Natural 13C abundance as a tracer for studies of soil organic matter dynamics

A method for measuring the long- and medium-term turnover of soil organic matter is described. Its principle is based on the variations of 13C natural isotope abundance induced by the repeated cultivations of a plant with a high 13C/12C ratio (C4 photosynthetic pathway) on a soil which has never carried any such plant. The 13C/12C ratio in soil organic matter being about equal to the 13C/12C ratio of plant materials from which it is derived, changing the 13C content of the organic inputs to the soil (by altering vegetation from C3 type into C4 type) is equivalent to a true labelling in situ of the organic matter. Two cases of continuous corn cultivation (Zea mays: δ13C = −12%.) on soils whose initial organic matter average δ13C is −26%. were studied. The quantity of organic carbon originating from corn (that is the quantity which had turned-over since the beginning of continuous cultivation) was estimated using the 13C natural abundance data. After 13 yr, 22% of total organic carbon had turned-over, in the system studied. Particle size fractions coarser than 50μm on the one hand, and finer than 2μm on the other. contained the youngest organic matters. The turnover rate of silt-sized fractions was slower

氮丙啶衍生物的稳定性和固化反应机理的~13C-NMR研究

本文用~(13)C-NMR方法研究了间苯二甲酰二(2-甲基氮丙啶)和癸二酰二(2-甲基氮丙啶)的稳定性和固化反应机理。在常温下,这两种化合物均可缓慢重排为(口恶)唑啉,也可同空气中水发生水解反应。在重排和固化反应过程中,它们的N-CH和N-CH_2键断裂情况是不同的。

青藏高原东部典型高山植物叶片δ13C的季节变化

通过对青藏高原高寒草甸生态系统28种高山植物叶片不同月份稳定碳同位素组成的测定,研究植物δ 13C值在不同季节变化及其与环境之间的关系,试图找出影响δ 13C值变化的关键环境因子.结果表明植物δ13C值在不同月份间有显著性差异(P<0.01),生长初期(6月)δ13C值明显高于生长末期(8月).植物的δ13C值变化主要是由于温度和降水引起的,随温度和降雨量降低而偏重.另外,不同生长期植物叶片的成熟度可能对植物δ13C的变化有一定的贡献.不同种植物稳定性碳同位素值变化差别很大,反应了不同植物对环境变化的不同响应.

小兴安岭过去5000年的泥炭δ^13C记录

小兴安岭植物体中δ13C 不仅受区域湿度变化控制,也受温度变化控制。泥炭纤维素的δ13C 曲线,较好地响应了小兴安岭地区过去5000 年来气候,特别是温度和湿度的演变过程。5. 1～3. 0 ka BP、3. 0 ～1. 8 ka BP、1. 8 kaBP 迄今,小兴安岭经历了3 个千年尺度的气候波动,气候演变过程为温暖湿润→温凉较湿→冷凉较湿。在千年尺度的气候波动上,又叠加着百年尺度的气候变化,在3. 0 kaBP 以来更为显著。相应的,泥炭发育也经历了从富营养、中营养到贫营养阶段。

苔藓新老组织及其根际土壤的碳氮元素含量和同位素组成（δ^13C和δ^15N）对比

对细叶小羽藓（Haplocladium microphyllum）新老组织及其根际土壤的碳氮含量和同位素组成进行了分析,探讨了苔藓衰老过程控制元素和同位素变化的机制以及苔藓对土壤的贡献。同种组织碳氮含量之间的相关性反映了苔藓固碳能力和氮需求的相互联系。新生组织碳氮含量明显高于衰老组织且存在相关性,反映了苔藓衰老过程体内碳氮物质向新生组织迁移的生理特征。两种组织之间同位素组成（δ^13C和δ^15N）没有明显差异,说明组织间的物质迁移没有产生明显的同位素分馏,其原因可能在于细叶小羽藓形态结构简单,体内物质迁移对碳氮同位素组成的影响较小。相反,苔藓组织与根际土壤之间的有机碳/氮信息没有相关性,这可能与苔藓植物长期滞留营养物质、缓慢的分解和成土速度有关,反映了该研究区苔藓层对土壤碳氮累积的贡献较小.

洞穴现代沉积物δ^13C值的生物量效应及机理探讨：以贵州4个洞穴为例

在贵州选择一组植被退化系列的4个洞穴系统（荔波凉风洞、都匀七星洞、镇宁犀牛洞和安顺将军洞）为具体研究对象，对其地表植被生物量、植被和洞穴现代沉积物的δ^13C值进行了对比分析。结果显示洞穴现代沉积物的δ^13C值与生物量有着很强的负相关关系，说明洞穴沉积物的δ^13C值在空间上可能存在生物量效应，与洞穴石笋所揭示的时间序列上的生物量效应相对应。根据已有的数据和认识，推断这种生物量效应主要由地表植被δ^13C值及土壤CO2δ^13C值的微生物作用共同控制：在地表植被生物量较大变化情况下，沉积物δ^13C值的生物量效应主要受植被δ^13C值变化主导；而在地表植被生物量较小变化的情况下，沉积物δ^13C值的生物量效应主要受微生物作用主导，而植被δ^13C值变化的影响相对较弱.

用天然^13C丰度法评估贵州茂兰喀斯特森林区玉米地土壤中有机碳的来源

当森林生态系统转变成农田生态系统时，会把C4植物有机质导入到曾在C3植被下发育的土训中去，使土壤中含有来源不同的土壤有机质，引起碳同位素组成变化。因此，可以利用碳同位素来区分土壤有机质来源，实验结果表明，耕作几十年后原森林土壤有机质的含量仍占有主要地位，来源于原始C3植被的有机碳的比例为66.7％，但容易矿化的、对植物营养有效的有机质含量较低，这与当地的耕作方式有关，需要加强对植物残留物返回土壤工作的管理。

林地变为玉米地后土壤轻质部分有机碳的^13C／^12C比值的变化

为了观察森林生态系统转变为农业生态系统后土壤有机碳的变化，选择贵州喀斯特森林区为研究对象，采集了林地和邻近的玉米地土壤剖面样品，并按土壤密度把土壤样品分级成轻质部分和重质部分。林地和玉米地土壤均为石灰土、玉米地土壤风化相对较强，淋溶严重而贫瘠，并且所返还的植物残留物数量很少。实验结果表明，林地土壤轻质部分的δ＾１３Ｃ值明显低于重质部分，而玉米地土壤轻质部分的δ＾１３Ｃ值明显高于重质部分，说明植物残

贵州花江峡谷区常见乔灌植物叶片δ^13C值对喀斯特石漠化程度的响应

比较典型喀斯特石漠化地区不同等级石漠化类型区植物群落中常见木本植物叶片的δ13C 值,以植物叶片δ13C 值为水分利用效率的指示指标,探讨不同石漠化等级对植物长期水分利用效率的影响。结果显示:各石漠化等级乔灌叶片δ13C 值的范围为- 301280 ‰～ - 251546 ‰,平均值为- 281040 ‰ ±11208 ‰。不同等级石漠化样地上叶片δ13C 值存在显著差异,其中,潜在石漠化样地内叶片δ13C 的平均值显著低于强度、中度、轻度石漠化样地的叶片δ13C 平均值; 而强度、中度及轻度石漠化之间则不存在显著差异。表明荒漠化一旦发生便对植物水分利用效率产生直接影响,而植物生理功能对环境因子改变的适应是敏感、及时的。

喀斯特峡谷区常见植物叶片δ^13C值与环境因子的关系研究

通过对贵州花江峡谷喀斯特石漠化区4种典型石漠化植物群落中11种常见植物种叶片的δ^13C值测定,研究了各植物种对影响植物碳同位素分馏的主要环境因子（土壤储水量、大气相对湿度、光照强度、土壤厚度）的响应,分析了石漠化梯度中不同土层土壤储水量、大气相对湿度、土壤有机质、年均气温、光照强度等环境因子梯度变化与植物叶片δ^13C值的关系。结果表明,大部分物种的δ^13C值对环境因子的变化趋势表现为随环境水分好转呈下降趋势,即水分利用效率下降；也有部分物种呈稳定不变或逆势上升趋势。相关性分析表明,清香木（Pistacia weinmannifolia）、石岩枫（Mallotus repandus）、红背山麻杆（Alchornea trewioides）的主导因子是土层储水量；肾蕨（Nephrolepis cordifolia）、野桐（Mallotus japonicus var。floccosus）的主导因子是土壤厚度；肾蕨、八角枫（Alangium chinense）、构树（Broussonetia papyrifera）的主导因子是光照强度；而广西密花树（Rapanea kwangsiensis）、圆叶乌桕（Sapium rot undifolium）和灰毛浆果楝（Cipadessa cinerascens）则分辨不出主导因子,即环境影响因素更为综合。总体而言,叶片高δ^13C值是对低水分、高光、低资源环境的适应.