解決方案 | 激光剝蝕-穩定同位素比質譜在樹輪碳同位素分析中的應用
2022-07-29
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樹輪是檢查植物生理和代謝過程變化以及應對環境變化的反應的關鍵工具。芬蘭自然資源研究所研究團隊，對位于西伯利亞凍土層上的森林生態系統進行研究。選取了兩個地點（夏季土壤融化深度不同，對樹輪生長有很大影響）的處于生長季節的落葉松針葉及樹輪樣本進行同位素質譜分析，并結合統計學方法對落葉松葉片水平光合作用產物及下游代謝過程的同位素分餾進行研究。
分析方法
• 葉片中糖類13C分析：LC-IRMS（液相色譜-穩定同位素比質譜）分析，蔗糖、葡萄糖和果糖
• 樹輪中13C分析：LA-IRMS（激光剝蝕-穩定同位素質譜，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，每小時更換一次，以完全去除溶劑；
• 40°C 烘箱中干燥 2 天；
• 切片機處理以獲得用于 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）的激光進行聯系采樣；
• 700 °C 下將剝蝕的木粉在 Cr2O3 條件下燃燒轉化為 CO2；
• 進入氣相色譜和同位素質譜分析。
考察了兩個不同年份葉片中蔗糖、葡萄糖和果糖中的 δ13C與樹輪13C的相關性，闡明了樹輪13C 富集的原因。其中發現蔗糖對樹輪中13C 積累的貢獻率最大。蔗糖和樹輪 δ13C 記錄的季節性趨勢非常相似，前一年形成的“舊"光合產物在樹輪有機碳的形成中占比較小。
另外研究團隊還發現：盡管環境條件和樹木生長存在明顯差異，但兩個研究地點的 δ13C 結果趨勢非常相似。
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