^(13)C标记技术在土壤和植物营养研究中的应用

过去研究有机物在土壤中的周转通常采用14 C标记技术 ,但由于人们对其放射性的关注 ,进入 80年代以来研究者趋于使用稳定性同位素13C标记技术。虽然13C标记技术相对来说还较年轻 ,但从已有有限的研究资料来看其优越性已经显示出来。一是在一定的条件下可以利用自然丰度分异较大的天然材料作为标记材料 ,既可以省去标记的时间和费用 ,又可以做到真正的“原位”研究 ;二是利用13C和15N加富标记技术 ,结合核磁共振测定 ,不仅可以研究有机物分解的动态变化 ,还可以追踪有机物在周转过程中C、N组分化学结构的变化 ,能为揭示土壤养分循环和腐殖质形成机理提供更多的信息。本文根据已收集到的部分资料 ,对13C标记技术在土壤和植物营养中的应用情况作一简要综述 ,并在此基础上讨论了13C加富标记技术在研究植物光合作用、光合产物的去向以及标记秸杆在土壤中的分解等方面的应用及其注意点 。

应用脉冲标记法对杉木富集^(13)C技术的初步研究

通过盆栽试验对杉木幼苗进行13C同位素标记,并对杉木不同器官光合产物的分配进行研究,为木本植物的同位素标记与光合分配研究提供参考依据。结果表明,未标记杉木针叶、枝干的δ13C值随时间呈下降趋势,根呈现先下降后上升的趋势;标记后,杉木各器官δ13C值随时间呈现明显上升,达到高点后有一定下降。光合碳分配到杉木不同器官间的Atom%13C存在差异,大致呈现出当年生针叶最大,一年生针叶最小,根、枝干居中。13C标记使杉木针叶、枝干、根的δ13C由-25.185‰、-24.689‰、-25.326‰升为116.737‰、106.800‰、124.080‰。经过13C标记可获得富集13C的木本植物材料,可为研究土壤碳组分周转提供试验材料。

^(13)C稳定同位素在陆地生态系统植物-微生物-土壤碳循环中的应用

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C循环研究中被广泛应用,为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO_(2)通量变化等特性提供重要技术支撑。本研究首先介绍^(13)C稳定同位素的发展和标记方法,主要有^(13)C脉冲(单次与多次)标记、^(13)C连续标记、借助C_(4)土壤种植C_(3)植物确定^(13)C丰度以及不改变植被条件鉴定自然^(13)C丰度等。其次总结该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用:主要包括^(13)C同位素标记在植物-土壤系统C分配,^(13)C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用;在土壤微生物方面,概述^(13)C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。接着总结^(13)C稳定同位素方法的缺点,即^(13)C样品检测价格昂贵、由于^(13)C分馏作用影响^(13)C丰度检测不准确及^(13)C标记与微生物标志物技术结合对^(13)C标记丰度要求较高等。最后,对未来^(13)C同位素示踪技术研究提出展望:在理论上,需探究^(13)C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化和固持的作用机制和影响机制,构建统计与验证模型;在应用上,应注重交叉学科的运用,将地理信息系统、遥感等地学技术与^(13)C稳定同位素相结合,从更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环研究。