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解決方案 | 激光剝蝕-穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜在樹輪碳同位素分析中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2022-07-29       點(diǎn)擊次數(shù):3154

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樹輪常用于研究氣候變化與環(huán)境演變,通過對(duì)其穩(wěn)定同位素的分析,可揭示生態(tài)系統(tǒng)碳—水—氮變化特征及相互作用。樹木在生長發(fā)育中響應(yīng)環(huán)境變化,將環(huán)境信息通過水/空氣/土壤中的碳、氫、氧轉(zhuǎn)化為樹木年輪的同位素比值變化,從而為重建環(huán)境變化提供了一份可靠的“檔案"。
古氣候變化研究載體有樹輪、石筍、海洋/湖泊沉積物和冰芯等。其中樹輪樣本具有兩大優(yōu)勢:1)定年精確,分辨率可以到年;2)樹輪年表的每一部分都可以和其它樹木(年表)重疊搭接,能夠獲取平均值。
穩(wěn)定碳同位素:氣孔導(dǎo)度、光合速率
氧氫同位素:溫度、葉片蒸騰作用

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樹輪是檢查植物生理和代謝過程變化以及應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)的關(guān)鍵工具。芬蘭自然資源研究所研究團(tuán)隊(duì),對(duì)位于西伯利亞凍土層上的森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究。選取了兩個(gè)地點(diǎn)(夏季土壤融化深度不同,對(duì)樹輪生長有很大影響)的處于生長季節(jié)的落葉松針葉樹輪樣本進(jìn)行同位素質(zhì)譜分析,并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)落葉松葉片水平光合作用產(chǎn)物及下游代謝過程的同位素分餾進(jìn)行研究。




分析方法

 葉片中糖類13C分析:LC-IRMS(液相色譜-穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜)分析,蔗糖、葡萄糖和果糖

 樹輪中13C分析:LA-IRMS(激光剝蝕-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜,Sercon)







木芯的制備

• 樹輪樣品放入裝有乙醇的索氏裝置中 3 天,去除樹脂;

• 水中煮沸 6 小時(shí),每小時(shí)更換一次,以*去除溶劑;

• 40°C 烘箱中干燥 2 天;

• 切片機(jī)處理以獲得用于 LA-IRMS 分析的光滑、均勻的樣品表面。







激光剝蝕采樣

• 直徑為 40 μm 的光斑(分辨率)的激光進(jìn)行聯(lián)系采樣;

• 700 °C 下將剝蝕的木粉在 Cr2O3 條件下燃燒轉(zhuǎn)化為 CO2

• 進(jìn)入氣相色譜和同位素質(zhì)譜分析。



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考察了兩個(gè)不同年份葉片中蔗糖、葡萄糖和果糖中的 δ13C與樹輪13C的相關(guān)性,闡明了樹輪13C 富集的原因。其中發(fā)現(xiàn)蔗糖對(duì)樹輪中13C 積累的貢獻(xiàn)率最大。蔗糖和樹輪 δ13C 記錄的季節(jié)性趨勢非常相似,前一年形成的“舊"光合產(chǎn)物在樹輪有機(jī)碳的形成中占比較小。

另外研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn):盡管環(huán)境條件和樹木生長存在明顯差異,但兩個(gè)研究地點(diǎn)的 δ13C 結(jié)果趨勢非常相似。


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