人参的稳定同位素特征可以用来分析特定的人参栽培环境条件，这可以被用来作为有关人参质量的证据。人参的质量受土壤的各种物理、化学和微生物性质的影响。由于土壤肥力严重下降，不利于人参的连续种植。因此，土壤质量的管理对于提高人参的质量和产量至关重要。

中国、韩国、加拿大和美国生产了超过全球99%的人参，近些年由于土壤肥力持续下降，对人参的连续种植产生了严重影响。因此，有效的土壤质量管理对于提高人参的质量和产量至关重要。在韩国，由于缺乏用于此目的的新土地，人参的产量也正在不断下降。现有相关实验证明：人参的稳定同位素特征可以用来分析特定的人参栽培环境条件。这可以被用来作为有关人参质量的证据。

图1 Sercon -GSL元素分析仪

图2 Sercon 20-20稳定同位素比质谱仪联机

实验部分

背景

本实验以六年生人参(JAGYYANJUN品种)为材料，进行苗木培育。两个栽培地包括旱地传统人参田和稻田转化田，三种有机肥包括：牛粪、食物垃圾和稻草堆肥。

方法

将人参样品经45℃冷冻干燥三天后制备，用于IRMS分析。取5 mg人参粉用于C和N稳定同位素组成，20μg用于S稳定同位素组成分析。

用Sercon-GSL元素分析仪(图1)与Sercon 20-20稳定同位素比质谱仪(图2)联机进行了C、N稳定同位素组成(δ13CVPDB和δ15NAr)的分析。采用Sercon带预浓缩模块的元素分析仪和Sercon20-22连续流稳定同位素比质谱仪对S稳定同位素比值(δ34SVCT)分析。对美国USGS和IAEA国际标准以前校准过的实验室标准进行重复分析，并与相类似的人参样品组成进行重复分析进而做质量控制。已知δ13CVPDB的分析精度为±0.1‰、δ15NAIR的分析精度为±0.1‰、δ34SVCDT的分析精度为±0.2‰。

实验结果

研究发现，在传统旱地中，施用有机肥的种类和数量对人参C、N和S的稳定同位素比值有明显影响，如施用稻草堆肥栽培的人参平均13C值高于对照(无施用量)。同时另一方面研究表明，用牛粪和餐厨垃圾处理的人参平均13C值低于对照。

人参中的15N同位素组成也与施用到栽培区的有机肥料的量相关。同样，随着堆肥量的增加，34S同位素值也增加。然而，对C、N和S稳定同位素比值和施入水稻田的肥料类型/量并没有出现同样的实验现象，而是随着稻草堆肥量的增加， 15N出现了相应的减少。图3 是13C-15N的组合，对前面提到的关系进行了揭示。

图3 6岁人参根系中C & N稳定同位素比值的可变性取决于栽培类型、土地和有机肥的类型

实验结论

利用13C稳定同位素的变异性，可以解释作物生长的条件和位置。使用N稳定同位素组成可以区分农业实践(人参作物上使用的有机肥料的类型)。例如，已知肥料通过硝化/反硝化过程容易对N同位素的分馏造成影响。由于该区域受物理因素的影响远远多于生物因素，所以，S同位素的分馏更为明显，S稳定同位素比值有望用来验证人参作物的地理真实性。