碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望.pdfVIP

植物生态学报 2020, 44 (4): 360–372 DOI: 10.17521/cjpe.2019.0208 Chinese Journal of Plant Ecology 碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研 究中的应用与展望 1* 1,2 1 1,2 1,2 1,2 葛体达 王东东 祝贞科 魏 亮 魏晓梦 吴金水 1 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室, 长沙 410125; 2 中国科学院大学, 北京 100049 摘 要 碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度, 经过几十年的发展, 形成了一系列成熟的标记方法, 在陆地生态系 13C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加(FACE)实 统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前, 自然丰度法、与 验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法; 通过 将长期定位实验和室内模拟实验结合, 量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征, 明确植物光合碳对土壤有机质的来 源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制; 阐明土壤碳动态变化(迁移与转化)和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献, 评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而, 生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素 影响, 碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪, 结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制, 从而构建灵敏、 准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此, 该文以稳定碳同位素为主, 综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方 法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展, 归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究 进展和应用前景, 并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。 关键词 陆地生态系统; 土壤有机质; 碳循环; 碳同位素示踪技术; 稳定碳同位素探针技术 葛体达, 王东东, 祝贞科, 魏亮, 魏晓梦, 吴金水 (2020). 碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望. 植物生态学报, 44, 360–372. DOI: 10.17521/cjpe.2019.0208 Tracing technology of carbon isotope and its applications to studies of carbon cycling in ter- restrial ecosystem 1* 1,2 1 1,2 1,2 1,2 GE Ti-Da , WANG Dong-Dong , ZHU Zhen-Ke , WEI Liang , WEI Xiao-Meng , and WU Jin-Shui 1CAS Key Laboratory of Subtropical Agriculture Ecology, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Science