苔藓中游离氨基酸含量及其氮同位素组成对大气氮沉降的响应研究

申请人在前期研究中发现，利用整株苔藓个体稳定氮同位素的方法获取的是其整个生长期大气氮沉降的综合信息，不具备对大气氮沉降时间变化的揭示能力。本研究拟以贵阳市和荔波茂兰原始森林作为研究区域，通过研究苔藓叶片游离氨基酸含量及四种主要游离氨基酸氮同位素组成的季节性变化规律及地区差异，并将其与苔藓采集地大气氮沉降的氮同位素组成的季节性变化进行对比分析，探讨不同种类的游离氨基酸含量及其氮同位素组成示踪大气氮沉降的能力，寻求示踪大气氮沉降的最佳游离氨基酸种类；通过分析从森林地区移植到城区的苔藓的游离氨基酸含量及四种主要游离氨基酸的氮同位素组成随移植时长的变化规律，揭示不同种类的游离氨基酸含量及其氮同位素组成对大气氮沉降的氮源变化的响应时间。本研究成果将有望提升苔藓氮同位素技术对大气氮沉降的时间变化进行示踪的能力，为大气氮沉降的研究提供一种新的研究手段，具有重要的创新意义和现实意义。

本研究建立了用GC/Isolink/MAT253测定20种氨基酸氮同位素值的方法。3nmol 20种氨基酸混合标准样品tBDMSi衍生物氮同位素标准偏差在0.3‰和0.7‰之间，平均标准偏差为0.5‰。本研究表明，从贵阳市中心往东北方向还是西南方向苔藓和马尾松总游离氨基酸的浓度随着离市中心的距离而降低而且呈现季节性变化。马尾松针叶组织中的游离氨基酸含量的空间分布与用苔藓组织氮含量分析的贵阳市区及其周边农村大气氮沉降空间分布一致表明游离氨基酸能对环境氮做出响应并且可以用于示踪环境氮沉降量。苔藓和马尾松针叶中游离Pro,Asp,Glu,Asn,Arg和总氮的氮同位素值呈现从贵阳市区往农村逐渐降低的变化，其季节性变化与雨水氮一致。贵阳市游离氨基酸氮同位素偏正是因为受到汽车尾气排放气态NOx的影响。而农村地区游离氨基酸的氮同位素值相对偏负与农业氨源的释放有关。以上研究表明，苔藓和松针的一些游离氨基酸浓度及其氮同位素组成能较灵敏地示踪大气氮沉降的变化和来源。