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。

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。