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氮稳定性同位素的应用

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2018-07-05 10:43:00【

 氮稳定同位素没有放射性,在标记物合成及处理都比较简单,不衰变,不辐射分解,不污染环境,不需采取防护措施,没有毒性。主要有14N和15N两种氮稳定同位素。大气氮气中14N和15N的相对丰度分别为99.64%和0.36%,15N/14N的比值为0.003613。 

 
一、氮稳定性同位素技术在动物生态学方面的应用 
 
1.生态系统各生物种属所处的营养位置及营养结构 
  生物的稳定氮同位素的组成在用于确定生态系统中各生物种属的营养位置方面的应用已得到公认。生物中δ15N值受食物源和生物的新陈代谢两方面的因素影响。生物的新陈代谢会引起同位素的分馏,使δ15N同位素在生物体内进一步富集,这样逐级富集重同位素从而实现了不同营养级间同位素的富集作用。
 
2.氮稳定同位素在动物食性分析中的应用 
  研究发现,动物体内的稳定同位素组成和其所摄食的食物中的稳定同位素组成相对应。食物中的碳、氮稳定同位素组成发生变化时,动物体内的碳、氮稳定同位素组成也发生相应的变化。因此,通过对动物体内不同组织和可能摄取食物的碳、氮稳定同位素值得分析比较,就可推断动物的摄食情况。由于动物在摄食后对食物的同化作用要经过一段时间,所以动物体内的稳定同位素值的变化主要反映动物当前一段时期甚至相当长一段时期内的摄食情况,这主要由动物组织的稳定同位素值决定。
 
二、氮稳定性同位素技术在植物生态学方面的应用 
 
1、在植物利用的氮素来源研究方面的应用 
  N是自然界中最重要的元素之一,是植物生长不可缺少的重要营养元素之一。植物中氮素的来源有多个,如:降水、土壤腐殖质、生物固定的氮素、植物凋落物等,不同氮源中的N―15丰度不同,从而为通过分析上述氮源中和植物中氮素N―15的丰度,确定生态系统中氮素的主要来源,以及植物可利用氮的来源。
 
2、固氮植物生物固氮量方面的应用 
  氮素是自然和人工生态系统中最重要也是行为最活跃的营养元素之一。生态系统中氮素主要通过氨挥发、淋溶和反硝化作用丧失,通过施用氮肥及固氮植物的生物固氮等得到补充,以维持生态系统中氮素的动态平衡。生物固氮在全球氮循环和温室气体排放估算中占有至关重要的地位。
 
3、3.植物间氮素转移方面的应用 
  N―15丰度差异可作为定量指标研究在自然生态系统和农业生态系统中植物对生物固氮、土壤氮素或氮肥等不同氮源的利用效率。由于不同氮源之间存在N―15丰度差异,某一植物利用生物固氮固定氮素的比例由下式计算:X(%)=(δ15Nref,pl-δ15Nassoc/δ15Nref,pl-δ15Nfixation)×100式中δ15Nref,pl、δ15Nassoc、δ15Nfixation、分别为没有使用该氮源的参比植物、使用该氮源的测量植物、生长在无氮培养基上的固氮植物N―15自然丰度。
 
三、氮稳定性同位素技术在氮素循环方面的应用 
  稳定性同位素技术是现代生态学研究中的一门应用技术,他几乎在生态学研究的各个领域都有着广泛的应用。其中氮稳定性同位素技术由于具有示踪和区分氮素物质的源与去向等优越性而在生态系统氮循环研究中发挥了极为重要的作用。
 
四、氮稳定性同位素技术在环境科学中的应用 
  生态系统中污染物影响的示踪及污染物生物放大作用研究。 
  由于不同来源的含氮物质可以具有不同的氮同位素组成,因此,氮同位素也是一种很有效的污染物示踪剂。
 
五、氮稳定性同位素技术在农业生态系统中的应用。 
  我国稳定同位素15N的农业研究始于60年代,由于其无辐射危害,勿须防护措施,且生产成本下降等原因,使其在生命科学中得以日益广泛应用。温贤芳,郭智芬(1991)在稳定同位素15N在我国农业研究中的应用进展中综述了氮稳定同位素在农业生态系统中主要有以下几个方面:应用15N研究氮素化肥在土壤中的去向,提高化肥利用率和改进施肥技术及其15N示踪技术在生物固氮研究中的应用等。 
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