碳氢氧氮稳定同位素在生态学中的研究案例
碳氧稳定同位素在第四纪研究中的应用
碳氧稳定同位素在第四纪研究中的应用摘要：质子数相同而中子数不同的原子称为同位素（isotope），无可测放射性的同位素为稳定同位素。
13C、18O则作为两种普遍存在于第四纪沉积物研究中发挥了重要作用，本篇文章试从13C、18O在第四纪研究的几个主要方面的应用作以描述。
关键词：13C18O 稳定同位素第四纪研究自然界许多元素有同位素，元素中不同同位素具有不同的丰度，衡量丰度的有两种表示方法：绝对丰度、相对丰度。
而同位素丰度在各种地质载体中是不同的，有着一定的变化范围，其中由于质量差异引起的同位素效应，使同位素分馏在自然界各种地质作用中很常见，其受浓度梯度和温度梯度等因素影响，元素越轻效应越强。
而且其随着周围环境的变化而变化，根据不同沉积体中各时期同位素丰度效应我们能够推测第四纪环境的变迁。
13C、18O在沉积体中作为高分辨率古气候研究的载体，因其与气候的密切相关性，为研究提供了可靠性；这一研究手段在近些年来逐渐受到重视，并在深海沉积、湖泊沉积物、黄土、冰心、岩芯、洞穴沉积以及动植物化石等多种载体中得到成功的应用。
其载体不同，δ13C、δ18O的变化与温度、湿度等变量的相关性也可能呈现不同的变化趋势。
以下我们从几个常见的13C、18O应用方向进行举例分析：1、树木年轮稳定同位素与气候变化关系树木的生长是一个吸收CO2、H2O进行光和作用的过程。
树木在光合作用过程中吸收的CO2、H2O是树木有机组成中C、H、O的唯一来源，因而树轮中C、O同位素组成应能反映树木生长时大气圈（CO2）和水圈（H2O）的同位素组成特点。
同时，光合作用过程也是一个受环境气候因子制约的同位素分馏过程，经过这一过程的树轮同位素组成，也应记录生长时气候因子的信息。
由于外界环境变化及植物生理过程对树木的影响，在树木与外界进行C、H、O元素交换时，就会产生元素的同位素的分馏，通过研究植物中稳定同位素的变化情况，就能了解过去环境中降水同位素的组成、降水量、温度和湿度等的变化情况。
稳定同位素技术在生态科学研究中的应用
稳定同位素技术在生态科学研究中的应用稳定同位素技术是一种先进的分析技术，其应用范围非常广泛，包括医学、环境科学、生态学等。
其中，生态学是一个非常热门的研究领域，稳定同位素技术在其中的应用越来越受到重视。
本文将介绍稳定同位素技术在生态科学研究中的应用。
一、稳定同位素技术的基本原理稳定同位素技术的原理是利用同位素的物理性质进行对比分析。
同种元素的不同同位素具有不同的质量数，因此在化学反应中其代表的物理参数也会有所不同。
在这里，我们以碳同位素为例进行介绍。
碳元素的三种同位素分别是12C、13C、14C，其中12C和14C 为稳定同位素，而13C为非稳定同位素。
在自然界中，12C的比例最高，13C的比例稍低，而14C的比例非常低。
当有机物质参与化学反应时，不同碳同位素的比例也会随之变化。
利用稳定同位素技术，我们可以通过测量不同碳同位素的比例来推断有机物质的来源、代谢途径等信息。
二、 1. 食物链研究稳定同位素技术可以用来研究食物链的物质传递。
不同生物体之间的碳同位素比例存在差异，因此可以通过测量同一食物链中不同生物体中碳同位素比例的变化来揭示物质传递的规律。
例如，通过测量草地生态系统中不同植物、土壤、昆虫、鸟类等生物体的碳同位素比例，可以了解不同生物体的食物释放源、食物选择行为等信息。
2. 水循环研究稳定同位素技术可以用来研究水循环的过程。
水分子中的氢原子存在两种同位素，分别是普通氢（1H）和重氢（2H）。
稳定同位素技术可以通过测量水中两种氢同位素的比例来揭示水循环的过程。
例如，在气候变化研究中，可以通过测量降水中重氢的含量来了解水循环的速度、路径等信息。
3. 氮循环研究稳定同位素技术可以用来研究氮循环的过程。
氮分子中存在两种同位素，分别是14N和15N。
在自然界中，14N的比例远高于15N。
稳定同位素技术可以通过测量不同生物体或环境中14N和15N的比例来揭示氮循环的过程。
例如，在土壤氮循环研究中，可以通过测量不同生物体、土壤、水体中15N的比例来了解氮转化的速度、途径等信息。
稳定同位素比值分析在地球科学中的应用
稳定同位素比值分析在地球科学中的应用稳定同位素比值分析是一种广泛应用于地球科学领域的技术手段，通过测量不同元素的同位素组成，可以揭示地球历史、环境变化和地质过程等方面的信息。
本文将从碳、氮、氧和硫等多个元素同位素比值分析的应用角度出发，介绍稳定同位素比值分析在地球科学中的重要性和作用。
首先，碳同位素比值分析在地球科学中具有重要作用。
碳同位素分析可以用于研究全球碳循环、古气候变化和生物地球化学过程。
例如，通过测量古代植物或动物化石中的碳同位素比值，可以推断古气候的变化情况。
另外，碳同位素比值还可用于确定不同植物群落的类型和营养水平，从而帮助生态学家了解植物演化和环境变化的关系。
其次，氮同位素比值分析在地球科学研究中也有广泛应用。
氮同位素组成可以揭示氮的起源、氮素循环和生态系统中的氮转化过程。
通过分析土壤和水体中的氮同位素比值，可以了解农业和工业活动对生态系统的影响。
此外，在考古学领域，氮同位素比值还可用于判断古代人类的饮食结构，从而研究人类的迁移和文化演化。
第三，氧同位素比值分析在地球科学领域有着重要的应用价值。
氧同位素分析常用于研究古气候变化、水循环和地质过程。
例如，通过分析深海沉积物中的氧同位素比值，可以推断过去数百万年内的全球海洋温度变化。
另外，氧同位素比值还可用于确定水体来源、水体的补给路径和地下水与地表水的交换过程，从而帮助管理地下水资源和解决水资源开发利用中的问题。
最后，硫同位素比值分析也在地球科学研究中发挥着重要作用。
硫同位素组成可以用于研究沉积岩和矿石形成的环境条件、岩石变质和火山活动的过程以及生态系统中的硫循环等。
例如，通过分析古代海洋沉积物中的硫同位素比值，可以揭示过去海洋微生物活动和古地理环境之间的关系。
此外，硫同位素比值还可用于判断鱼类和贝类等水生动物的生活习性和栖息地。
综上所述，稳定同位素比值分析在地球科学中的应用范围广泛且多样化。
从碳、氮、氧和硫等元素的同位素比值分析，不仅为科学家们揭示地球历史、环境变化和地质过程提供了重要的信息，而且对于生物地球化学、气候变化、生态学、地质学、考古学等学科的研究都具有深远的意义。
稳定同位素示踪技术在生态学中的应用
稳定同位素示踪技术在生态学中的应用生态学是关于生物和环境互动关系的科学，它研究的核心问题之一是物质循环的过程和机制。
而稳定同位素示踪技术（Stable Isotope Tracing Technology）则是生态学中的一个重要工具，它通过对生物体内稳定同位素的监测和分析，揭示了生态系统中不同生物群体之间和物质之间的相互作用与循环过程，为我们深入了解生物和环境互动关系提供了有力支撑。
本文将从稳定同位素示踪的原理、示踪技术的种类以及它们在生态学中的应用等方面进行探讨。
一、稳定同位素示踪的原理稳定同位素示踪技术利用天然界中稳定同位素的相对丰度差异，来揭示各种生物或化学物质在环境中的循环和转化过程。
通俗地讲，自然界中存在着多种同种元素的同位素，其中相对丰度较高的同位素数量比较多，而相对丰度较低的同位素数量相对较少。
因为不同的同位素性质各异，所以它们在物质的各种过程中表现出不同的稳定性和反应活性。
比如水分子中氢原子的同位素就有稳定的氢-1、氘-2和氚-3，其中氢-1相对丰度最高，氚-3相对丰度最低。
同样，空气中的二氧化碳分子中碳原子也有稳定的碳-12、碳-13和碳-14，其中碳-12相对丰度最高，碳-14相对丰度最低。
这种差异可以利用质谱仪等仪器对稳定同位素进行检测和分析，从而揭示物质在生命体内和生态系统中的各种过程和转化。
二、示踪技术的种类稳定同位素示踪技术是一类复杂的实验手段，它可以应用于各种生物或化学物质的追踪和定量分析。
在生态学中，常用的示踪技术主要包括以下几种。
1. 激光荧光同位素比值仪激光荧光同位素比值仪是最常用的稳定同位素比值分析仪器，它通过激光诱导荧光技术，将样品中的稳定同位素分子转化为高能态激发态分子，利用荧光发射光谱测量不同同位素所发射的光谱波长，从而计算出它们的相对丰度比值。
2. 气相色谱质谱仪气相色谱质谱仪是目前最灵敏、最精确的稳定同位素示踪仪器，它能够检测不同同位素分子的相对丰度比值，常用于确定各种生物分子、尤其是蛋白质和氨基酸等化合物的同位素组成，以及微生物群体和植被的碳、氮同位素参量等方面的研究。
碳氢氧稳定同位素在草地生态系统水循环研究中的应用
收稿日期：２０１９０５１７ 修回日期：２０１９０７０８ 基金项目：国家自然科学基金项目（３１６７０７２０，３１１７０６６１，３１８７０７１６）；林业公益性行业专项（２０１５０４４２３）。 通讯作者：徐庆，博士，研究员，主要从事稳定同位素生态学研究．Ｅｍａｉｌ：ｘｕｑｉｎｇ＠ｃａｆ．ａｃ．ｃｎ
第 ６期
本文综述了碳氢氧稳定同位素在草地生态系统 水循环研究中的国内外进展，并展望其未来的应用 前景，对我国草地资源保护、科学利用以及退化草地 生态系统恢复等具有重要的指导意义。
１ 稳定同位素基本概念和原理
稳定同位素是指某元素中不发生或极不容易发 生放射性衰变的同位素。天然存在于水分子中的氢 有１Ｈ（氕）和 Ｄ（氘）共 ２种稳定同位素，氧有１６Ｏ、１７Ｏ 和１８Ｏ共 ３种稳定同位素；天然碳有１２Ｃ和１３Ｃ共 ２种 稳定同位素。不同环境条件下，各水体 （包括植物 水）氢氧稳定同位素和植物组织中碳稳定同位素组 成不同，因此，可通过分析其微小变化，定量研究陆
δＸ（‰）＝（Ｒｓａｍｐｌｅ／Ｒｓｔａｎｄａｒｄ－１）×１０００‰ 式中：Ｒｓａｍｐｌｅ是样品中元素的重轻同位素丰度比 （如 Ｄ／Ｈ，１８Ｏ／１６Ｏ，１３Ｃ／１２Ｃ）；Ｒｓｔａｎｄａｒｄ是国际通用标准 物的重轻同位素丰度之比 （氢、氧稳定同位素采用 ＶＳＭＯＷ 标准）。
２ 氢氧稳定同位素在草地生态系统水 循环中的应用
摘要：碳氢氧稳定同位素是存在于天然水体和植物组织中的良好的示踪剂，具有较高的灵敏度与准确性，可系统
和定量地阐明草地生态系统水循环过程及各水体的转化关系、植物水分利用策略以及植被对全球变化的响应机
制等。本文概述了稳定同位素的基本概念和原理，总结和分析了草地生态系统水循环的研究方法和现状，重点
探讨和综述了氢氧稳定同位素技术在草地生态系统水循环过程（包括大气降水、地表水、土壤水、地１１４９８（２０１９）０６０１３００７
碳氢氧氮稳定同位素在生态学中的研究案例
碳氮氢氧稳定同位素示踪技术在生态系统研究案例稳定同位素作为示踪剂广泛应用于生态循环和大气循环中的相关研究。
研究人员通过测量空气、植物和土壤中的稳定性同位素组成，进而研究传统生态学无法解释的复杂生态学过程，例如：碳同位素用于分析生态系统CO2循环，区分碳通量研究中各组分的贡献率，确定不同物种对全球生产力的分配和贡献；氢氧同位素用于分析植物对土壤水分的利用效率，进而区分土壤水分的蒸腾与蒸散；氮同位素用于分析植物及生态系统的氮素循环，通过反硝化细菌转化成N2O，根据15N在N2O分子的不同位置，可以示踪N素循环的不同化学反应过程。
在这些生态研究中，要求使用的设备同时具备高环境耐受性、高精度、高测量速度及宽量程等特点。
美国Los Gatos公司采用专利的OA-ICOS技术（第4代CRDS技术）设计的一系列稳定同位素分析仪，具有操作温度范围宽、量程宽、高速、高精度的优点。
能够满足实验室野外多点长期同步监测、不同高度长期同步监测等研究的需要。
其与其他传统测量方法相比，改进了对外界温度、压力变化比较敏感的缺陷，具备无法比拟的优势，适用范围也大大得到扩展。
一、测量原理LGR：采用OA-ICOAS技术，符合Beer-Lambert定律，通过测量光损失来确定未知物质的浓度；通过改变入射激光的波长，一次扫描测量需要的全部光谱，每秒300次测量，做平均，从而保证了多点连续监测的同步性以及高精度性。
特点：1、测量速度非常快，每秒300次全光谱扫描取平均，测量速度及精度远超传统质谱仪；2、一次扫描测量全光谱，实时显示光谱曲线，即使温度压力的变化引起峰漂移也不会影响到峰面积的变化；3、离轴的光腔设计，避免反射光与入射光直接的相互干扰，信噪比低；4、通过峰面积来计算位置物质的浓度，所以测量范围很宽；二、 试验方案1、碳氧稳定同位素示踪设计方案1.1土壤-植物根系呼吸的区分利用土壤、植物根系呼吸产生的CO2中13C同位素信息，可以区分它们各自在总呼吸中所占的比例，同时对18O同位素进行监测，使得多混合源的同位素区分成为可能。
稳定性同位素技术在生态学上的应用_易现峰
3 稳定性碳 、氮同位素比值定是通过下线
(offline)燃烧法进行 , 该方法不仅操作繁琐 , 而且费 时费 力[ 13] 。 目前同位 素比值 可以在 线(online)测
定 , 气体样品的制备和同位素含量的测定实现了流
程化操作 , 因而省时省力 , 且精确度高 。 国内有很多
提是弄清系统基底层的碳同位素分布模式以及影响 它们的物理 、化学以及生化分馏过程 。针对碳流动
的研究主要依赖于消费者本身与其潜在食物之间的
碳同位素组成上的紧密联系 。在营养流动方面 , 主 要集中于不同来源碳素在生态系统中的流动上[ 77] ,
其中最多的是应用稳定性碳同位素来研究不同光合 型(C3 、C4 和 CAM)植物对昆虫碳源的贡献[ 32, 34 , 67] 和营养关系[ 31 , 33, 59] , 因为不同光合型植物的稳定性 碳同 位素 组成 差 异很 大[ 13 , 14, 85] 。 C3 (Calvin 途 径 的)植 物通 过 RuBP 羧 化酶 固定 CO 2 , 而 C4 植 物 (Hatch-Slack 途径)以 PEP 羧化酶固定 CO2 。 2 种 途径中不同的羧化酶对13 C 的排斥效应不同 , 这样 就使得 C4 植物的 δ13C 值介于 -17 ‰～ -11 ‰, 平 均值约为 -13 ‰[ 38] ;而 C3 植物的 δ13C 值在 -34 ‰ ～ -25 ‰, 平均值约为 -27 ‰[ 14, 16 , 17] 。 具有 CA M 光合途径的植物的 δ13C 通常介于 C3 和 C4 植物的 之间 , 约为 -34 ‰～ -11 ‰[ 13 , 85] 。 通过稳定性同位 素的质量平衡原理 , 便可以得知消费者对不同光合 型植物的利用情况 。当然 , 对于更高的营养阶层 , 也
碳和氮循环在生态系统中的作用研究
碳和氮循环在生态系统中的作用研究生态系统是由各种不同生物和非生物元素组成的复杂社会生态系统，其中碳和氮循环在维持生态系统平衡中扮演重要的角色。
这两种元素通过循环过程在自然界中不断转换、交换和重新分配，从而保持环境稳定和生物多样性。
本文旨在探究碳和氮循环的作用和互动，以及它们如何影响我们日常生活和我们的地球。
碳循环是指碳在地球大气层、陆地、海洋之间的流动和转换的过程。
碳循环主要涉及三种不同类型的过程：生物、地球化学和人类活动。
其中，碳在生物过程中的循环被认为是最重要的环节。
植物吸收二氧化碳和水进行光合作用，照耀下產生氧氣與碳水化合物（如葡萄糖、葡萄糖（carbohydrate）。
海洋的浮游植物和微生物也能进行光合作用產生碳水化合物，它們首先在食物链的底部，并随后被转移到顶端的肉食性动物。
当这些生物死亡并被分解时，它们的有机物被还原为二氧化碳并释放到大气中。
地球化学过程也是碳循环的重要组成部分。
在这些过程中，碳可以通过多种方式进入和离开大气层。
例如，大气中的二氧化碳可以经由下雨、沉积和生物吸收而进入海洋，而生物在去世后由分解产物氧化而将碳释放回大气层。
此外，碳还可以以形成化石燃料的方式随着地球的运动而在地层中保留。
人类活动对碳循环的影响巨大，并导致了二氧化碳浓度的快速上升。
我们不断开发和使用化石燃料，致使全球碳排放大量增加。
这些排放对气候变化和环境污染产生了重大影响。
氮循环是指在地球上，氮在氛围中、土地、海洋间的循环交换活動。
氮循环的过程是一个循环往复的过程。
氮的形式在空气、土地和水中不断相互转化。
氮是生命体所需的重要元素，它是组成蛋白质和核酸的基本元素。
植物通过根系吸收氮，并将其转化为无机盐或生物可用形式的有机化合物。
草食性动物通过吃这些植物，而进入到其系统中，并形成一个庞大的食物链。
当这些生物死亡后，它们被分解和氧化，导致氮被还原为无机形式并释放到土壤或水中。
氮循环在自然界中也发生许多化学过程，如氮气脱氢和氨氧化。
稳定同位素在地球科学研究中的应用
稳定同位素在地球科学研究中的应用稳定同位素是指具有相同原子序数但不同中子数的同位素，其核外电子结构和化学性质相同，但物理和化学性质不同。
稳定同位素的应用已经广泛用于地球科学研究。
下面本文将介绍稳定同位素在地球科学研究中的应用以及其作用。
1. 碳同位素的地球科学应用稳定碳同位素研究可以帮助我们了解全球碳循环和碳贮存情况。
通过研究碳在不同业界中的分布和分异，科学家可以了解到生物碳和非生物碳的来源及其分布。
这样在研究地球的气候变化、环境污染及全球碳排放等方面就有巨大的作用。
例如，元素碳存在的三种形态是有机碳、无机碳和二氧化碳。
而地球上的有机和无机碳同位素的含量差异，可以通过稳定碳同位素比对，对碳循环过程的了解卓有成效。
同时，稳定碳同位素还可以被用来区分不同种类的碳质输出物，例如煤、石油和生物质等。
2. 氢同位素的研究稳定氢同位素被应用到气液固各领域的研究中。
例如，在全球水循环中，氢同位素可以追踪、区分和分析如同位素分布与水分布之类的关系，帮助地质学家研究出水文地质学和水文地球化学领域的一些重要问题。
其次，氢同位素也可以在农业和环境科学领域中应用。
例如，氢同位素可以追踪植物生长季节中的降水量。
还可以用于跟踪农药和肥料等土地污染物质的迁移。
3. 氮同位素的应用稳定氮同位素也是地球科学研究中经常使用的技术之一。
稳定氮同位素的分布常常会影响到自然界的物种结构，如合成有机物质的生物作用、水的化学性质等。
具体来说，稳定氮同位素是用于了解地球氮循环的东西。
通过比较样本中的氮同位素，科学家可以了解氮的化学和生物过程。
氮的自然变异通常与生物和自然过程相关。
最后，通过对稳定同位素研究的整理和分析，我们可以了解到，这是与地球科学研究密切相关的研究领域。
只有充分利用稳定同位素技术，我们才有可能更好地研究地球的环境问题、了解地球上生命的演变过程，以及科学预测自然灾害等，才能够更好更全面地了解地球生存的方式和方法。
稳定同位素
稳定同位素什么是稳定同位素？稳定同位素是指其中不具有放射活性的同位素。
同位素是指元素的核内具有相同质子数（即原子序数Z）但质子数不同的原子。
例如，氢的三种同位素分别为氢-1（1H）、氢-2（2H，也称为重氢或氘）、氢-3（3H，也称为氚）。
其中氢-1是稳定同位素，而氢-2和氢-3是放射性同位素。
相比于放射性同位素，稳定同位素在自然界中存在的丰度更加稳定。
而稳定同位素具有多种用途，在环境科学、地质学、生物学、化学等领域都有广泛的应用。
稳定同位素的应用领域环境科学稳定同位素的使用在环境科学领域中非常重要。
通过对水体、大气、土壤等环境中稳定同位素的测量，可以追踪物质的来源、运移和转化过程，从而获得对环境系统的理解。
例如，氢、氧、碳、氮、硫等元素的稳定同位素分析被广泛应用于水文地质、地下水、河流和湖泊水质研究、排污源追踪、有机物来源和循环研究等。
地质学稳定同位素对于地质学也具有重要意义。
地质学家通过对稳定同位素的测量和分析，可以了解地球形成和演化过程中的各种活动，包括岩石和矿物的成因、地壳物质的循环、古气候和古环境的重建等。
例如，氧同位素分析被广泛应用于古气候研究，碳同位素分析用于古环境研究，硫同位素分析用于岩石和矿石成因研究等。
生物学稳定同位素在生物学领域中也有广泛的应用。
通过对食物链中不同生物体稳定同位素的测量，可以了解食物链结构、物种间的营养关系和能量流动。
稳定同位素还可以用于动物迁徙和栖息地选择的研究，通过对动物体内稳定同位素含量的分析，可以确定动物的迁徙路线和栖息地的选择。
此外，稳定同位素还可用于植物光合作用研究、动物种群演化和人类营养学研究等。
化学稳定同位素在化学领域中的应用也是非常广泛的。
稳定同位素标记技术可用于反应机理研究、溯源分析、质谱仪校准和测定样品的身份等。
通过利用稳定同位素进行标记的化合物，可以追踪化学反应的发生位置、路径和速率，研究化学反应过程中的键断裂、共振、异构体生成等机理。
利用稳定同位素技术研究海洋生物的营养生态学
利用稳定同位素技术研究海洋生物的营养生态学1. 引言海洋生物的营养生态学研究是海洋生态学领域的重要研究方向之一。
稳定同位素技术作为一种重要的研究手段，已经在海洋生物的营养生态学研究中得到了广泛应用。
本文旨在探讨利用稳定同位素技术研究海洋生物的营养生态学，介绍其原理、方法和应用。
2. 稳定同位素技术原理稳定同位素技术是利用元素不同质量数的同位素在自然界中存在比例差异，通过测量和比较不同样本中同位素比例来揭示样本之间的相互关系。
在海洋生物营养生态学中，常用的稳定同位素包括碳、氮、氢和氧等元素。
3. 稳定同位素技术方法3.1 碳、氮稳定同位素分析碳、氮稳定同位素分析是最常见和最广泛应用于海洋营养生态学研究中的方法之一。
通过测量样本中碳和氮元素不同质量数（如13C/12C和15N/14N）的同位素比例，可以揭示海洋生物的营养来源和食物链结构。
3.2 氢、氧稳定同位素分析氢、氧稳定同位素分析主要用于研究海洋生物的水分来源和水文环境变化。
通过测量样本中氢和氧元素不同质量数（如2H/1H和18O/16O）的同位素比例，可以揭示海洋生物的水分来源、迁移路径以及水文环境变化对其营养生态学特征的影响。
4. 稳定同位素技术在海洋生物营养生态学研究中的应用4.1 食物链结构研究稳定同位素技术可以通过测量不同营养级别海洋生物体内碳、氮等元素的同位素比例，揭示食物链中不同级别之间能量流动和相对贡献。
通过分析食物链结构，可以了解不同海洋区域或不同时期食物网结构及其动态变化情况。
4.2 营养来源研究稳定同位素技术可以通过测量海洋生物体内碳、氮等元素的同位素比例，揭示其营养来源。
例如，通过分析鱼类体内的稳定同位素比例，可以判断其主要的营养来源是浮游植物还是底栖生物。
4.3 生态环境变化研究稳定同位素技术可以通过测量海洋生物体内氢、氧等元素的同位素比例，揭示海洋生物的水分来源、迁移路径以及水文环境变化对其营养生态学特征的影响。
例如，通过分析鱼类体内氢、氧同位素比例的变化，可以判断其迁徙路径和水文环境变化。
稳定碳同位素在海洋生态学上的应用
Ｃ ｉａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｎ ｒｄ ｃ ｓ ｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ａ ｄ Ｐｏ ｕ ｔ ｓ
Ｑ：
高 新 技 ห้องสมุดไป่ตู้
稳 定碳 同位素在海 洋 生态学 上 的应用
高 全 贺 １ 高孟 春 ， ２ 彭艳 超 １ 吴斌 斌 １ ， ２ ， ２
（、 １ 中国海洋大学 ， 山东 青 岛 ２ ６０ ２ 珠 海海洋环境监测 中心站 ， ６００ 、 广东 珠海 ５９ １ ） １０ ５
一
４ ２经济 价值高 的顶 级捕食者对 具有生物 放大 与积累作用 的陆 源污染物 是十 分敏感 的。 利用这一特性 ，天然存在的碳 稳定同位 素可以 成为陆源污染物在食物链上传递 、放大 和积 累 的指示剂 ，是一种新的定量估计陆源 污染 物的 容： 现场生物放大作用 的方法 ，与常规的 污染 调查 ３ 动物的食性分析 。 ．１ １ 传统研究食性的方 相结合来研究陆源 污染物 的扩散 运移规律以及 于生态系 统 法是消化道 内含物分析法。有机碳的稳定 同位 在食 物网巾的生 物放大 与积累作 用 ，可为环境 研： 中。 究 素组成方法所取的样品是生物身体的一部分或 污染 的综合治理提供科学技术支持 。 １５ 年利用 １Ｃ标记测定初 级生 产力 的 是全部 ，通过其稳定同位素组成来确定其食性 ９２ ４ ４ 应用 双稳 定同位 素示 踪剂对 １ ３ 个特定 方法开始推广应用于海洋调查 。以稳定 同位 素 和食物来源 ，所得到的数据反映的是生物长期 海 洋生态系统中关 键种的研究 ，可以定量地计 有助于 弄清 该关键种 １Ｃ作为示踪技术 在海洋生态系研究食物链 网 生命活动的结果 ，较消化道内含物分析法稳定 算 不同食物来源的比例 ， ３ 在生态系统物质与能量流动中的作用 ，并在复 和能量流 ， 食物 链网的营养结构 ， 生态 准确 。 了解 揭示 ｔ ｐｉ ｒ ｃ 系 中营养物质的循环与能量转换 规律 ， 逐渐 受 ３ ２生态系统 的碳源。应用同位素方法研 杂的食 物网 中建 立起连续 的 营养位 置（ｏ ｈ — ． １ ｏｉｏ ， ｔｎ １ ｐｉ ｅ。 ｒ ｃ 到 国内外学者的重视。 究何种来源 的碳驱动 了食物 网，这类研究包括 ｐｓｉ ） 而不 只是离散 的营养级（ｏｈ ｌ Ｄ 近海生态系统 中水体生物事物网的营养结 了各种不 同的生态 系统 ， 诸如河 口区生态 系统 ， 在生态转换效率实验研究 中， 同时测定碳 、 同 氮 湖泊生态 系统。 位索组成 ， 立物质（ 总量 平衡方程式 之 除建 能量） 构 ，其物质和能量的流动过程也都是生 态学 家 海洋环境 ， 十分关注 的问题 ， 它不但有重要 的理 论意义 ， 而 ３ ３ 系统巾的能量流动。通过测定 生态系 外 ， ． １ 还可 以建立碳 、 同位素 质量平 衡方程式 ， 氮 且与生物资源的进—步开发密切相关。 但是 ， 传 统中各种属 的稳定碳 同位素组成 ，确定各种属 在这种联立方程式基础上求解 ，有助 于提 高研 统 的食性分析法极其繁杂 。 稳定 同位素 方法从 之间的相互关 系 ， 进一步分析确定 系统 的能量 究成果的可靠性 。 另一角度为研究营养关系提供了定量指标 。这 流动。 ４ ． ４在实验室受控条件下 ， 动物在 食性 测量 方法的基本前提是动物与其食物之间具有一 ３ ． ２生态系统各 生物种属所处 的营养位置 转换过程 中动物肌 肉组织碳 同位素组成 的相应 及营养结构 变 化过 程 ， 可能用于研究在更为复 杂的现场条 种 固定 的同位素关系。 Ｆｙ Ｑ ｉ ｎｓ 以粒度筛分 的浮游动物 件下动物 的食性转换过程。 ｒ 和 ｕ ｏｅ用 ｎ ２稳定碳同位素的测定方法 样品来验证 中型浮游动物群体生物量的减少是 ４ ． 用 Ｇ － －Ｒ 新技术 研 究有 机分 ５采 Ｃ Ｃ ＩＭＳ ２ 样 品的预处理过程 ｌ 常规 的有机碳 稳定 同位素 比值分析 主要包 否伴随有营养层次的增加 ，结果 表明除新陈代 子化合物系列 的稳定同位素组成在生物体 内的 进而 为 括３ 个过程：洧机物的氧化分解 烧过程）２ 谢 因素 以外 ，营养动力学对于控制浮游生物群 分布 ， 了解生 物对 营养 物质 的吸收过程 ， （ １ ，） （ Ｗａａ 个行 干扰 物质 的去除 ，贼 同位素 比值 的质谱分 析。 落生物量减 少的模式是重要的。 ｄ 等在用同 我们更好地了解生物新陈代谢过程提供 １ （ ３ 对碳稳定 同位素而言 ，就是要将样品 中的碳组 位素资料评价河 口区有机质 的传递与归宿 以及 之有效 的方法 。 参 考 文 献 分转化成 二氧化碳 。样品 的预处理过程也就 是 食物 网结构时 ，认为可以用陆源有机质和海洋 『洪阿实， ｌ １ 同位素海洋学的发 展 ： 与展 望叨。 回顾 将样 品转 化成可供 质谱仪测量 的纯净气体 的过 源有机质的混合而得 到清楚 的解释。 ３ ３生态系统稳定性变化的研究 海 洋环境科学，９ ４ １（ － － ６ １９ ，３ ）３ ５ １ ３ 程。样品中有机碳稳定同位素的测定预处理步 生态系统豫定性 变化的研究 天然或人 为造 【 ｒｙ Ｈ Ｃ ｈ ｈ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｐｏ ｅｔ ｓ ２ 】Ｕ ｅ ．Ｔ ｅ ｔｅｍ ｏ ｙ ａ ｃ ｒｐ ｒｉ ｅ 骤 主要包括样 品的采集 与保 存 、 干燥 、 、 粉碎 气 ｆｉ ｔｐｃｓ ｂｔ ｃｓ 忉 ｅ Ｓｃ ９ ７ ｐ ｓ ａ 化、 纯化过程等。 成 的生态系统结构 和功能 的变化是一 个广泛感 ｏ ｏｏｉ ｕ ｓ ｎｅ． ＪＣｈｍ ｏ，１４ ， Ｌ ６ ～ ８１ 目前常用的有两种方法 ：滇 空热解法。 （ １ 将 兴趣 的问题 。生态系统结构和功能 的变化可 以 ｈ ５ ２ ５ ３ 蔡德陵 、 张淑芳 、 张经 ， 稳定碳 、 氮同位素 在生 所 测样品装入石 英管 中，加 入适量 的 Ｃ Ｏ Ｃ 反映在其组分种属 的营养级 中。营养级 的变化 【Ｉ ｕ 、ｕ 以及 鲰 或 ｎ作 催化剂 ， 真空密封后 在 ８０ 表示 了生物摄 食能量学或从初级生产者 到消费 态系统研 究 中的应用 叨。青岛海 洋大学学报 ， 抽 ０￣ Ｃ 下反 应 ２ 。 后， ｊ ｈ最 采片 冷冻分离和冷冻吸附法提 者的能 流途径的改变 。 在某些特定 条件下 ， ２ ０ ３ （ ）２ ７ ２ ５ 同位 ０ ２，２２ ：ｇ — ９
稳定同位素示踪技术在生物学研究中的应用
稳定同位素示踪技术在生物学研究中的应用稳定同位素示踪技术是一种重要的生物和医疗技术，它通过利用稳定同位素标记生物分子，可以提供关于生物过程和代谢途径的宝贵信息。
这项技术的应用范围广泛，包括生物学、医学、生态学等领域。
本文将重点讨论稳定同位素示踪技术在生物学研究中的应用。
1. 代谢途径研究稳定同位素示踪技术可以用于研究生物体内的代谢途径。
通过标记生物分子中的碳、氮、氧等稳定同位素，可以追踪这些同位素在代谢途径中的转化过程。
例如，利用稳定氮同位素标记氨基酸，可以揭示氨基酸在蛋白质合成和分解中的动态平衡。
这种技术不仅可以帮助研究人员深入了解代谢途径的调控机制，还可以用于研究代谢疾病的发生机制。
2. 食物链研究稳定同位素示踪技术在生态学中的应用也非常重要。
通过标记食物链中不同层次的生物体，可以追踪能量和物质在食物链中的传递和转化过程。
例如，利用稳定碳同位素标记植物和动物组织，可以研究食物链中不同物种的食性关系和能量流动。
这种技术对于生态系统的稳定性和物种间相互作用的理解非常关键。
3. 药物代谢研究稳定同位素示踪技术在药物代谢研究中也得到了广泛应用。
通过标记药物中的稳定同位素，可以追踪药物在体内的代谢过程和药物代谢产物的消除途径。
这种技术可以帮助研究人员了解药物的药代动力学特性，优化药物的给药方案，并预测药物的药效和副作用。
4. 疾病诊断和治疗稳定同位素示踪技术在医学中的应用也日益重要。
通过标记生物体内的分子，可以追踪疾病的发生和发展过程。
例如，利用稳定氮同位素标记肿瘤细胞，可以研究肿瘤的生长和扩散机制，为肿瘤的诊断和治疗提供依据。
此外，稳定同位素示踪技术还可以用于研究心血管疾病、代谢性疾病等疾病的发生机制，并为疾病的早期诊断和治疗提供新的思路和方法。
总之，稳定同位素示踪技术在生物学研究中的应用非常广泛。
通过标记生物分子中的稳定同位素，可以揭示生物过程和代谢途径的细节，帮助研究人员深入了解生物体的功能和调控机制。
同位素标记在生态学中的应用
同位素标记在生态学中的应用
同位素标记是一种常用的生物学技术，它可以用来追踪化合物和生物体的移动和代谢。
在生态学中，同位素标记技术可以应用于研究食物链、养分循环和生态系统功能等方面。
通过同位素标记，可以追踪物种之间的食物链关系。
例如，研究人员可以将碳同位素标记添加到一种植物的叶子中，然后通过观察哪些动物摄食了这些叶子，来确定这些动物在食物链中的位置。
同样地，研究人员也可以将氮同位素标记添加到植物或动物体内，以便研究它们在食物链中的位置。
同位素标记还可以用于研究养分循环。
例如，研究人员可以将氮同位素标记添加到土壤中，以了解氮在土壤中的运动和利用方式。
这有助于研究人员更好地理解养分循环过程，从而设计更有效的农业和环境保护计划。
同位素标记还可以用于研究生态系统功能。
例如，在研究生态系统中的水循环方面，可以使用氢同位素标记来追踪水的来源和去向。
同样地，利用氧同位素标记可以了解水的循环和氧化过程。
综上所述，同位素标记技术在生态学中的应用非常广泛，它为生态学研究提供了一种重要的工具和方法。
- 1 -。
古生物学与技术利用稳定同位素分析研究古代生物饮食习惯
古生物学与技术利用稳定同位素分析研究古代生物饮食习惯古代时期的人类生活和饮食习惯一直以来都是古生物学领域的研究热点。
通过对古代生物遗骸和遗迹进行稳定同位素分析，可以了解到古代人类的饮食结构、食物来源以及环境变化等信息。
本文旨在探讨古生物学在技术利用稳定同位素分析研究古代生物饮食习惯方面的应用。
1. 稳定同位素的基本原理稳定同位素是指在地球上稳定存在的同位素，如氢的同位素有氢-1（氢气中最常见的同位素）、氢-2（重水中的同位素）和氢-3（氚），氧的同位素有氧-16、氧-17和氧-18等。
同位素的质量不同，为同一元素的不同同位素，其化学性质基本相同，但其中的质量差异可以被测量。
2. 稳定同位素分析方法稳定同位素分析是通过测量样品中同位素的相对丰度，从而揭示古生物饮食习惯的方法。
比较常用的稳定同位素分析方法有氢、碳、氮和氧四个元素的同位素比例分析。
2.1 氢同位素比值（δD）氢同位素比值是指氢同位素的相对丰度与标准氢同位素（VSMOW）之间的差异。
稳定同位素分析中，常用氢同位素比值来确定水源和食物来源的信息。
一般情况下，地球上的不同降水区域具有不同的氢同位素比值，而动物或植物体内的氢同位素比值则与其所采食物和水源的氢同位素比值相似。
2.2 碳同位素比值（δ13C）碳同位素比值是指样品中碳同位素的丰度与标准碳同位素（PDB）之间的差异。
这一比值常用于确定古代生物的食物来源和饮食结构。
不同食物来源（如C3植物、C4植物和海洋生物）的碳同位素比值有所不同，而生物体内的碳同位素比值则会受到食物来源的影响。
2.3 氮同位素比值（δ15N）氮同位素比值是指样品中氮同位素的丰度与标准氮同位素（AIR）之间的差异。
氮同位素比值常用于确定食物链中各个层级的关系。
由于氮同位素在食物链中会发生分馏作用，因此通过测量样品中的氮同位素比值，可以推断出古代生物的食物链层级（如植物、草食动物和肉食动物）。
2.4 氧同位素比值（δ18O）氧同位素比值是指样品中氧同位素的丰度与标准氧同位素（VSMOW）之间的差异。
稳定性同位素在植物生理生态学研究中应用的基本原理
{
平均
1 j
,
右
,
;
然 后 其水 势开 始 回 升
,
,
。
显 然 小 叶 锦鸡
。
,
儿 的 叶 片 水 势 日 变化 幅 度 比 羊 草 的 大 得 多 羊 草 叶 片 水 势在 清 晨 很 快降低
。
值 得 注 意 的是
并稳 定 在 一 定 程 度
保 持 较 高的含水 量
,
,
这 说
意 味 着 羊 草 可 能 具 有较强 的 渗 透节能 力 明 小 叶 锦鸡 儿 的渗 透 调 节能 力 差
在 国内
m C
,
有关这 方 面 的研 究 只 有零 星 几 篇 报 道
。
本文
旨在 推 荐 稳 定 性 同 位 素 方 法
1
。
,
促 进 开 展 这 方 面 的研 究 工 作
t
术语
` “
同 位 素组 成
, , :
I s ( o
’“
P o
, :
c i
、
o c
` “
o P i t o n
2
s
)
, 2 ,
:
在 自然 界 中
见
,
小叶锦 鸡 儿 叶 片 的 自然 饱 和 专远 超 过 羊草
,
,
但 它 们 在 夜 间都 能 得 到 水 分 补 充
,
使其水分
亏 缺 得 到 相 当的 恢 复 表1
其 中羊 草则 完 全 恢 复
。
羊草和 小 叶 锦鸡 儿 的 叶片相对含水 量
’ l . ’ ’ ’ .
2
。
叶 片 水 势 的 日变 化
生态系统生态学研究中的稳定同位素标记技术
生态系统生态学研究中的稳定同位素标记
技术
稳定同位素标记技术（Stable Isotope Labeling Techniques，SILT）是一种用于研究生态系统生态学的技术。
它将特定的
稳定同位素（例如氢、氧、碳、氮等）添加到生态系统的元素中，使其能够以不同的比例存在，以提供关于生态系统运作的信息。
这种技术可以被用来研究生态系统中的元素流，研究元素在系统中如何传递，以及研究元素如何分配到不同的生物群落。
稳定同位素标记技术可以帮助研究人员分析生态系统中的元素流动，从而更好地理解元素在生态系统中的分布规律。
例如，研究人员可以通过稳定同位素标记技术来研究特定的物种如何从整个生态系统中获取元素，以及如何分配这些元素到不同的生物群落。
此外，稳定同位素标记技术还可以用来研究物种之间的相互作用，以及物种如何在环境变化的情况下进行适应性变异。
研究人员可以通过追踪元素在系统中的流动来研究物种之间的竞争关系，以及物种如何在环境变化的情况下进行适应性变异。
稳定同位素标记技术在生态系统生态学研究中发挥着重要作用，它可以帮助研究人员更加深入地理解生态系统的演变和运作，更加准确地预测生态系统的未来变化。
稳定同位素标记
技术可以帮助我们更好地维持和保护我们的生态系统，从而为我们的未来提供更多的机会。
碳稳定同位素技术在植物和土壤中的应用研究进展
碳稳定同位素技术在植物和土壤中的应用研究进展吉林建筑大学长春 130118碳对于地球上的生物进化起着极其重要的作用。
植物的呼吸和光合作用都是通过碳的传递来与大气产生交互，从而形成碳的平衡与循环。
同时，对碳的同位素进行追踪从而进行分析研究的技术已经广泛运用到各种对于农业的研究中，并取得了一定的成果。
在国外，稳定碳同位素在生态系统研究中应用较早，已对暗呼吸中碳同位素分馈、碳同位素分馏与环境和生理因素的关联、土壤-植物-大气连续体中的碳同位素通量等方面进行了综述。
Matteo等根据28种文献绘制了1996—2015年稳定碳同位素在林学研究中的热点分布图，发现研究集中在森林土壤碳固存、植物和动物群落的人为影响以及造林后树种的生理生态反应3个方面。
在国内，稳定碳同位素技术应用起步较晚但发展较快，国内研究者综述了稳定碳同位素技术在植物-土壤系统碳循环、树轮稳定碳同位素、植物水分利用效率和全球气候变化等方面的应用。
随着同位素技术应用范围不断拓展，在植物的细胞、叶肉组织、韧皮部、叶片、植株、冠层、生态系统乃至全球尺度上均有应用。
Smedley[1]等利用对植物叶片中δ13C值的测定，发现多年生植物的δ13C含量大于一年生植物，且早开花植物小于晚开花植物。
Munn6-Bosch总结前人研究也得到相似的结论。
植物在不同的生长阶段也表现出不同的δ13C变化。
Victor等指出随植物生长阶段的变化其δ13C值有升高的趋势。
分析原因是，植株在幼年时δ13C低与环境有一定关系，幼年时植株比较小，处于群落下层，光照受到影响，且土壤释放的CO2也会使植株δ13C值较小。
为了得知树木生长时的气候条件，蒋高明等通过测定油松年轮中δ13C的含量推测出工业革命前中国北方的CO2变化量。
Saurer[2]等对欧洲山毛榉年轮纤维素中的δ13C与气候参数（尤其是降雨量）之间的关系进行研究，表明最近50年树木年轮δ13C与降雨量变化有显著相关性。
稳定同位素在水生态学上的应用
稳定同位素在水生态学上的应用稳定同位素是指在自然界中存在的不放射性同位素，其核外电子数与原子量相同，但核内中子数不同。
稳定同位素在水生态学中具有广泛的应用，可以用于研究水体的起源、水文循环、污染物的来源和迁移等问题。
本文将从稳定同位素的基本原理、水生态学中的应用以及举例说明等方面进行详细介绍。
一、稳定同位素的基本原理稳定同位素的原理是基于同位素分馏的概念，即同一元素的不同同位素在自然界中会发生分馏现象。
其中，分馏系数是指同位素在化学反应或物理过程中的相对分布，是稳定同位素应用的基础。
例如，氢的两种同位素，氢-1（1H）和氘（2H），在水分子中存在不同的分馏系数，因此可以用来研究水的来源和水文循环。
二、水生态学中的应用1.水文循环研究稳定同位素可以用来研究水文循环，包括水的来源、流向和水量等问题。
例如，稳定同位素比值可以用来确定水的蒸发和降水量，进而研究水文循环的过程。
稳定同位素还可以用来研究水的来源，如地下水、地表水和降水等，通过测量水体中的稳定同位素比值，可以确定水的来源和混合情况。
2.污染物来源和迁移研究稳定同位素可以用来研究污染物的来源和迁移。
例如，稳定同位素比值可以用来区分不同来源的污染物，如农业污染和城市污染等。
稳定同位素还可以用来研究污染物在水体中的迁移和转化过程，如研究硝酸盐的来源和迁移，可以通过测量水体中的氮同位素比值来确定。
3.生态系统研究稳定同位素可以用来研究水生态系统的结构和功能。
例如，稳定同位素比值可以用来研究水生生物的食物链和营养级，通过测量水生生物体内的稳定同位素比值，可以确定其所处的营养级和食物链位置。
稳定同位素还可以用来研究水生生物的生态位和生态功能，如研究生物对环境变化的响应和适应能力等。
三、举例说明1.氢氧稳定同位素在水文循环中的应用氢氧稳定同位素比值可以用来确定水的来源和流向，进而研究水文循环的过程。
例如，研究湖泊水文循环过程时，可以通过测量湖泊水体中的氢氧稳定同位素比值来确定湖泊水的来源和混合情况。
稳定同位素示踪技术在生态环境研究中的应用
稳定同位素示踪技术在生态环境研究中的应用稳定同位素示踪技术是一种用稳定同位素所标记的物质来追踪物质在生物体系中的流向和转化的技术。
这项技术具有高精度、高可靠性的特点，已被广泛应用于生态环境研究中。
本文将介绍其应用与优势。
一、稳定同位素示踪技术的基本原理稳定同位素示踪技术利用不同同位素相对丰度的差异来追踪物质在生态系统中的流向和转化。
稳定同位素是指质子数不变、中子数不同的同种元素。
在自然界中，同种元素的不同同位素存在着一定的相对丰度，其比值可以通过质谱等仪器测定。
通过分析生态系统中物质的同位素比值的变化，可以揭示其在生态系统中的流动规律、生物、化学转化过程等信息。
二、稳定同位素示踪技术在生态环境研究中的应用1. 碳同位素示踪技术碳是生物体系中最常见的元素，也是地球上最常见的元素之一。
稳定同位素示踪技术中，以13C、14C为代表的碳同位素被广泛应用于生态系统中的有机物质的碳循环研究。
通过13C标记的有机物质可以推断出在生态系统中的有机物质的生产来源和转化过程，如光合作用中CO2的转化能力、土壤中有机物的来源等。
2. 氮同位素示踪技术氮是生物体系中不可或缺的营养元素，通过稳定同位素示踪技术，可以研究氮在生态系统中的流向和转化过程，如鱼类食物中的氮成分、原生动物对有机物的初始分解、土壤中化学、生物反应过程的变化等。
3. 氢同位素示踪技术氢是水分子的成分之一，在稳定同位素示踪技术中，利用氢同位素分析水的运移情况、水-土壤-植物系统的异质同位素内循环、动物饮水水源等信息。
4. 氧同位素示踪技术在生态系统中，氧同位素示踪技术可用于水的来源及其质量的研究，如大气水湿滞过程中的同位素分布。
三、稳定同位素示踪技术的优势1. 非放射性示踪：与放射性示踪技术相比，稳定同位素示踪技术不会产生放射性废物和辐射污染，对人体和环境无害。
2. 高精度：稳定同位素示踪技术样品处理比较简单，并且稳定性较高，测量精度高。
3. 应用广泛：稳定同位素示踪技术在生态环境研究中可应用于不同类型的生物体系和环境领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
碳氮氢氧稳定同位素示踪技术在生态系统研究案例稳定同位素作为示踪剂广泛应用于生态循环和大气循环中的相关研究。
研究人员通过测量空气、植物和土壤中的稳定性同位素组成，进而研究传统生态学无法解释的复杂生态学过程，例如：碳同位素用于分析生态系统CO2循环，区分碳通量研究中各组分的贡献率，确定不同物种对全球生产力的分配和贡献；氢氧同位素用于分析植物对土壤水分的利用效率，进而区分土壤水分的蒸腾与蒸散；氮同位素用于分析植物及生态系统的氮素循环，通过反硝化细菌转化成N2O，根据15N在N2O分子的不同位置，可以示踪N素循环的不同化学反应过程。
在这些生态研究中，要求使用的设备同时具备高环境耐受性、高精度、高测量速度及宽量程等特点。
美国Los Gatos公司采用专利的OA-ICOS技术（第4代CRDS技术）设计的一系列稳定同位素分析仪，具有操作温度范围宽、量程宽、高速、高精度的优点。
能够满足实验室野外多点长期同步监测、不同高度长期同步监测等研究的需要。
其与其他传统测量方法相比，改进了对外界温度、压力变化比较敏感的缺陷，具备无法比拟的优势，适用范围也大大得到扩展。
一、测量原理LGR：采用OA-ICOAS技术，符合Beer-Lambert定律，通过测量光损失来确定未知物质的浓度；通过改变入射激光的波长，一次扫描测量需要的全部光谱，每秒300次测量，做平均，从而保证了多点连续监测的同步性以及高精度性。
特点：1、测量速度非常快，每秒300次全光谱扫描取平均，测量速度及精度远超传统质谱仪；2、一次扫描测量全光谱，实时显示光谱曲线，即使温度压力的变化引起峰漂移也不会影响到峰面积的变化；3、离轴的光腔设计，避免反射光与入射光直接的相互干扰，信噪比低；4、通过峰面积来计算位置物质的浓度，所以测量范围很宽；二、 试验方案1、碳氧稳定同位素示踪设计方案1.1土壤-植物根系呼吸的区分利用土壤、植物根系呼吸产生的CO2中13C同位素信息，可以区分它们各自在总呼吸中所占的比例，同时对18O同位素进行监测，使得多混合源的同位素区分成为可能。
1.2 生态系统尺度光合作用和呼吸作用区分由于光合和呼吸有着不同的同位素标签，所以可以利用同位素有效的区分这两种不同的通量。
有研究已经把这种方法应用到生态系统尺度（Dan Yakir & Xue-Feng Wang, Fluxes of CO 2 and water between terrestrial vegetation and the atmosphere estimated from isotope measurements, Nature, Vol 380 11 APRIL 1996.Dan Yakir & Leonel da Silveira Lobo Sternberg, The use of stable isotopes to study ecosystem gas exchange, Oecologia (2000) 123: 297–311.）通过架设廓线系统，在4-5个不同高度的塑料管口抽取气样，取样点包括冠层边界层和大气本地区域，同时测量各点的CO2/H2O浓度，以及同位素丰度，测量各层风速和温湿度。
1.3单点或多点廓线野外连续碳氧稳定同位素监测单点监测只需配备CO2同位素分析仪主机和单点气体进样管路，为了防止外界灰尘进入污染管路及分析仪主机，我们采用多级过滤系统，除了主机进样口的过滤器外，在各管路的进样口都配备了进口的过滤器。
为了阻止外界液态水（如下雨、晨露等）进入管路及仪器主机，我们采取开口向下的进样口布置方式，同时在各通道管路进样口末端加配了防水过滤器，过滤精度：< 1微米，能够阻止液态水进入管路，但不影响气体的进入。
多点连续监测，我们采取了如下措施：①多路器，附多路控制系统，能够自动控制不同管路间的切换，切换时间秒级。
多路器分8路和16路两种。
16通道多路器②多路管路进样系统：为了防止外界灰尘进入污染管路及分析仪主机，采用多级过滤系统，除了主机进样口的过滤器外，我们在各管路的进样口都配备了进口的过滤器。
为减少管路的吸附效应，经反复做了试验对比，发现特氟龙管路的吸附效应最小，本设计我们采用特氟龙管路，同时在进样管路外加套PVC管，用以防止老鼠及昆虫叮咬对进样管路造成破坏。
为了保证各管路气体的流速均匀一致，我们在管路末端加配了气体流速调节器，能够调整各通道管路内的气体流速均匀一致。
③多通道气体流速同步控制系统：通过加配外置泵及三通阀，外置泵对多路器附属管路连续抽气，调整了各通道间的气体流速，从而保证不同通道之前气流采集的完全同步，通过加配三通阀，调整各通道的气体流向，能够实现不同通道管路的切换，始终保持进入分析仪主机的气流具有同时性。
④野外在线多点连续监测系统示意图：1、测量需求，通道少，管路<10米2、测量需求，通道多，管路>10米1.4植物-土壤-大气碳氧稳定同位素示踪采用无损燃烧前处理技术和中红外激光光谱技术，将成熟的TOC分析测量单元与CO2同位素分析仪主机进行整合，能够实时测量并输出稳定同位素δ13C、δ18O比率等数据。
在操作上首先将植物或土壤样品在TOC分析仪中高温燃烧，将其中的有机物转化成CO2，进而通过CO2分析仪主机测量其中的碳氧稳定同位素，通过对各组分碳氧稳定同位素的拆分，研究植物‐土壤‐大气之间CO2的循环，结合液态水同位素分析仪测定的氢氧稳定同位素数据，可进一步探讨CO2及H2O在呼吸和光合作用的生态学意义。
2、氢氧稳定同位素示踪设计方案2.1植被对土壤水分的利用来源氢氧稳定同位素可用于区分不同生态型或植被类型的植物根系对水分的利用吸收情况进而研究同一生境中的共生植物对土壤水分利用竞争关系。
2.2土壤蒸发与植被蒸腾的拆分广义的水分蒸发包括土壤或水体表面的蒸发和植被的水分蒸腾，对于植物组织水和土壤水，理加联合自己研发了有中国知识产权局颁发专利证书的真空抽提设备，对植物组织和土壤中的水分抽提率可达98%以上。
通过对植物土壤水分和植物组织水分进行真空抽提，将收取的样品直接通过水同位素分析仪进行测量，配合大气水汽中的氢氧稳定同位素，进而区分土壤水分的蒸腾与蒸散。
1、配套设备E T +=ETE T ET ET δδδ×+×=×E TET E ET ET δδδδ−−==Tf TE EET ET 1δδδδ−−==−E f 2.3氢氧稳定同位素的长期在线监测Manish Gupta (2009)，采用了自动原位取样、连续测量的方式，在三次强降雨过程中连续测量溪水中和降水中稳定性同位素比例，发现溪水中氢氧稳定同位素的值并不随雨水氢氧同位素的变化而变化，这一结果说明，溪水的主要水分补给主要是土壤的潜水，而不是直接来自大气降水。
3、氮氧稳定同位素示踪设计方案3.1N2O源和汇的区分（单点及多点或廓线研究）N2O做为一种重要的温室气体，越来越受到科研人员的关注，其中15N含量可以提供N2O地化循环的重要示踪信息，这是因为许多生物化学过程存在不同的同位素特征。
N2O 是一种线性非对称的分子(N–N–O)。
一个氮原子在中间（α），另一个氮原子在一侧（β）。
因此，我们可以利用这个特点来区分重的氮同位素，命名为14N15N16O 和15N14N16O，代表15N和15Nβ。
通过LGR氧化亚氮同位素分析仪对δ15N、δ15Nα和δ15Nβ的测量可以量化N2O α的源与汇。
选配手动进样装置和多路器后，也可以测量气袋内的气体样品，同时可以N2O的多点长期监测或廓线监测。
3.2细菌反硝化法示踪土壤-植物之间的N素循环通过将土壤、植物组织之间的硝酸盐反硝化成N2O，利用N2O同位素分析仪主机测定其中的δ15Nα、δ15Nβ和δ18O，进而分析土壤-植物之间的N素循环。
首先建立细菌反硝化池，将反硝化成的N2O气体接入分析仪主机进行测定。
三、 LGR仪器野外在线连续监测实例LGR仪器设备在国际和中国国内都有野外长期在线连续监测的先例，其中国内一些单位在线连续监测的设备及监测项目如下：1、中国林业科学院河南济源生态站：水汽-二氧化碳同位素2、中科院地理所江西千烟洲站：水汽-二氧化碳同位素3、中国科学院东北地理所：温室气体分析仪，温室气体浓度与通量。
地点：漠河、三江等4、内蒙古农业大学草原生态站：温室气体分析仪，温室气体通量5、北京林业大学：温室气体分析仪，温室气体廓线+土壤呼吸6、中国水利科学院：温室气体分析仪，多点土壤呼吸监测7、中国气象局气象科学研究院拉萨站：氨气分析仪，长期连续监测8、南京水科院滁州站：液态水同位素分析仪，人工模拟降雨重力分馏水同位素连续监测9、南京信息工程大学太湖站：水汽同位素连续监测10、浙江农林大学天目山站：水汽同位素连续监测11、上海环境科学院：温室气体分析仪+土壤呼吸12、上海市气象局崇明岛：CO2/CH4/N2O涡度相关长期监测13、中科院南京土壤研究所常熟站：氨气分析仪，施肥后氨气排放在线监测14、中科院大气物理所：氧化亚氮分析仪，N2O多层廓线长期监测15、中科院大气物理所：温室气体分析仪，CO2/CH4多层廓线长期监测16、中科院大气物理所：氨气分析仪，氨气廓线监测17、中科院亚热带农业生态研究所：氧化亚氮分析仪，N2O涡度相关18、中科院亚热带农业研究所：温室气体分析仪，CO2/CH4涡度相关19、中科院亚热带农业研究所：氨气分析仪，氨气廓线监测东北地理所三江站温室气体野外连续在线监测系统（空气温度高达39度）中国林科院济源站水汽-二氧化碳同位素廓线连续监测系统北京八达岭林场梯度法通量测量三峡大学温室气体通量研究土壤/水面碳通量与碳同位素多点长期监测系统NOAA利用LGR气态水同位素分析仪连续监测水汽同位素廓线研究LGR液态水同位素分析仪溪水、地表径流、降雨、融雪多点连续监测系统廓线通量研究‐利用LGR仪器快速测量的特点，通过多路器，分别测量大气本底浓度，近地表浓度梯度，近冠层浓度梯度，区分土壤和森林的通量组分Soil, plant, and transport influences on methane in a subalpine forest under high ultraviolet irradiance. Biogeosciences (2009)南极科考队利用LGR仪器连续监测甲烷浓度Lake Untersee, Antarctica (NASA)土壤甲烷排放Nature 2008;456 (7222):628-30 Large tundra methane burst duringonset of freezing俄罗斯科学家应用LGR快速甲烷分析仪进行涡度相关测量。