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焦点客户: 农业科学研究所植物营养组 @ 苏黎世联邦理工学院

苏黎世联邦理工学院正在使用IsoPrime100 IRMS研究土壤-植物系统中的磷酸盐循环

Federica Tamburini博士是瑞士苏黎世联邦理工学院农业科学研究所植物营养小组的技术员/研究员,她在那里管理稳定同位素设施。Tamburini博士拥有地质学博士学位,在从事土壤磷酸盐中的稳定同位素项目之前,她曾接受过地球化学培训(海洋沉积物)。从那时起,她就一直在研究这个课题,并优化方案,制备土壤和植物提取物的样品,以分析其同位素组成。

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作为稳定同位素设施的管理者,Tamburini博士为她的小组其他成员以及自己的研究和外部合作分析样品,同时也维护同位素比值质谱设备。该小组从Elementar公司购买了一台 vario PYRO cube®和一台IsoPrime100,用于分析固体和液体样品中的CNS和O。这套设备使该小组受益匪浅,尤其是该小组的研究高度依赖稳定同位素,现在所有分析都可以在内部进行。
 
该小组将该设备用于多种应用,包括土壤和植物样品中的13C、15N和34S。对于C和N,该小组既分析自然丰度,也分析15N和13C富集样品。最近几个月,该团队尝试了一种新技术,使用vario LIQUID采样器分析土壤水体中的15N和13C,以观察根系沉积的同位素特征。这些样品中的氮和碳浓度较低,因此将相对较多的液体(80微升)直接注入燃烧炉中。

Federica Tamburini博士在实验室里使用IsoPrime100和vario PYRO cube
Federica Tamburini博士在实验室里使用IsoPrime100和vario PYRO cube

她的兴趣领域是土壤-植物系统中的磷酸盐循环,她的首选 "工具 "是磷酸盐中的氧稳定同位素。这种分析工具可以更深入地了解土壤/植物系统中的磷循环。在这里,磷酸盐中氧同位素比例的变化是由生物过程引起的,如有机物的酶水解,每一个过程都会产生特定的同位素效应。事实证明,这对理解环境中的P循环很有帮助,例如,在土壤发育的最初阶段或在胁迫条件下的植物内部。在特定条件下,磷酸盐中的18O也可作为环境中P来源的示踪剂。
 
在磷酸盐分析方面,该小组主要分析Ag3PO4样品,以确定磷酸盐的18O同位素特征,此前已从不同的土壤和植物池中提取过磷酸盐。大家上有一个普遍的 "教条",就是Ag3PO4样品分析的难度特别大。除了生成Ag3PO4样品需要费力的准备和清理程序外,Tamburini博士报告说,vario PYRO cube®在进行这项分析时从未遇到任何困难。对于每个样品,少量的玻璃碳被添加到银囊中,以增加碳对热解样品的可用性。系统空白非常小,这对该分析非常重要,而且所得的一氧化碳色谱的质量非常好,与任何N2都有很好的分离,峰形清晰对称。
 
该小组在不更新玻璃质C炉的情况下,平均运行约4,000个样品。运行规模一般约为112至120个样品,约需20至22小时完成。凭借仪器提供的良好灵敏度,该小组能够运行200至300微克之间的样品,甚至更少。这对该小组来说很重要,因为它在制备土壤样品时产生的Ag3PO4量通常很小,主要是因为它有时要处理磷酸盐含量很少的样品。该小组还使用vario PYRO cube®的O2元素组成结果来检查样品的纯度。
 
谈到Elementar给她留下的第一印象,Tamburini博士说到:  

在申请资金时,我们不得不寻找不同的公司和仪器解决方案,吸引我的是vario PYRO cube的创新制备系统,系统所有组件的直接使用方式,以及它的 "模块化"。Elementar的工作人员也非常有能力,并且对我们的特殊要求非常关注,所以这一点让我很满意。

Tamburini博士解释说,零空白样品输送系统、从燃烧到裂解模式的轻松转换以及IRMS的准确性和可靠性是该仪器最有用的特点。她说,除了与IRMS测量有关的分析优势外,这些仪器还有助于优化实验室内的样品制备(从土壤提取物到Ag3PO4)。

关于苏黎世联邦理工学院植物营养学团队

植物营养小组是苏黎世联邦理工学院农业科学研究所的一部分。该小组在多个领域开展研究,包括植物营养、土壤中的营养动态和农业生态系统中的营养循环。它的工作支持发展综合养分管理,涉及作物的各种养分来源,并促进养分利用的微生物功能。

安装设备: 

IsoPrime100 

(legacy instrument, successor: isoprime precisION)
vario PYRO cube® CNSOH elemental analyzer
vario Liquid Sampler for automated liquid injection 

地址:

Plant Nutrition 
D-USYS 
ETH Zurich 
Eschikon 33 
8315 Lindau 
Switzerland 

联系方式:

邮箱: federica.tamburini@usys.ethz.ch 

网址: www.plantnutrition.ethz.ch

主要论著:

  • Tamburini, F., Bernasconi, S. M., Angert, A., Weiner, T. and Frossard, E. (2010), A method for the analysis of the δ18O of inorganic phosphate extracted from soils with HCl. European Journal of Soil Science, 61: 1025–1032. doi:10.1111/j.1365-2389.2010.01290.x 

  • Oxygen Isotopes Unravel the Role of Microorganisms in Phosphate Cycling in Soils. Federica Tamburini, Verena Pfahler, Else K. Bünemann, Kathi Guelland, Stefano M. Bernasconi, and Emmanuel Frossard. Environmental Science & Technology 2012 46 (11), 5956-5962. DOI: 10.1021/es300311h 

  • Tamburini, F., V. Pfahler, C. von Sperber, E. Frossard, and S. M. Bernasconi. 2014. Oxygen Isotopes for Unraveling Phosphorus Transformations in the Soil–Plant System: A Review. Soil Sci. Soc. Am. J. 78:38-46. doi:10.2136/sssaj2013.05.0186dgs 

 

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