(13)C值与光合色素及化学成分的关系

为研究不同生态区烟叶香气风格形成的生态原因,选云南、福建和河南3个不同生态烟区大田种植烤烟‘K326’,各地的取样时段,为各地移栽后70天,采集烤烟第7叶位叶片,此后每间隔12天,依次取第10、13和16 4个不同叶位生理成熟叶片,对3地烟叶的δ13C值与光合色素和化学成分的动态变化进行研究。结果表明:3地烟叶δ13C值、叶绿素a、b、类胡萝卜素含量及叶绿素总量均呈负相关。福建和云南烟叶的δ13C值与叶绿素a和叶绿素总量负相关均达显著水平(P<0.05)。河南烟叶的δ13C值与叶绿素/类胡萝卜素比值、叶绿素a/b比值呈弱正相关,而福建和云南的δ13C值则与叶绿素/类胡萝卜素比值呈正相关,与叶绿素a/b比值呈负相关。福建和云南相同叶位叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量及除第13叶位外的类胡萝卜素含量间均没有显著差异(P>0.05)。δ13C均值与化学成分中的烟碱、总氮和钾呈正相关,与总糖、还原糖和氯呈弱负相关。分别对3地的烟叶化学成分进行直观比较,河南的总糖、还原糖、总氮及钾与福建、云南的差异明显,而福建和云南间则差异不明显。以δ13C值比较,河南的值最小,4个不同叶位的平均值仅为-29.67‰,与福建的-26.32‰、云南的-25.6‰相比差异显著,而福建和云南间其值差异仍不显著。总体来看,3地烟叶δ13C值地区间存在的差异,不但与光合色素含量变化规律大致相同,还与化学成分有相似的趋势。3地烟区δ13C值与光合色素和化学成分在地域间表现存在的趋同或差异,为以烟叶δ13C值作为判定不同生态区烟叶香气风格形成的阈值提供了思路。

瓦里关山大气CO_2及其δ^(13)C本底变化

利用 1991— 2 0 0 1年期间实测资料 ,分析了瓦里关全球基准站大气CO2 及其δ13 C本底特征 ,并探讨了与源汇过程的关系 .结果表明 ,瓦里关大气CO2 及其δ13 C本底变化主要反映了北半球中高纬度大陆自然生态系统源汇的周期性季节特征 ,而海洋的作用相对较弱 ;大气CO2 及其δ13 C本底浓度范围与所处纬度带平均状况基本吻合 ,年平均值以及年际间涨落与全球水平的一致性反映出化石燃料燃烧等人为排放对大气圈的全球性影响 ;瓦里关站提供的主要温室气体本底观测资料 ,既能体现亚洲内陆地域特点又具有全球代表性 ,配合以其它相关资料 ,还可进一步揭示中国内陆高原大气CO2 及其δ13 C本底特征的成因 .

密云山区油松树轮δ^(13)C对气温和降水量变化的响应

【目的】探究北京市密云山区油松树轮δ^(13)C对气温和降水量变化的响应,重建1947—2014年密云山区气候资料,以期为揭示该地区的气候变化规律提供依据。【方法】测定密云山区红门川流域油松树轮δ^(13)C值,建立1947—2014年的树轮δ^(13)C序列,并剔除序列值中受大气CO_2碳同位素值影响产生的下降趋势,之后获得油松树轮δ^(13)C去趋势序列(DS),然后结合当地气象站资料分析油松树轮δ^(13)C值对降水和气温变化的响应,构建δ^(13)C与降水和气温的关系方程,进而重建1947—2014年的降水和气温资料。【结果】1947—2014年,密云山区油松树轮δ^(13)C呈下降趋势,其中,1995—2014年波动较大,剔除大气CO_2背景值的DS序列呈现二次曲线的走势,拐点出现在1980年附近;油松树轮δ^(13)C值DS序列与7月平均气温等极显著正相关(r=0.719 7,P<0.01),利用回归方法重建1947—2014年密云山区7月份平均气温,平均值为25.67℃,重建曲线显示该地区气温呈先下降后上升趋势;油松树轮δ^(13)C值DS序列与夏季降水量极显著负相关(r=-0.696 7,P<0.01),利用回归方法重建了1947—2014年密云山区夏季降水量,平均值为450.3 mm,自1980年以后,降水量年际变化出现较大波动,并且下降趋势明显。【结论】油松树轮δ^(13)C对7月份气温和夏季降水量响应极为显著;1947—2014年密云山区气候变化呈现波动性变暖变干趋势。

西藏昌都崩勒溶洞石笋7ka BP以来高分辨δ^(18)O、δ^(13)C记录的气候变化

通过对青藏高原崩勒溶洞石笋进行高精度的230 Th测年和C、O同位素分析,建立了中全新世7ka BP以来西藏昌都地区高分辨率的古气候变化记录。石笋C、O同位素记录揭示出,西藏昌都地区中全新世(约7ka BP)以来的气候演化大致可分为3个气候阶段:7000~4500aBP为暖期阶段,气候总体处于高温暖湿,伴随缓慢降温;4500~2300aBP为降温期阶段,出现持续降温,气候变得干旱;2300aBP至今为升温期阶段,气温及降水均出现波动上升。石笋C、O同位素记录的研究结果表明,中全新世以来研究区存在高温暖湿、快速降温干旱以及后期气候强烈震荡升温的气候过程。通过与董歌洞石笋同位素记录对比表明,崩勒溶洞石笋δ18 O同位素曲线变化的斜率、震荡幅度都要明显高于董歌洞石笋记录,揭示出青藏高原东部季风区的气候波动与全球性冷暖变化具有一致性,但高原石笋同位素记录对气候变化更加敏感。昌都石笋同位素反映的气候变化趋势与低纬地区夏季太阳辐射强度变化正相关,表明太阳辐射强度变化是高原季风影响区气候变化的重要驱动因素。

民勤4种主要灌木植物δ13C季节变化及与气象因子的关系

对民勤4种主要灌木植物叶片/同化枝δ13 C测定,研究不同荒漠灌木植物叶片/同化枝δ13 C差异及其季节变化,并探讨植物叶片/同化枝δ13 C与气象因子之间的关系。结果表明:1)4种灌木植物叶片/同化枝δ13 C值不同月份之间存在极显著差异(P<0.01),除梭梭外,其他3种植物δ13 C值生长初期(5月)>生长中后期(6-10月)。4种灌木植物叶片/同化枝δ13 C值种间差异在5-10月都达到极显著水平(P<0.01),沙拐枣>梭梭>柠条锦鸡儿>白刺。2)4种主要灌木植物叶片/同化枝δ13 C值受到物种、月份、物种×月份的影响,均达到极显著水平(P<0.01),但受物种的影响最大。3)4种灌木植物叶片/同化枝δ13 C值与气象因子的关系因其物种而异;影响梭梭、沙拐枣、白刺、柠条锦鸡儿叶片/同化枝δ13 C值的主要气象因子分别是平均气温、相对湿度、蒸发量。

模拟增温对高寒草甸植物叶片碳氮及其同位素δ^(13)C和δ^(15)N含量的影响

基于国际冻原计划(ITEX)模拟增温效应对植物影响的研究方法,以高寒矮嵩草草甸4种植物(矮嵩草、垂穗披碱草、棘豆、麻花艽)为实验材料,设置大(OTC1)和小(OTC2)两类增温小室,测定了其叶片碳氮及其稳定性碳同位素(δ^(13)C、δ^(15)N)等指标在增温3年后的变化。结果表明:除矮嵩草在较小增温小室(OTC2)中C/N比值比对照降低了14.1%,其它物种C/N在两个增温处理下都有所增加,但差异均不显著(P>0.05)。4种植物叶片δ^(13)C值在-24.12‰^-28.34‰之间,矮嵩草叶片δ^(13)C值随增温而升高,棘豆、麻花艽随增温而降低,且矮嵩草在OTC2的δ^(13)C值变化达到显著水平(P<0.05)。矮嵩草和麻花艽的叶片δ^(15)N值在OTC1和OTC2中均比对照增加,且麻花艽增加较显著(P<0.05)。垂穗披碱草在OTC1和OTC2的叶片δ^(15)N值比对照分别减少18.7%和26.9%,差异都不显著(P>0.05);棘豆叶片δ^(15)N值在OTC2内比对照低11.0%(P>0.05),在OTC1的内比对照高2.8%(P>0.05)。可见,高寒矮嵩草草甸不同功能群植物物种碳氮含量及稳定性碳氮同位素含量对短期增温有不同的响应模式和规律。

樟子松树轮δ^(13)C对气候因子响应的方位差异

对大兴安岭北部3株樟子松树轮进行δ13C测定,分析树轮δ13C对气候因子响应的方位差异以及不同采样方位数和方位组合方式对整轮代表性的差异。结果表明:樟子松树轮不同方位δ13C的均值序列对大区域气候环境因子的响应是一致的;树轮不同方位的δ13C序列多数呈正相关,少量呈负相关,其中相关系数达到显著性水平的序列多数呈对称分布;树轮不同方位δ13C序列提取气候因子的能力和程度存在较大差异;当无法整轮周向取样时,选取3～4个方位采样既经济高效又能较完整地提取样本的δ13C变化信息;在方位组合上,应尽量避免各孔向间呈180°夹角。

烤烟δ^(13)C值及碳氮代谢对增强UV-B辐射的响应

为研究增强UV-B辐射对烤烟叶位δ13C值、碳氮代谢及烟叶化学成分的影响,以烤烟品种‘K326’为试验材料,在云南省玉溪市红塔区赵桅试验基地(24°18′N,102°29′E,海拔1645 m)进行大田增强UVB辐射强度试验。研究了增强不同UV-B辐射强度处理对烤烟13和16叶位烟叶δ13C值、碳氮代谢和化学成分的影响。结果表明:13叶位不同处理δ13C值的变化范围在-26.77‰^-25.16‰,16叶位δ13C值变化范围在-26.00‰^-24.99‰。自然环境条件下UV-B辐射实测值和烟叶δ13C值变化趋势,表现为随UV-B辐射增强烟叶δ13C值减小。其中T1总碳含量明显减小,其余处理总碳含量变化不大,说明适当增强的UV-B辐射对烟叶的总碳含量积累有利。而全氮含量表现为随紫外辐射的增强,其含量增加的趋势,尤以T2处理全氮含量增加最明显,即UV-B辐射与全氮呈显著正相关(P<0.05),与碳氮比呈显著负相关(P<0.05)。对2个叶位化学成分进行评分,得分情况为T2>T1>T3>CK,总体评价T2处理的化学成分协调性最好。相关分析结果亦表明,UV-B辐射与烟碱、全氮、钾呈正相关,与总糖、还原糖、氯呈负相关,其中与还原糖呈显著负相关(P<0.05)。

具有动态稀释功能的EA-IRMS联机系统在δ^(13)C和δ^(15)N测定中的应用

自然界的样品中C、N元素含量或C/N变化极大,以往的元素分析-稳定同位素比值质谱仪(EAIRMS)大多采用固定比例稀释样品气,不仅需要预先了解样品中元素含量及C/N等信息,还需要精确控制取样量。为了提高样品分析效率,本实验初步建立了具有动态稀释功能的EA-IRMS联机系统,快速分析有机碳、总氮稳定同位素比值(δ^(13) C和δ^(15) N)。结果表明,该联机系统与传统的固定比例稀释方法的δ^(13) C和δ^(15) N测定结果一致性较好(p>0.05)。对于C/N差异较大或难以精确称重的9种样品,该联机系统的δ^(13) C和δ^(15) N测定结果具有良好的重复性。通过动态稀释,δ^(13) C和δ^(15) N的测定精度分别为0.07‰～0.32‰和0.05‰～0.27‰。该联机系统在不同时间(间隔45天)的测定结果再现性良好(p>0.05),δ^(13) C和δ^(15) N的测定偏差分别小于0.2‰和0.3‰。结合动态稀释功能的EA-IRMS,无需精确控制样品质量,省时、省力,具有一定的应用前景。

多元素含量和δ^(13)C值对食醋标签标识真实性的初步探索研究

研究建立电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)直接进样测定食醋中Cd,Cr,Cu,Mn,Zn,Sr,K,Na,Ca,Mg,Fe 11种元素含量的方法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)直接进样测定I元素含量的测定方法,并验证了直接进样方式下测定结果的准确性。采用ICP-OES、ICP-MS、稳定同位素比率质谱(IRMS)对食醋及原料中K,Na,Ca,Mg,Fe,Al,As,Cd,Cr,Cu,Mn,Zn,Sr,Ni,Pb,I 16种元素和δ13C值进行测定,通过系统的统计学方法对测定结果进行分析。发现原料大米中不同元素含量的差别无法传递给相应的食醋;原料焦糖色中元素的含量差异很大。针对于食醋成品:Mn和生产原料中的红曲、麸皮相关;Na的主要来源是外源添加的食用盐或含钠添加剂;K,Mg受原料大米和生产工艺的双重影响;Sr和Zn两元素或可成为产地溯源的辅助依据;δ13C值的变化与葡萄糖及焦糖色有关,但均在C3植物的δ13C值区间内。以上研究结果尚不能对食醋的真实性进行判别,仍需进一步深入研究。

海南岛万泉河口沉积物有机碳、氮同位素的特征及其环境意义

对海南岛万泉河口沙美内海柱样K3和K4沉积物进行生物地球化学指标总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)的分析,以及210Pb定年了解其近代变化特征,追踪沉积物有机质来源的变化,提取沉积环境演变及人类活动的信息。K3中TOC的变化介于0.51%~1.12%,K4变化介于0.43%~1.49%,而其随时间的变化反映了流域内人类活动的历史。17世纪TOC含量明显增加记录了明末清初开始流域内广泛种植农作物的活动,19世纪以来TOC含量逐渐增加,至现代达最高值,对应了工业革命以来人类活动的增强。K3和K4的δ13C值变化分别在-24.38‰^-21.02‰之间和-24.74‰^-20.17‰之间,δ15N值变化分别在2.20‰~4.62‰之间和2.39‰~5.02‰之间,映证了本区沉积物有机质是陆源物质和海洋物质混合的特点。明末清初开始流域内广泛种植玉米等农作物造成δ13C值增加和δ15N值减少;自19世纪以来至现在,该区的经济活动增加,人口的持续增长,尤其是近50年来化肥农药的大量使用,造成陆源输入的有机碳含量大幅增加,使δ13C值减少和δ15N比值增加。δ13C值自19世纪以来就逐渐变轻,说明陆源和海洋有机碳的比例发生了变化,较轻的陆源有机碳比例相对增加,较重的海洋有机碳比例相对减少,反映了玉带滩沙坝的增长、沙美内海封闭、海水交换作用减少的状况。C/N比值分别从底部的16.19和17.36到顶部减小为11左右,自19世纪以来呈明显减小的趋势也反映了沙美内海泻湖自生的藻类有机质供应越来越多,也说明了其逐渐封闭、水动力条件越来越弱,与外海的交换作用逐渐减少的状况。

新疆多岗墓地出土人骨的碳氮稳定同位素分析

拜城多岗墓地是新疆西部发现的墓葬数量较多的墓葬群之一,墓葬情况复杂,葬俗葬式多样,是早期铁器时代的研究资料。本文对于采集到的该墓地41具人骨进行碳氮稳定同位素分析,探讨多岗居民的饮食状况;并结合墓葬类型、随葬品种类,男女性别以及考古学分期等对不同条件人们的食物差别进行考察,为该区域早期铁器时代居民的饮食结构研究提供依据。分析结果显示,多岗居民δ15N平均值为12.56‰,表明食物中有较多的肉类;而δ13C分析平均值为-14.77‰,相应植物类食物中C4类植物为40%左右。参考周边遗址的出土遗存,其C4类植物应为粟或黍。

西沙群岛东岛潟湖沉积物碳、氮元素地球化学特征及其指示的环境变化

根据对西沙群岛东岛潟湖沉积柱样DD-01粒度特征,^(210)Pb年代学,C、N元素地球化学,有机碳同位素(δ^(13)C)以及生物残留组分的分析,探讨了东岛沉积环境的演变。结果显示,沉积柱剖面自下而上可分成4段:(1)34~40cm的沉积层受鸟粪影响较大,TN、TOC含量分别介于0.15%~0.27%及1.78%~2.8%,δ^(13)C值介于-24.86‰^-23.84‰,可见大量鸟粪沉积,植物颖果以及淡水相介形类残体;(2)28~34cm(年代约132aBP)的沉积层中淡水相的介形类以及植物颖果和鸟粪沉积几乎绝迹,海相有孔虫以及海胆刺残体数量激增,TN含量介于0.05%~0.06%,TOC含量在0.4%~1.17%之间,分别降至相对低值;δ^(13)C值变轻,介于-25.95‰^-25.45‰;平均粒径较粗,稳定在1.3Φ左右;TIC含量较高,介于10.95%~11.26%,接近纯净碳酸盐的含量。C、N元素的含量较上下层位均出现了剧烈的变化,这可能受到了海洋沉积动力事件影响,使得东岛的生态环境产生了剧烈的变化;(3)19~28cm深度,TN、TOC出现增加的趋势,沉积物中又重现植物颖果及其残体,此段沉积物更多受到牛粪的影响,δ^(13)C值保持在较轻的水平;(4)19cm(年代约90aBP)处至表层,TN、TOC含量快速波动增长,受到鸟类种群恢复带来的大量鸟粪输入的影响,δ^(13)C的值也出现了变重的趋势。

江北砾岩沉积特征及形成环境研究

采用14C、U系法、ESR等定年技术、基质碳同位素分析等多种手段对江北砾岩沉积特征和成因进行了研究,发现:晚更新世晚期全球总的干冷气候下的相对暖湿期是江北砾岩沉积的的主要时期,而胶结成岩则为相对较晚时期的干冷气候条件下,由于蒸发作用钙过饱和或外来富钙水的加入胶结成岩.

鸭绿江河口西岸潮滩沉积物有机质对流域变化的响应

河流颗粒有机质提供了陆地碳循环的重要信息以及人类活动的记录,通过河口地区沉积物有机质组成,可反映流域变化及海陆间相互作用。2010-2011年分两次于鸭绿江河口西岸潮滩采集柱样4根及表层样23个。对样品进行有机质碳氮总量(TOC、TN)、碳氮同位素(δ13C、δ15 N)及沉积物粒度测试。分析结果表明,由河口向西,有机质受改造程度加深且来源逐渐复杂化,致TOC/TN与δ13C的相关性逐渐降低,δ15 N与沉积物粒度的相关性也随之降低。文中以δ13C为主线探讨沉积物有机质的来源及运移,TOC/TN作为辅助,δ15 N则用于指示生化条件的改变。柱样的δ13 C分布与河流入海输沙密切相关,水库对入海泥沙的拦截,致河口潮滩沉积速率减缓,从而增加了沉积物中海源有机质的含量,δ13C随之增加。潮滩西侧柱样的δ15 N增加指示了生活工业污水的大量排放。此外,表层样δ13C分布的方向性,指示了西水道门口处的快速堆积及潮下带物质的向岸运移,并在西岸潮滩向岸一侧富集。

河-库连续体中溶解性无机碳及其同位素的时空分异特征——以澜沧江云南段为例

河流及水库等水生态系统中的溶解性无机碳(DIC)是全球碳循环与大气、陆地和海洋之间碳相互作用的重要组成部分.以澜沧江云南段上游天然河段及下游梯级水库群形成的连续体为研究对象,分析了河库连续体表层水体中水化学特征、溶解性无机碳浓度及其碳同位素时空分布特征.研究结果表明:河库连续体水体中溶解无机碳(DIC)及其同位素(δ13 C DIC)组成特征总体表现为:DIC浓度丰水期较低,枯水期较高,平均值分别为2.59±0.44和3.30±0.37 mmol/L;δ13 C DIC值丰水期偏负、枯水期偏正,平均值分别为-8.52‰±0.38‰和-6.95‰±0.53‰,与自然河流的季节变化特征相似.水体DIC来源主要包括土壤及水体有机质分解生成的CO 2、碳酸盐风化和水气界面CO 2的交换过程.澜沧江河库连续体中DIC浓度及δ13 C DIC组成的时空异质性特征与流域岩性、土壤生物地球化学过程以及微生物活动强度等均有较大关系.当前,澜沧江梯级水库群建库时间短,梯级联合运行下调度复杂,水文条件多变,梯级水库对河流重要生源要素——碳累积影响方面的“水库效应”还不明显.

稳定同位素比质谱法鉴别茶油中掺杂玉米油研究

采用稳定同位素比质谱法进行茶油中掺杂具有相似化学特征的玉米油的研究。按照一定比例配制玉米油和茶油的混合样品。因为茶油和玉米油两者δ13C值的差异很大,当玉米油在15%以上时,本方法能够明确地判别茶油是否掺假了玉米油,并能对其百分含量做定量计算。该方法准确、稳定、操作简便,为食用荼油的监管工作提供技术支持。