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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
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(zhǎng)有很大影響）的處于生長(zhǎng)季節(jié)的落葉松針葉及樹輪樣本進(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。
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(shì)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(zhǎng)存在明顯差異，但兩個(gè)研究地點(diǎn)的 δ13C 結(jié)果趨勢(shì)非常相似。
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