［ 2/ 0 27 ］ ［ /， & 0 1］
穴中选取了 7 个钟乳石石笋， 通过 L!M: 同位素精确 定年并按标准方法同时测定了 !2/ - 和 !2/ .， 分析结 果表明，该地距今 &; @ $; N(， 气候表现出持续的千 年尺度的冷暖交替， 与之相适应，植被表现出森林
［ $; ］ 和草原的彼此消长" 孙艳荣等 对采自北京大学校
稳定碳同位素技术在土壤 !植物系统 碳循环中的应用 !
刘" 微" 吕豪豪" 陈英旭" 吴伟祥
!!
（ 浙江大学环境与资源学院环境工程系，杭州 #$%%&’ ）
摘" 要" 碳作为重要的生命元素， 在土壤!植物系统物质循环中发挥重要作用( 作为一种天然 $# 的示踪物， 稳定碳同位素 （ )） 较放射性同位素具有安全、 无污染、 易控制的优点， 在土壤!植 物生态系统碳循环研究中得到广泛应用( 通过检测土壤!植物体系中稳定碳同位素的自然丰 度或采用稳定碳同位素标记有机材料， 能够较真实地了解植物的光合特性、 光合产物在土壤! 植物体系中的运转及其在土壤中的分解、 转化等过程( 本文概述了稳定碳同位素技术在植物 光合作用及光合产物运转、 古气候重建、 土壤有机质周转以及植物!根际微生物相互作用等方 面的研究进展， 并针对当前研究中存在的问题提出了今后的研究展望( 关键词" 稳定碳同位素" 碳循环" 光合作用" 土壤有机质" 根际微生物 （ &%%+ ） %#*%,-.*%-" 中图分类号" /$0.( ." 文献标识码" 1 文章编号" $%%$*’##& !""#$%&’$() (* +’&,#- %&.,() $+(’("- ’-%/)$01- $) ’/- .-+-&.%/ (* %&.,() %2%#$)3 $) +($#4"#&)’ +2+’-56 234 567，28 9:;!<:;，)9=> ?7@A!BC，54 567!B7:@A（ !"#$%&’"(& )* +(,-%)(’"(&$. +(/-(""%-(/ ， 0).."/" )* +(,-%)(’"(&$. $(1 2"3)4%5" 65-"(5"， 78"9-$(/ :(-,"%3-&;， <$(/=8)4 #$%%&’ ，08-($） > ?08-(> @> A##.> +5).( ， &%%+ ， 78 （#） ： ,-.*,+%( !,+’.&%’：1D : E:7@ F7G6 6F6E6@H，I:JK;@ LF:MD 7EL;JH:@H J;F6 7@ H<6 E:HH6J IMIF7@A 7@ D;7F!LF:@H DMDH6E( /H:KF6 I:JK;@ 7D;H;L6 $# ) <:D K66@ N7O6FM CD6O 7@ H<6 DHCOM ;G I:JK;@ IMIF7@A 7@ D;7F!LF:@H DMDH6E，OC6 H; 7HD D:G6，@; L;FFCH7;@，:@O 6:DM H; K6 <:@OF6O( P<J;CA< H<6 :@:FMD7D ;G K;H< @:HCJ:F :@O F:K6F6O $# ) ;JA:@7I E:HH6J 7@ D;7F!LF:@H DMDH6E，: K6HH6J C@O6JDH:@O7@A ;G H<6 E6I<:@7DED ;G L<;H;DM@H<6D7D，H<6 O7DHJ7KCH7;@ ;G L<;H;DM@H<:H6D 7@ LF:@H!D;7F DMDH6E，H<6 G:H6 ;G LF:@H F7HH6J，:@O H<6 D;CJI6 ;G @6N I:JK;@ 7@ D;7F I;CFO K6 :I<76Q6O( 3@ H<7D L:L6J ，H<6 :LLF7I:H7;@D ;G DH:KF6 I:JK;@ 7D;H;L6 H6I<@7RC6 7@ H<6 J6D6:JI<6D ;G L<;H;DM@H<6D7D，J6I;@DHJCIH7;@ ;G L:F6;IF7E:H6 ，HCJ@;Q6J ;G D;7F ;JA:@7I E:HH6J，:@O 7@H6J:IH7;@D K6HN66@ LF:@HD :@O J<7S;DL<6J6 E7IJ;;JA:@7DED N6J6 KJ76GFM DCEE:J7S6O ，:@O H<6 L6JDL6IH7Q6D ;G H<6 :LLF7I:H7;@ ;G DH:KF6 I:JK;@ 7D;H;L6 H6I<@7RC6 N6J6 :FD; O7DICDD6O ，K:D6O ;@ H<6 7DDC6D 6B7DH6O 7@ ICJJ6@H J6D6:JI<6D( 9-2 :(.;+： DH:KF6 I:JK;@ 7D;H;L6； I:JK;@ IMIF7@A； L<;H;DM@H<6D7D； D;7F ;JA:@7I E:HH6J； J<7S;DL<6J6 E7IJ;;JA:@7DE( " " 同位素即为原子序数 （ 质子数） 相同而质量不
［ $, ］ 候因子的关系" 解三平等 对滇西腾冲新近纪两种
提出利用稳定碳同位素技术区分 -/ 植物和 -7 植 导 物" 不同光合型植物由于固定 -.$ 途径的差异， 致植物体在光合作用过程中对2/ - 选择吸收的比例 不同， 从而使植株体内 !2/ - 存在差异" -/ 植物 !2/ 的变化范围为 0 $%? @ 0 /;?； -7 植物由于植物鞘 细胞和叶肉细胞在 -.$ 同化过程中分工明确， 其光
［ $7 ］ 化研究中的应用前景" JK)(G+ 等 在克莱维斯大洞
定碳同位素引入大气 -.$ 浓度变化的研究为稳定 随着 碳同位素在植物中的应用奠定了基础" 近年来， 稳定碳同位素测定技术的改进和提高， 利用作物稳 定碳同位素变化差异来研究作物光合作用、 物质代 谢等生理活动特征及环境因素对作物的影响， 已经 成为一个重要的指标和手段 4+56+)
米） 的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 （ CDC- ） 转入水稻 是否具有高光效的争议， 通过测定稳定碳同位素研 结果表明， 该种质为 究了第 1 代转 CDC- 基因水稻， -/ 植物， 但 -7 原初光合产物增多， 表现出 -7 光合 特性有所改善" 李明财等
［ 23 ］
通过对青藏高原东部玛
多县境内高寒地区 $% 个科、 /1 个属、 ,$ 种植物叶片 的稳定性碳同位素的测定表明， 供试植物的稳定性 碳同位素比值 （ !2/ - ） 介于 0 $;E $? @ 0 $1E ,?， 说 明这 ,$ 种植物均属于 -/ 植物" 这种光合型的分布 与该地区的环境因素有密切关系， 低温是该区没有 植物分布的关键因素， 同时光合型的分布也反映了 植物对独特地理环境的适应" B=FG=+>>( 等 5()H 等
［ #］ ， 尤其在植物生理生态学、 农作物养分吸收利 息
放射性同位素( 稳定性同位素是天然存在的不具有 放射性的一类同位素， 可使研究在自然状态下进行， 克服了放射性同位素的不足( 稳定性同位素之间没 有明显的化学性质差别， 但其物理化学性质 （ 如在 气相中的传导率、 分子键能、 生化合成和分解速率 等） 因质量上的不同常有微小差异， 使反应物和生
（ .%0-$$.& ） 和浙江省自然科学基金资助 !国家自然科学基金项目 项目 （ ?0%.%+& ） ( !!通讯作者( =!E:7F：N67B7:@AT SUC( 6OC( I@ &%%-!%#!%- 收稿， &%%+!%$!$. 接受(
用、 优质种质的选育及古环境、 古气候的重建等方面
［ . * 0］ 有很好的指示作用 ( 稳定碳同位素示踪技术在
2/ 2/
和 4+6!
通过测定植物体 - 含量研究了环境条件
- 含量从 3%O 下降到 /;O ， 非根际土壤微生物中 - 含量从 1%O 下降到 /%O ， 根际微生物2/ - 含量下
对光合作用的影响程度， 结果发现， 空气中 -.$ 浓 度升高和土壤肥力降低均可影响植物的光合特性" 植物光合作用中吸收 -.$ 发生分馏作用受多 种气候因素 （ 温度、 水分、 光照强度和大气 -.$ 状况 等） 的影响
［ $］ 同 （ 中子数不同） 的元素 ， 可分为稳定性同位素和 ［ &］ ( 成物在同位素组成上有所差别
碳作为重要的生命元素， 在自然界中存在两种 稳定形态 （ $# ) 和$& ) ） ， 由于其分馏现象的存在， 导致 不同植物体内光合产物$# ) 含量存在差异( 碳同位 素在植物中的分布特点能够揭示循环过程中所包含 的物理、 化 学、 代 谢、 气 候、 环境等许多方面的信
" 大量研究认为，
［ 2, ］
［ 3 0 2$ ］ " 植物 !2/ - 与营养元素之间存在密切的关系
、 ’()8等
最早
园内的 白 皮 松 （ !"#$% &$#’()#) ） 树 轮 " !纤 维 素 的 2/ 结合北京气象台的气象记录， 建立 ! - 进行了分析， 了树轮 !2/ - 与气候各要素的回归方程， 其重建值与 观测值吻合较好， 表明北京地区树轮 " !纤维素的稳 定碳同位素与 23$1 —2333 年 / —3 月的平均气温及 , —3 月的平均降雨量显著相关， 在一定程度上反映 了季风盛行区白皮松树轮纤维素稳定碳同位素与气