发布时间：2023-02-01

赋存于土壤中的铜（Cu）是植物生长过程中必需的营养元素。土地利用方式的改变，如农田废弃，是影响土壤中铜地球化学循环的重要因子。土壤中过量或缺乏铜对其可持续发展构成威胁，甚至可能影响人类健康水平。近年来，随着多接收等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）技术的发展，使得获得高精度铜同位素数据成为了可能。然而目前有关于水稻田废弃对铜同位素组成的影响及其分馏机制报道还非常的少。此外，以往研究表明水稻田废弃前后铜含量具有显著差异，但是其铜同位素是否有差异仍不清楚，水稻田废弃前后铜同位素相关应用的报道仍非常地有限。

针对以上问题，中国地质大学（北京）科学研究院博士后郑晓笛在导师韩贵琳教授的指导下，对泰国Mun河流域不同土地利用方式的土壤（水稻田、废弃1、3、5年水稻田）样品开展了高精度铜同位素的分析测试，取得主要认识如下：

（1）水稻田剖面具有相对较高的Cu含量以及δ⁶⁵Cu值（平均值: 0.04‰）。然而，对于废弃水稻田剖面，废弃1年具有相对较低的Cu含量以及高的δ⁶⁵Cu值（0.06‰），废弃3年和5年则具有相对较低的Cu含量以及δ⁶⁵Cu值（-0.65‰和-0.45‰）。

（2）受水稻田人工及季节性淹水条件的影响，水稻田剖面内上层δ⁶⁵Cu值的变化主要受降解及水稻根系吸收作用的影响，而下层则可能是受长期淹水条件含Cu矿物变化的影响。而水稻田废弃后，土壤矿物的转变是导致不同土壤剖面δ⁶⁵Cu值存在差异的主要原因。

本研究对比了同一研究区域水稻田废弃前后的铜含量及其同位素值，发现了对于不同利用方式的土壤，铜含量及其同位素具有显著的差异，这表明了铜同位素在土壤科学管理相关的应用研究中有着巨大的潜力，可以成为研究土壤营养元素循环过程的有力抓手。

图1  泰国Mun河流域水稻田，废弃水稻田（1, 3, 5年）土壤剖面的铜含量及铜同位素值

图2 泰国Mun流域土地利用方式变化的Cu同位素分馏机制示意图

论文信息：Zheng Xiaodi, Han Guilin*, Liang Bin (2023). Distribution of Cu in agricultural soils with different land uses through stable isotope analysis, Ecological Indicators, 146:109903.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.109903