作为天然标记物,稳定同位素可以量化多种来源对混合物的贡献,这种量化方法越来越多的用于生态学、生物学和地球化学研究中。对于有机混合物物源的判别,可根据不同来源的有机物中稳定碳同位素丰度的明显差别这一特征来进行[57]。生态学的研究中通常利用混合模型来定量区分有机物质来源及贡献比例,较为常用的有线性混合模型和基于贝叶斯统计方法的混合模型等[58-64]。
土壤碳库贡献率的分析需要考虑研究区域的碳源数量和各碳源与产物的稳定同位素值是否满足模型要求两种因素[58],线性回归方法可以定量分析各来源对混合物的贡献比例。Román等[59]使用Iso source 1.3.1软件,根据同位素线性回归混合模型,利用δ13 C值估算了陆地和海洋来源物质对西班牙西北伊比利亚半岛河口地区草甸沉积物碳的相对贡献。王丹等[58]在研究互米花草对滨海湿地土壤碳库的贡献时分别采用二源和三源混合模型计算土壤有机碳库各来源的贡献率,根据试验结果分析后与前人[60]单一运用二源混合模型的结论相比较,指出对土壤有机质进行定量溯源分析时,应根据研究区域可能存在的碳源数量和植被组成来选择合适的稳定同位素混合模型,才能相对准确地进行分析。然而线性回归方法适用范围较窄,无法对多个来源的混合物进行定量区分。
目前,贝叶斯混合模型是用来确定混合物组成比例的常用模型之一[11],该模型利用贝叶斯算法,集合可能的多种来源的同位素特征值,允许纳入信息分析前的一些条件,推出SIAR软件包用于计算混合物比例[65]。使用贝叶斯混合模型计算混合物来源的方法被广泛使用,有研究运用Ordinary Least Square(OLS)法和贝叶斯法比较分析了土壤呼吸对C4草地生态系统夜晚碳通量的贡献度,研究发现土壤呼吸对生态系统呼吸的贡献约为80%左右,并且贝叶斯法更能反映生态系统的真实情况,可以降低结果的标准误差[61]。Kubo和Kanda利用贝叶斯混合模型分析得出东京湾表层沉积物以海洋有机质为主,约占总有机质的69%[62]。Garcias-Bonet等测定了海陆沉积物中的海草和红树林沉积物的碳同位素组成,通过贝叶斯同位素混合模型表明,海草叶片和大型藻类叶片是海草沉积物中有机物积累的主要因素,红树林叶片是红树林沉积物的主要贡献者[63]。Yu和Zhang利用双同位素MixMIR模型,通过测定稳定同位素组成(δ13 C和δ15 N),估算了海洋、河流和大气沉降物对渤海半封闭海域有机质的相对贡献率分别为69.0%,9.6%和21.4%[64]。
在对简单线性模型和贝叶斯混合模型评估中,认为简单线性模型方法中只使用一种同位素会导致较大的误差,而基于贝叶斯方法的混合模型可以同时使用两种同位素则可修正误差估计值,比简单线性模型方法更准确[66]。总之,线性混合模型简单直观,易于计算,但在普适性和精度方面仍然不足,贝叶斯同位素混合模型使用了多种同位素以及参数设定,提高了模型估计的准确性。