土壤呼吸

土壤呼吸 | 极端干旱通过改变高寒泥炭地土壤微生物功能群丰度来降低土壤异养呼吸而非甲烷通量【温室气体】人类活动造成温室气体排放急剧增加，全球地表温度持续上升，显著改变了自然生态系统碳水循环格局。极端气候事件，尤其是极端干旱事件发生的频率和强度不断升高，对土壤含水量、土壤微生物群落结构和功能、土壤异养呼吸（Rh）以及土壤甲烷（CH4）通量具有重要影响。高寒泥炭地拥有巨大的碳储量，对气候变化高度敏感。虽然目前围绕高寒泥炭地碳排放开展了一些研究，但对高寒泥炭地生态系统碳排放对极端干旱响应的微生物机制仍不清楚。若尔盖国家级自然保护区基于此，中国林业科学研究院湿地研究所的研究团队以青藏高原东部若尔盖国家级自然保护区高寒泥炭地（33°47′56.62′′ N，102°57′28.44′′ E，3430 m.a.s.l.）为研究对象，依托模拟极端干旱的野外控制实验平台，通过原位观测和室内试验相结合，旨在解决以下问题：（1）不同植物生长期，极端干旱如何影响Rh和CH4通量?（2）极端干旱如何影响土壤微生物群落结构和功能群?以及（3）驱动Rh和CH4通量变化的主要因素是什么？作者于2019年6月18日至9月25日测量了Rh（PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统（北京理加联合科技有限公司））和CH4通量（一个闭路静态室（0.5×0.5×0.5 m）+ABB LGR便携式温室气体分析仪（UGGA，GLA132-GGA））。试验三个生长期结束时，作者测量了样地0-20 cm土壤的土壤性质，包括总氮（TN）、土壤有机碳（SOC）、有效磷含量（AP）、总磷（P）、pH值、溶解有机碳（DOC）、土壤含水量（SWC）、硝态氮（NO3--N）、铵态氮（NH4+-N）、微生物生物量磷（MBP）、微生物生物量氮（MBN）和微生物生物量碳（MBC）。此外，还进行了新鲜土壤样品的DNA提取、PCR扩增和测序。图1 PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统。【结果】图2 不同植物生长期极端干旱对土壤异养呼吸（a）和甲烷通量（b）的影响。“ED”，“MD”，和“LD”分别代表植物快速生长期、盛花期和植物生长衰退期。图3 不同植物生长期极端干旱对细菌碳循环功能群的影响。图4 驱动因素对土壤微生物呼吸（a）和甲烷通量（b）的相对贡献。【结论】极端干旱导致植物生长衰退期土壤异养呼吸显著降低38.04 mg m−2h−1，但对CH4通量无显著影响。极端干旱显著降低了细菌的α多样性，显著降低了植物快速生长期和衰退期的Rokubacteria和Chloroflexi菌的相对丰度，显著增加了盛花期Actinobacteria菌的相对丰度。在植物快速生长期和盛花期，极端干旱使芳香烃降解功能群（aromatic hydrocarbon degraders）相对丰度分别降低了50.26%和64.37%。在植物生长衰退期，极端干旱显著降低了甲醇氧化（methanol oxidizers）和木质素降解（lignin degraders）功能群的相对丰度，分别为81.63%和82.08%。随机森林模型分析表明，细菌功能群在决定土壤异养呼吸和甲烷排放中起着重要的作用。芳香族化合物降解（aromatic compound degraders）和芳香烃（aromatic hydrocarbon degraders）降解功能群对土壤异养呼吸累计贡献率为11.89%。芳香族化合物降解（aromatic compound degraders）、芳香烃降解（aromatic hydrocarbon degraders）、脂肪族非甲烷烃降解（aliphatic non-methane hydrocarbon degraders）和甲基营养（methylotrophs）功能群对甲烷通量的累计贡献率为13.29%。研究结果强调土壤细菌碳循环功能群对于探索未来极端干旱背景下土壤碳循环可能的微生物响应机制至关重要，为高寒泥炭地应对未来气候变化提供了理论基础和科学依据。【产品简介】PS-9000是一套用于测量土壤CO₂通量的便携式测量系统，采用动态气室法测量，专利设计。具有控制测量、存储和数据处理等功能，可测量呼吸室内CO₂浓度变化，同时结合自身测量的空气温度、大气压、土壤温度等传感器的数据，计算处理得到CO₂通量。PS-9000可通过掌上控制器实现无线操作，实时显示仪器测量的各种参数值，并可现场修改各种设置参数。

型号推荐：土壤温室气体分析仪-一款测定土壤呼吸速率的仪器2024实时更新，土壤呼吸作为土壤生态系统碳素循环的关键环节，其速率的测定对于理解土壤健康状态、评估生态系统功能具有重要意义。土壤温室气体分析仪，以其高精度、多功能的特性，为土壤呼吸速率的测定提供了重要帮助。 一、准确监测多种温室气体 土壤温室气体分析仪能够同时显示呼吸室内部的CO₂ 、H₂ O、N₂ O、CH₄ 等多种温室气体的含量，以及温度和湿度的变化。这些数据的准确监测，为土壤呼吸速率的全面评估提供了可靠基础。 二、非破坏性测量与高精度 该仪器采用非破坏性测量方法，避免了对土壤生态系统的干扰。同时，其高精度和重复性高的特点，确保了土壤呼吸速率测量的准确性。通过实时监测和数据处理，研究人员可以迅速获取土壤呼吸速率的动态变化。 三、自动化操作与广泛应用 土壤温室气体分析仪具有自动化程度高、操作简便的特点，大大提高了工作效率。广泛应用于农业生态科研、碳源碳汇研究、全球气候变化等多个领域，为土壤呼吸速率的测定提供了强有力的技术支持。 四、仪器特点1、Android安卓操作系统，更便捷的人机交互操作 2、7寸高清触摸屏，操作简单、界面清晰 3、气体流量可通过仪器设定，可以进行不同流量下土壤呼吸强度的试验 4、专用动态分析软件，可在安卓显示屏上实时显示实验过程，省去往电脑端拷贝数据，整理分析； 5、支持wifi、4G联网；数据可无线上传至云平台 6、存储空间16G，可存储100000+条数据 7、数据可直接通过USB接口导出到U盘 8、检测完成可直接打印并上传检测数据结果 9、支持GPS定位； 土壤温室气体分析仪作为土壤呼吸速率测定的重要工具，其精确监测、非破坏性测量和自动化操作的特点，为土壤健康状态的评估和生态系统功能的理解提供了有力保障。未来，随着技术的不断进步，其在土壤科学研究中的应用将更加广泛和深入。

table width="624" cellspacing="0" cellpadding="0" border="1" align="center"tbodytr style=" height:25px" class="firstRow"td style="border: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"成果名称/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: windowtext windowtext windowtext currentcolor border-style: solid solid solid none border-width: 1px 1px 1px medium border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " valign="bottom" width="491" height="25"p style="text-align:center line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family:宋体"PRI-2012/span/strongstrongspan style=" line-height:150% font-family:宋体"土壤呼吸叶室/span/strong/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"单位名称/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="491" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"北京普瑞亿科科技有限公司/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"联系人/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="168" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"寻梅梅/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="161" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"联系邮箱/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="162" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"info@pri-eco.com/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"成果成熟度/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="491" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √可以量产/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"合作方式/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="491" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"□技术转让 □技术入股 □合作开发 √其他/span/p/td/trtr style=" height:304px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="624" height="304"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"成果简介：/span/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/b81d3a2f-e92b-468a-b3be-569bff8e0776.jpg" title="27.jpg" style="width: 400px height: 301px " width="400" vspace="0" hspace="0" height="301" border="0"//pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"PRI-2012/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"土壤呼吸叶室是一种对于来自土壤的气体进行收集测量的土壤呼吸测量系统和动压平衡装置,可对多点土壤CO2通量的长期、连续监测。同时，该系统还可用于大气CO2、水蒸气廓线研究。另外，通过连接其它环境传感器，如太阳辐射、土壤温度和土壤水分传感器等，可研究环境条件变化与土壤CO2通量的相关性。/span/pp style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"主要技术指标：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family:宋体"1/span/strongstrongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"、系统参数：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"整体外形尺寸：440mm（L）× 260mm（W）× 260mm（H）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"整体重量：5.0Kg/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"携带方式：便携式手提/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"工作方式：可控自动旋转开合/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"测量方式：动压平衡流通式测量/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"驱动方式：步进电机驱动/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"控制方式：单片机控制 /span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family:宋体"2/span/strongstrongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"、测量腔室参数：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"腔室尺寸：200mm（D）*130mmm(H)（可根据需要调整腔室高度）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"测量体积：4000cm3/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"测量面积：315cm2/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"气压监测：10—120KPa 测量精度：± 1.5% 传感器类型：压力传感器/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"温度监测：-40℃—85℃ 测量精度：± 2% 传感器类型：温度传感器/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"土壤湿度监测：0~100% 测量精度：± 2% 传感器类型：湿度传感器/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"腔室重量：1Kg/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"腔室材质：铝合金5052/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"密封方式：橡胶密封/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"防锈处理：腔室外表面涂氟碳涂料（乳白），内表面致密氧化处理（不吸水不吸气）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family:宋体"3/span/strongstrongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"、控制系统：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"单片机类型：STM32/AVR/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"通讯方式：RS232串口通讯/span/pp style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"技术特点：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"1/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"、PRI-2012土壤呼吸叶室采用PLC控制步进电机驱动腔室自动测量，触摸屏进行远端操作，减少人为因素对土壤呼吸的影响。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"2/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"、PRI-2012土壤呼吸叶室可以旋转角度达到110° ，完全运到控制盒的上方，不会由于阳光照射的原因而影响到测量结果（测试动作为电机带动臂梁旋转，从而叶室跟随臂梁旋转，到达控制盒上方后，臂梁停止旋转。腔室回位，呈闭合状态，叶室开始测量）。且由于平行摆臂设计使其抗风强度大大增强，而市场上其他品牌的产品均易收到风力和旋转角度的影响。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"3/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"、土壤呼吸受到压力的影响比较大，对此，科学界建议使用通风口装置使得测量腔室中的压力与外部的压力保持平衡，从而消除土壤呼吸作用下腔室内压力增大从而抑制气体从土壤中溢出的不利效果。PRI-2012土壤呼吸叶室通过动压平衡装置（自主专利），即使在有风的情况下（自然风≤5m/s）仍可以进行有效测量（动压平衡装置可以使腔室内压力与土壤表面压力保持一致，从而大大消除了腔室内外压力不一致对土壤呼吸的影响）。/span/p/td/trtr style=" height:75px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="624" height="75"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"应用前景：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"PRI-2012/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"土壤呼吸叶室应用市场广阔，土壤呼吸在碳通量研究中具有重要意义，在全球碳循环中具有重要的意义。全球碳循环中需要大尺度、长期和连续的生物圈-大气之间的CO2通量观测数据的支撑，全球通量观测网络是获取这些信息的重要手段，目前fluxnet主要由美洲、欧洲、澳洲、加拿大、日本、韩国和中国等6个地区性研究网络组成，具有266个注册观测站点，正在开展地区尺度或者大洲尺度的CO2通量的观测研究。随着红外CO2分析技术的成熟，呼吸叶室进行通量研究的方法越来越成熟，成为ChinaFLUX各通量观测站土壤呼吸的重要研究技术之一。/span/p/td/trtr style=" height:72px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="624" height="72"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"知识产权及项目获奖情况：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family: 宋体"PRI-2012/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"土壤呼吸叶室核心技术为自主研发，《动压平衡装置及土壤呼吸测量系统》获得实用新型发明专利，专利号【ZL 2014 2 0354126.4】 控制系统软件《通量观测数据处理系统V1.0》获得计算机软件著作权证书，证书号【2017SR697408】。/span/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

在这银装素裹的世界里，下雪不仅带来了诗意的画卷，还为大地覆盖了一层白色的绒毯，守护着生命的源泉，对土地土壤的呼吸也产生着影响。在漫长的冬季里，积雪和大地度过了一个又一个宁静的时光。积雪不仅保护了土地的水分，还防止了土地温度的剧烈变化；当春回大地，雪慢慢融化，雪水还会滋润着大地。在这些过程中，积雪下土壤中的微生物是一场狂欢还是一片沉寂呢？接下来跟随一篇优秀的文章来了解一下这些过程~积雪对有/无凋落物的温带森林土壤CO2及其δ13C值的影响永冻层和季节性积雪区域占全球陆地表面的60%左右，占全球土壤有机碳（C）储量的70%以上。积雪直接影响表土和大气之间的热交换，减少土壤温度波动的影响。在严寒条件下，较厚的积雪可防止土壤结霜，为地下微生物活动提供相对稳定的生活环境。然而，在全球气候变化背景下，北半球春季陆地积雪面积正逐年减少，预计本世纪末将减少25%。季节性积雪模式对全球气候变化具有复杂且多样的响应，可能会通过光、热、水和养分等资源再分配来影响森林生态系统的地上和地下过程。土壤呼吸作为土壤C循环的重要过程，占据森林生态系统呼吸的60%以上，气候变化导致的土壤呼吸的微小变化甚至会引起森林生态系统呼吸的重大变化。积雪和气温升高之间的相互作用影响土壤冻融循环，导致土壤性质和土壤CO2排放的变化。作者认为冬季积雪会影响不同季节土壤微生物呼吸及其δ13C值，且会随着林分和凋落物的存在而变化，然而，目前，关于该方向的研究十分有限。基于此，为尽可能降低其他环境因素的影响，研究者们在长白山森林生态系统国家野外科学观测研究站附近的温带森林林地（温带红松阔叶混交林（BKPF）和白桦林（WBF））采集带有凋落物的土柱带回实验室，一半去除凋落物，一半保留。人工雪（轻/重）覆盖，根据野外土壤温度和气温的全年变化，利用低温培养箱进行长期培养实验，合理设置不同季节的模拟温度水平变化。利用SF-3000+碳同位素分析仪测定土柱中的CO2排放量及土壤呼吸CO2的δ13C以研究人工积雪和凋落物的存在对中国东北长白山地区典型温带森林土壤异养呼吸及其δ13C值的影响。不同阶段加雪量及加雪时间研究结果不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱的CO2排放量不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱的平均CO2排放量箱线图不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱释放CO2 的δ13C值的动态变化不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱释放CO2 的δ13C平均值箱线图有/无凋落物下土柱CO2排放量与其相应δ13C值之间的关系研究结论该分析系统可用于研究实验室条件下未受干扰的大型土柱的异养呼吸变化及其相应的δ13C值。根据全年四个不同季节的室内模拟实验，人工积雪对森林土壤异养呼吸及其δ13C值的影响可能因季节、凋落物的存在和森林类型而异。在秋季冻融模拟中，与轻雪覆盖相比，重雪覆盖时的CO2排放量相对较大，土壤呼吸CO2的δ13C值也较小，这表明冬季结冰前积雪增加可能会增加温带森林地下土壤有机碳的分解。随着模拟春季冻融的进行，所有处理中土壤呼吸CO2的δ13C平均值变得不那么小，这与秋季冻融模拟期间观察到的δ13C值的变化相反。模拟春季冻融期间，重雪覆盖时土壤呼吸CO2的δ13C值比轻雪覆盖时更负，这与模拟秋季冻融期间和生长季观测到的δ13C值的变化相反。无论积雪以及凋落物是否存在，在模拟生长季节与非生长季节，所有大型土柱上均观察到土壤异养呼吸13C富集变化（平均约4.2‰），这可归因于土壤水分、释放到土壤中的有机碳化合物的数量和质量以及实验条件下的土壤微生物特性。通常，陆地生态系统土壤异养和自养呼吸的δ13C值的季节变化在一定程度上可以反映SOM分解对环境条件的响应。本研究结果强调了冬季积雪和凋落物的存在对温带森林全年土壤呼吸及其δ13C值的影响，需要未来在野外条件下进一步研究，通过适度考虑土壤理化和微生物特性以及细根生物量引起的激发效应对土壤呼吸δ13C和土壤碳动态的调节作用，探索关键的内在影响机制。

近日，中科院合肥研究院安光所高晓明研究员团队在利用可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)测量大气甲烷(CH4)及土壤甲烷呼吸方面取得新进展，相关研究以《用于生态应用的双增强型多通池波长调制光谱CH4传感器》为题发表在国际知名期刊Optics Express上。CH4作为一种在大气中存在寿命较短的温室气体，其排放的控制对于减缓温室效应有着重要意义。在CH4循环中，土壤既是既是它的来源，也是固碳减少大气碳的去处，土地的利用方式会对CH4循环造成重要影响。为了了解不同土壤在CH4循环中的贡献，需要测量土壤中CH4通量。TDLAS是气体检测中常用的技术之一，具有高灵敏度、高精度、高选择性，以及响应速度快等优点。为了获得更高的检测灵敏度，通常使用多通池来增加吸收光程。传统的赫里奥特池存在镜面利用率低，为达到更长的光程需要增加多通池基长所导致的吸收池体积庞大的问题。团队刘锟研究员、王瑞峰博士研究生等人提出一种双增强型赫里奥特多通池，采用再入射的方法在33.3厘米的多通池基长下实现了73.926米的有效吸收光程，再结合温度控制和吸收线锁定等优化方法，提高了系统的长期稳定性和耐用性，研发的设备探测极限达到10ppbv。团队还利用该设备对草地CH4通量进行了测量，并对大气CH4进行了长期观测。该研究工作得到国家重点研发计划项目，国家自然科学基金等项目的资助。CH4传感器原理图草地CH4通量测量示意图与通量测量结果

亿斯埃欧生物降解呼吸仪精确检测各种固体或液体样品的耗氧或厌氧的生物降解性。 n 原理l 在控制和气流样品的情况下检测样品的O2和CO2浓度；l 同时也可以检测另外需要的气体，如CH4 和H2S等； n 应用l 固体状态塑料的生物降解性，符合ISO 14855-1，ASTM D 5338； l 在水溶液中塑料的生物降解性，符合ISO 14852；l 符合ASTM D6691和OECD301B等；l 有机废物（固体或液体样品）；l 食品生产；l 堆肥生物活性；l 废水；l 生物技术，生物学，生态学和药学方面的研发。 n 优势l 模块化设计（可升级）；l 即插即用设计（易于安装，使用和维护）；l 实验室或工业用途；l 适用于固体和液体样品；l 耗氧和厌氧测量；l 6,12,24,48或更多通道；l MFC（质量流量控制器）控制每个通道；l 可以选择不同的流量配置（0-200 ml/min，0-1 l/min或更多）；l 分别可以为每个通道设置流量；l 可以选配传感器：如CH4, H2S, H2和VOC等；l 温度范围：5°C —70°C；l 自动加湿和冷凝水去除系统；l 温度，流量，压力和湿度测量；l 流量泄漏报警；l 允许各种尺寸的反应器；l 用户友好软件和excel导出文件；l 远程电脑控制；l 实验室空气泵；l 可连接实验室供气系统；l 无需特殊连接；l 12通道系统仅2个多管电缆连接；l 适用于不同领域的各种应用。 n 技术参数l 尺寸 - 控制器：60 x 60 x 60 cm，重量：50 kg；l 尺寸 - 恒温室：60 x 60 x 105 cm，重量：70 kg；l O2和CO2 光学传感器（可根据要求提供选配传感器）；l MFC +/- 1.5％，FS：0-200ml/min或0-1l/min；l 2个连接多管电缆；l 用于固体测量的容器 - 2.8l；l 液体测量容器 - 125ml-1000ml；l 带有过程控制的AIO计算机。 n 气体传感器系列l 光学传感器O2：量程0-25％，精度：2％；l 光学传感器CO2：量程0-2000ppm，精度：2％； 量程0-5000ppm，准确度：2％； 量程0-1％，准确度：2％； 量程0-5％，0-10％，0-30％，0-100％，精度：2％；l 光学传感器CH4： 量程0-5％，精度：2％； 量程：0-10％，0-30％，0-100％，100％，精度：2％；l 光学传感器H2S： 量程：0-100ppm至0-1000ppm，精度5％。 n 亿斯埃欧呼吸仪软件ERS12创新点：精确检测各种固体状态塑料的生物降解性6,12,24,48或更多通道亿斯埃欧生物降解呼吸仪（土壤/堆肥/塑料呼吸仪）

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达27篇。 今天与大家分享的是何念鹏、潘俊等研究人员在森林-农田长期转化对土壤微生物呼吸温度敏感性及空间变异的影响方面取得的进展。在该项研究中，研究团队利用PRI-8800测定土壤样品的Rs和Q10，为研究结果提供了有力的数据支撑。 土壤是陆地生态系统中最大的碳库，所含碳量相当于大气和植被的总和。土壤微生物呼吸（Rs）是重要的碳循环过程，控制着陆地生态系统向大气的碳释放。此外，全球变暖会加速土壤中碳的分解，增加大气二氧化碳（CO2）浓度，从而导致土壤碳循环与气候变暖之间的正反馈。这种反馈的方向和强度在很大程度上取决于Rs的温度敏感性（Temperature sensitivity, Q10）。 土地利用变化是当前生物圈碳循环的主要人为驱动因素之一（也是全球变化的重要组成要素），土地利用变化将促进/抑制土壤碳释放到大气中，被认为是仅次于化石燃烧的第二大人为碳源，累计约占人为二氧化碳排放量的12.5%。由于人口的增长和对农产品需求的增加，全球范围内大量森林生态系统已被转化为农业生态系统。这些与农业相关的森林砍伐，不仅会导致生物多样性丧失，改变土壤碳循环过程，还可能削弱生态系统应对气候变化的能力。由于土壤微生物呼吸对温度变化的响应异常敏感，土壤Q10对土地利用变化的潜在响应（提升或压制），可能会对未来气候产生重大影响。因此，为了提高人们关于土地利用变化对土壤碳循环的影响及其对气候变化反馈的认识，确定Q10对土地利用变化响应的生物地理格局及其调控因素至关重要（图1）。图1 不同区域森林转变为农田对土壤微生物呼吸温度敏感性（Q10）潜在影响 为了更好地阐明土地利用变化对土壤Q10的影响及其空间变异机制，研究人员收集了中国东部从热带到温带的19个“森林转变为农田”配对地块的土壤样品，采用由普瑞亿科研发的PRI-8800全自动变温土壤培养温室气体分析系统，在5~30 °C进行室内培养，并测量Rs和计算了Q10，此数据的获取为该项研究提供了有力的数据支撑。 图 2 中国东部土壤微生物呼吸Q10的空间变异模式 研究结果表明: 森林土壤Q10的纬度模式主要受到气候因素的驱动。类似的，农田土壤Q10随纬度而升高，气候因素、pH、粘粒和SOC共同调节了耕地土壤Q10的空间变化（图2）。总体而言，森林和耕地之间的Q10值随着纬度的增加趋于一致；DQ10从热带地区（9.23~3.58%）到亚热带地区（0.58~1.93%）和温带地区（–0.97~1.11%）显著下降。DQ10的空间变化受到气候因子、DpH、DMBC及其相互作用的影响。此外，研究还发现森林转变为农田土壤Q10呈现了明显的阈值现象（约1.5），受到pH和MBC的共同调控（图3）。图3 长期的森林转化为农田导致Q10出现不同方向的偏离（阈值约1.5） 预计全球气温升高2.0 °C的情景下，与生物地理可变的Q10相比，使用固定的Q10平均值将导致土壤CO2排放量估算产生偏差：森林为–0.93%~3.66%，农田为–0.71%~2.05%，森林-农田转换的偏差范围为–5.97~2.14%（表1）。表1 中国东部不同生物群落在2.0°C升温情景下表土（0-20 cm）CO2排放预测 总的来说，相关研究结果凸显了与长期土地利用变化相关的生物地理变化对土壤微生物呼吸温度响应的潜在影响，并强调了将长期土地利用对土壤温度敏感性的影响纳入陆地碳循环模型以改进未来碳-气候反馈预测的重要性。 研究论文近期在线发表于土壤学著名期刊《Soil Biology and Biochemistry》。第一作者为北京林业大学博士研究生潘俊、通讯作者为东北林业大学何念鹏教授和北京林业大学的孙建新教授；其他重要的合作作者还包括密歇根州立大学刘远博士、中央民族大学李超博士、中国科学院地理资源所李明旭博士和徐丽博士。该研究受到国家自然科学基金项目（32171544，42141004, 31988102）、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划（YSBR-037）等资助。原文链接：Pan J, He NP, Li C, Li MX, Xu L, Osbert Sun JX. 2024. The influence of forest-to-cropland conversion on temperature sensitivity of soil microbial respiration across tropical to temperate zones. Soil Biology and Biochemistry, doi:10.1016/j. soilbio.2024.109322. 截至目前，以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达26篇，分别发表在10余种影响因子较高的国际期刊上——数据来源：https://sci.justscience.cn/ 很荣幸PRI-8800可以为这些高质量学术研究贡献一份力量，感谢各位老师对普瑞亿科产品的支持和信任。即日起，如果您成功发表文章，并且在研究过程中使用了普瑞亿科的国产仪器设备，请与我们公司联络，我们为您准备了一份小礼物，以感谢您对国产设备以及普瑞亿科的信任和支持！ 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。可设定恒温或变温培养模式；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；307 mL样品瓶，25位样品盘；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可外接高精度浓度或同位素分析仪。 为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统。 1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。 2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。 3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。 除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。 PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。 4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。 5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。 6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。1.Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.2.Ma X, Jiang S, Zhang Z, et al. Long‐term collar deployment leads to bias in soil respiration measurements[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2023, 14(3): 981-990.3.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2023, 29(4): 1178-1187.4.Mao X, Zheng J, Yu W, et al. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 172: 108743.5.Pan J, He N, Liu Y, et al. Growing season average temperature range is the optimal choice for Q10 incubation experiments of SOM decomposition[J]. Ecological Indicators, 2022, 145: 109749.6.Li C, Xiao C, Guenet B, et al. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167: 108589.7.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.8.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.9.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.10.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.11.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.12.Yingqiu C, Zhen Z, Li X, et al. Temperature Affects new Carbon Input Utilization By Soil Microbes: Evidence Based on a Rapid δ13C Measurement Technology[J]. Journal of Resources and Ecology, 2019, 10(2): 202-212.13.Cao Y, Xu L, Zhang Z, et al. Soil microbial metabolic quotient in inner mongolian grasslands: Patterns and influence factors[J]. Chinese Geographical Science, 2019, 29: 1001-1010.14.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. 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Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.24.Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.25.Liu YH,Xiong DC,Wu C,et al.Effects of exogenous carbon addition on soil carbon emission in a subtropical evergreen broad-leaf forest[J]. Journal of Forest & Environment, 2023, 43(5).26.Zheng, J., Mao, X., Jan van Groenigen, K., Zhang, S., Wang, M., Guo, X. et al. (2024). Decoupling of soil carbon mineralization and microbial community composition across a climate gradient on the Tibetan Plateau. 441, 116736.27.Pan J, He NP, Li C, Li MX, Xu L, Osbert Sun JX. 2024. The influence of forest-to-cropland conversion on temperature sensitivity of soil microbial respiration across tropical to temperate zones. Soil Biology and Biochemistry, doi:10.1016/j. soilbio.2024.109322.

项目内容：土壤呼吸温室气体排放测试项目时间：2023年11月开始项目地点：新疆塔里木大学 海尔欣昕甬智测HT8850便携式多组分（CO2、N2O、CH4、H20）高精度温室气体分析仪搭配呼吸叶室，项目一期完成户外草地系统部署，项目二期将用以检测新疆塔里木地区多点土壤温室气体通量的长期、连续监测。部署仪器 HT8850便携式高精度温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、水）分析仪由宁波海尔欣光电科技有限公司自主研发、生产和销售，为“昕甬智测”品牌国产创新产品。该系列仪器基于量子级联激光技术设计，利用气体分子在中远红外的“指纹”吸收谱，使用半导体量子级联激光器（QCL）作为光源，使激光通过中红外增强型光腔，被中红外光电探测器接收透射光并提取和分析透射光谱，准确反演获得目标温室气体成分的浓度，实现对目标温室气体分子的更精确、更及时、更科学的测量。 HT8850系列便携式高精度温室气体分析仪在便携的仪器箱内实现快速响应的高精度温室气体测量，采用独立强吸收谱线，使其不受其他气体分子光谱的交叉干扰。该系列气体分析仪可由太阳能或锂电池供电，实现温室气体浓度的定点或移动连续观测。

项目概况内蒙古大学科研仪器设备采购 招标项目的潜在投标人应在内蒙古存信招标有限责任公司招标二部获取招标文件，并于2021年12月06日 15点00分（北京时间）前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号：NMCX21T-0140-ND2021-32项目名称：内蒙古大学科研仪器设备采购预算金额：437.5000000 万元（人民币）采购需求：详见“六、其它补充事宜”合同履行期限：详见招标文件本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：详见“六、其它补充事宜”3.本项目的特定资格要求：详见“六、其它补充事宜”三、获取招标文件时间：2021年11月15日 至 2021年11月22日，每天上午8:30至12:00，下午14:30至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：内蒙古存信招标有限责任公司招标二部方式：电子获取售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2021年12月06日 15点00分（北京时间）开标时间：2021年12月06日 15点00分（北京时间）地点：内蒙古存信招标有限责任公司会议室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜内蒙古存信招标有限责任公司受内蒙古大学委托，采用公开招标，采购科研仪器设备采购。欢迎符合资格条件的投标单位前来报名参加。1、项目概述1.1项目名称：内蒙古大学科研仪器设备采购1.2招标编号：NMCX21T-0140-ND2021-321.3招标内容科研级气象站等，包括科研级气象站，土壤水分、温度、电导率测量系统，土壤/植物水势测量系统，便携式土壤甲烷呼吸测量系统，研磨仪，十万分之一天平，具体要求详见招标文件1.4预算金额：437.5万元2、投标单位的资格要求2.1符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条中的规定；2.2投标人所投产品为进口产品的，须提供投标产品制造商针对本项目的产品授权书；2.3投标人所投产品属节能产品政府采购品目清单内的标★产品，须取得国家确定的认证机构出具的、处于有效期之内的节能产品认证证书；2.4本项目不接受联合体投标，单位负责人为同一人或者存在控股、管理关系的不同投标单位，不得参加同一分包的采购活动。3、投标单位报名时需要提供以下材料： 营业执照副本、法定代表人必须提供本人身份证或被授权人必须提供“法人授权书”及本人身份证。投标人须在报名时间内将以上报名资料加盖公章的彩色扫描件发送到指定邮箱（nmcxeb@163.com），并电话联系采购代理机构进行审核。邮件主题为本项目全称+采购编号，邮件正文部分注明投标单位联系人和联系电话；资料不全或不符合要求的均拒绝接受。注：（1）营业执照、组织机构代码证与税务登记证实行“三证合一”的执行《国务院办公厅关于加快推进“三证合一”登记制度改革的意见》（国办发〔2015〕50号）。（2）根据《财政部关于在政府采购活动中查询及使用信用记录有关问题的通知》（财库（2016）125号），投标单位在报名时，通过信用中国网站（www.creditchina.gov.cn）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）查询，对列入“失信被执行人”、“重大税收违法案件当事人名单”、“政府采购严重违法失信行为记录名单”及其他不符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定条件的投标单位，拒绝参与采购活动。（3）报名资料审核合格后，投标单位需填写由代理机构提供的电子版《报名供应商登记表》。4、报名及获取采购文件的时间、地点、方式4.1时间：2021年11月15日至2021年11月22日，每个工作日上午8:30—12:00时，下午2:30—5:00时；迟到的报名申请书将被拒绝。4.2地点：内蒙古存信招标有限责任公司招标二部。4.3本次招标文件售价为300元人民币，售后不得退换。5、递交投标文件截止时间、开标时间及地点递交投标文件截止时间：2021年12月6日下午15：00投标地点：内蒙古存信招标有限责任公司会议室 开标时间：2021年12月6日下午15：00开标地点：内蒙古存信招标有限责任公司会议室6、招标公告发布媒体内蒙古大学资产管理处网站(https://zcgl.imu.edu.cn)、中国政府采购网（http://www.ccgp.gov.cn/），其他网站转载无效。7、联系方式采购代理机构名称：内蒙古存信招标有限责任公司地 址：呼和浩特市赛罕区大学东街亚辰商务中心14楼邮政编码：010010联 系 人：何霞 李晓娜联系电话：0471-4675102 账户名称：内蒙古存信招标有限责任公司开 户 行：中国银行呼和浩特市新建东街支行账 号：152448633213 采购单位名称：内蒙古大学地 址：内蒙古呼和浩特赛罕区大学西路235号邮政编码：010010联 系 人：段老师、张老师联系电话：0471-4994859 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：内蒙古大学　　　　　地址：内蒙古呼和浩特赛罕区大学西路235号　　　　　　　　联系方式：段老师、张老师 0471-4994859　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：内蒙古存信招标有限责任公司　　　　　　　　　　　　地　址：呼和浩特市赛罕区大学东街亚辰商务中心14楼　　　　　　　　　　　　联系方式：何霞 李晓娜 0471-4675102　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：何霞 李晓娜电　话：　　0471-4675102

固体在生(回收)燃料生物降解呼吸仪DRI技术使用真实动态呼吸指数（DRI）确定检测固体再生(回收)燃料的当前有氧微生物活动速率。 目前的好氧微生物活动率测量固体再生(回收)燃料的实际化学和物理性质下的生物稳定性。n 固体在生(回收)燃料固体在生(回收)燃料（SRF，也称为“垃圾衍生燃料”- RDF）是由非危险废物准备的固体燃料，用于焚烧或混合焚烧厂的能量再生(回收)。“准备好”在这里意味着加工，均质化和升级到可以在生产者和用户之间交易的质量。它们可以来自家庭垃圾，商业垃圾，工业垃圾和其他可燃垃圾。它们已被用于替代水泥窑，发电站和工业锅炉中的化石燃料。 n 原理固体在生(回收)燃料生物降解呼吸仪DRI测量O2来确定在确定的连续气流和绝热条件下可降解有机物质中微生物的活性。样品在密封的容器（绝热）中测量，产生由欧盟和其他标准确定的受控条件。 n 测试过程和控制该测试包括根据滞后的持续时间将样品保持在动态测试系统中观察1天至4天阶段（如果存在），以小时间隔（RDRI h）获取指数值。此外，如果在第四天结束时，RDRI趋势是恒定的或增长的，则通过获得至少其他24个值（RDRI h）来延长呼吸测量测试。连续气流式有氧装置，包括:l 气密密封的绝热反应器，最小操作体积以升表示，等于或小于以毫米表示且不大于30毫米的平均样品尺寸（例如，对于平均尺寸小于10毫米的样品，反应器体积是10升），反应器结构必须在离开反应器之前迫使输入空气穿过整个样品，避免混入输入空气和排出空气；l 反应堆气密性验证系统；l 曝气系统配有流量调节器和容量计；l 用于抽取废气中氧浓度的系统（％/v）；l 数据采集系统以1小时间隔连续记忆测量参数，记忆的数据必须是在所考虑的间隔期间读取的所有值的平均值（至少60）。 n 符合国际/欧洲标准和用途l UNI 11184 - 通过DRI确定生物稳定性，生物稳定性决定了易于生物降解的有机物质分解 的程度。l EN 15590 - 通过DRI确定目前的好氧微生物活动速率，该方法估计了气味产生的潜力，载体吸引等。目前的生物降解速率可以用毫克O2 kg-1 dm h -1表示。l 固体废物降解的其他应用。 n 优点l 多通道系统：3, 或6或12通道, 测量三个相似的不同样本进行统计评估； l 即插即用设计（易于安装，使用和维护）；l -每个容器中包含温度传感器；l 自动冷凝水去除系统；l 温度，流量，压力和湿度测量；l 传感器O2：范围0-25％，精度：2％；l 各种尺寸的容器：2l，10l，20l，30l；l 用户友好软件与excel导出文件；l 远程电脑控制；l 气泵；l 无需特殊连接；l 适用于不同领域的各种应用；l 选配传感器，如二氧化碳或甲烷，用于详细过程分析和监控；l 用于容器，控制器和PC的机架（支架）； n 技术规格l 尺寸 - 控制器：48 x 40 x 28 cm；重量：17kg；l 尺寸 - 容器支架：140 x 60 x 150 cm；重量：50kg；l 尺寸 - 10升容器：42 x 42 x 45 cm；重量：9kg；l 尺寸 - 2升容器：33 x 33 x 28 cm；重量：5.5kg。 n 亿斯埃欧呼吸仪DRI软件创新点：检测固体再生(回收)燃料的当前有氧微生物活动速率多通道系统：3, 或6或12通道固体在生(回收)燃料生物降解呼吸仪（土壤/堆肥/塑料）

土壤呼吸中13C的天然丰度可以为研究土壤-植物大气圈系统中的碳动力学提供有力的工具，并对大气δ13C产生很大影响，因为它是进入大气的最大CO2通量之一。大气δ13C可以进一步反映陆地生态系统的分馏，为生物圈-大气CO2交换提供有价值的示踪剂。此外，使用稳定同位素13C作为示踪剂是划分土壤呼吸成分的极好方法，因为它可以在对土壤环境干扰最小的情况下识别释放的CO2的来源。如果由于缺乏δs数据而导致陆地呼吸的同位素组成参数化不正确，基于呼吸过程中陆地同位素分馏常数的生态系统和全球碳循环模型可能会给出不正确的结果。在现有的δs研究中，最常用的方法是使用静态封闭土壤室，在选定的时间间隔从中收集空气样本，并通过同位素比质谱仪测定进行后分析。在这些实验中，样品采集的频率固有地受到烧瓶采集和离线质谱分析所需的时间和精力的限制。因此，最佳测量时间对于获得日、月或年平均δs非常重要。 基于此，中国科学院地理科学与自然资源研究所温学发等研究人员采用非稳态条件下在线连续多通道双循环观测系统，在中国西北的灌溉玉米生态系统中进行了Rs和δs的原位连续测量。研究过程中，基于连续和高频（1Hz）测量，研究Rs和δs在日、月和季节时间尺度上的最佳测量时间，量化Rs和Δs的最佳测量频率，以在季节时间尺度下达到一定的准确度（±10%、±20%或±30%）。从而评估生长季节土壤呼吸CO2（Rs）及其δ13C（δs）值以及土壤温度（ST）和土壤含水量（SWC）的最佳测量时间和频率。 研究发现，尽管在生长季节，Rs和δs通常随着非生物和生物因素的变化而表现出明显的日变化和季节变化，但在9:00–10:00或此时（如9:00–11:00）的窗口中测得的Rs和Δs通常与日平均值没有显著差异。因此，如果研究人员无法直接测量昼夜模式，建议将这些时间尺度作为气候和植物类型相似地区的最佳测量时间。这项研究的结果为未来在其他灌溉农业生态系统中使用非连续测量提供了指导，可用于选择最佳测量时间并在保证一定精度的同时降低测量频率。试验方案及设备 下图是整套系统的示意图。整个方案由1）分析模块；2）采样模块；3）控制模块和4）校准模块构成。整体采用多通道双循环的设计思路，实现待测气体既能快速周转，又能互不干扰，并且将死体积降至最低水平。下图中蓝色线条代表的气路循环为整套系统的大循环，气体在呼吸室和控制系统内快速循环，能实时反馈气体浓度的变化。黄色线条代表的气路循环为小循环，从大循环中取分析仪需要的气体流量进行分析检测，测试完成的气体再次送回循环气路。原位多通道双循环观测系统示意图（std1, std2, std3：标准气体；MV：3通电磁阀；OF：溢流；V：流量控制阀；P：KNF泵；F：过滤器） 1、降低每一个呼吸室的关闭速度，最大限度减少呼吸室盖紧过程因空气下压产生的土壤呼吸测量的不确定性，保证数据测量结果的稳定性和准确性。 2、缩短每个循环周期的测量时间，尤其有利于土壤呼吸通量较低需要延长单个呼吸室测量时间，以及单次循环土壤呼吸室较多的情况。 3、有利于提高流速较慢分析仪的响应时间。 4、双泵交替工作有利于延长泵的使用寿命。 土壤空间异质性强，即便是同一区块相同土壤类型的土壤呼吸，其通量差异性也非常大。科学家在进行土壤呼吸研究时，通常需要在空间、时间和气体种类上进行多维度的组合研究，才能更好地解释土壤呼吸的内在机制。基于此，普瑞亿科研发了PRI-8600D 多通道土壤呼吸（群落光合）测量系统，能为上述研究提供时间顺序上、不同位点土壤呼吸循环测量解决方案。 PRI-8600D双循环复路系统是普瑞亿科潜心研发多年的土壤呼吸测量多路系统，具有发明专利（专利号：ZL201710784488.5），并在科技部重点研发计划项目支持下，于2023年完成最新一轮的升级。升级完成后，相对其他厂家的同类产品具有以下特点和优势： 1）具有双循环气路设计：设有奇数组和偶数组两个分组，每组均包含1个一体化的汇流排和1一个循环泵，并通过电磁阀组连接在一起交替为分析仪主机提供气源。两组复路系统交替工作，在前一个呼吸室测量结束前，次一个呼吸室开始工作，并在前一个呼吸室测量结束时，切入第二个呼吸室进行测量。 2）升级高度集成的采集汇流排、双路双循环汇流排、标样汇流排，极大的减少了分析气路的“死体积”；而模块化的设计也大大降低了气路泄漏的风险，保证了测量结果稳定可靠。 3）升级每个通道内置的过滤器材质为SUS304，提高了整机的气密性和稳定性，保障了整套系统能靠运行。 4）升级工业级电控逻辑板，即使在极端的工况下，设备也能稳定可靠的运行。MODBUS RTU的RS485通讯为客户大范围远距离应用提供了可能。 5）具有三路标准气接口，这可以实现高校准频率需要的分析仪时间在线校准，比如光谱同位素分析仪。 6）升级的气电混装定制化接头和线缆，设备更简洁/美观和可靠；同时，实现一个较小尺寸的主机箱连接不少于32个土壤呼吸室。 7）标配一个RS-232、一个RS-485 通讯接口，为一个复路系统驳接多个气体分析仪提供可能（可根据客户应用，拓展RS-232、RS-485和TTL通讯）。 8）具有WIFI接口，可以连接触控设备进行测量参数配置；具有双网口，可以进行数据自动上传和远程数据跟踪。 9）可以同时接驳土壤呼吸明室/土壤呼吸暗室/大容量群落光合室等。 10）若只需要CO2 H2O测量，分析仪可以内嵌到一个主机箱内。 8600-2012 全自动土壤呼吸测量暗室具有发明专利（专利号：ZL202021501088.2），该呼吸室升级了气电混装的线缆结构，升级土壤呼吸的防水等级至IP66，升级呼吸室多层采样装置，设备简洁、美观、可靠。 8600-2012 具有动压平衡装置，通过科学的设计，既能保证呼吸室内大气压于外界大气压的平衡，也能在一定限度内消除外界风速对呼吸室内气体的扰动，保证测量结果的准确性。配合PRI-8600D双循环，8600-2012关闭呼吸室的速率可以很低，最大限度消除其对土壤呼吸的扰动。 8600-2012C 是全自动土壤呼吸明室，呼吸室上部没有任何遮挡，考虑到植物生长高度，透明呼吸室高度可以在一定范围内特殊定制。兼容性好，可连接不同的同位素或气体浓度分析仪；双循环气路设计，能提升不同通道之间的切换效率；定制化程度高，通道数量、气路长度、呼吸室种类；标配3路标准气切换模块，可在线进行系统标定；专利的动压平衡装置，能提升通量测量精度和准度。PRI-8600D 多通道土壤呼吸（群落光合）测量系统主要包含多路复路系统主控箱，双循环泵，触屏PAD；可选配 CO2 H2O 分析仪，高精度 CO2 CH4 N2O 气体浓度分析仪，高精度 CO2 CH4 N2O 同位素分析仪；可选各种呼吸室，如土壤呼吸室、群光光合箱，明暗交替呼吸室/箱（含动压平衡装置），空气温度、土壤温度和土壤湿度传感器等；可选配不同长度的气路管线，标配15 m，可以定制长度至100 m。装置，能提升通量测量精度和准度。 PRI-8600D 多通道土壤呼吸（群落光合）测量系统可以满足不同科学研究需要，适用于生态学、农学、林学、肥料学、冻土、地震学研究，以及垃圾掩埋等领域。

生态系统呼吸（Re）和甲烷（CH4）通量是两个重要的土壤-大气碳交换过程，已经在局地尺度上得到充分记录。然而，在流域尺度上，对青藏高原多年冻土区这些过程的空间格局和控制因素尚不清楚。基于此，为了填补研究空白，在本研究中，来自四川大学、中国科学院成都山地灾害与环境研究所、山西农业大学、中国科学院西北生态环境资源研究院和西南民族大学青藏高原研究所的研究团队在青藏高原风火山（34°40′-34°46′ N和92°50′–92°62′ E；4580-5410 m a.s.l.；图1a）测量了两个生长季节（2017年和2018年）不同坡向（北向（阴坡）和南向（阳坡））和不同海拔（低、中和高坡位）的生态系统呼吸（Re）和CH4通量，旨在阐明青藏高原草地流域尺度的Re和CH4通量模式并量化生物和非生物因子调节Re和CH4通量的相对贡献。作者利用LGR UGGA便携式温室气体分析仪+PS-3000便携式土壤呼吸系统（北京理加联合科技有限公司）+SC-11便携式呼吸室（北京理加联合科技有限公司）于2017年和2018年生长季节（6-12月）每30天测量一次Re和CH4通量。同时，还测量了土壤温度、体积含水量、地上生物量和地下生物量、土壤有机质、pH、土壤全氮、土壤容重、溶解性有机碳、微生物量碳、微生物量氮、土壤蔗糖酶活性、NH4+-N和NO3--N浓度。 图1 西藏高寒草地研究区和样地位置。（a）青藏高原植被类型图显示了研究区位置。（b）2个沟谷的2个坡向的3个海拔位置的18个研究地块。（c）山坡上的高寒草甸。（d）阳坡低坡位的高寒沼泽草甸。【结果】微生物因子对高寒草地流域Re空间变异具有控制作用。在高海拔阴坡位置，较低的土壤温度和土壤有机质含量降低了土壤微生物活性，从而抑制了Re的产生。作者发现高寒草地是大气CH4的净汇，流域内平均CH4通量率表现出很大的空间变异性，范围为-1.6~-10.48μg CH4 m-2 h-1。土壤体积含水量的空间变异解释了流域内76%的CH4通量变异。作者认为在高寒草地流域，永冻层对水文状况的影响可能会增加土壤水分（土壤体积含水量和充水孔隙空间）的空间变异性，通常在Re和CH4吸收受到抑制的低坡位形成排水不良的地貌。结果强调了地形和永冻层通过对生物物理化学因子的影响间接影响着Re和CH4通量。作者建议在地球系统模型中应重视青藏高原草地流域尺度上Re和CH4通量的空间变异性，尤其是CH4通量随海拔位置的变异性。 图2 两个生长季节生态系统呼吸（Re）速率（a-c）和CH4通量（d-f）及其范围（g和h）的季节性变化。 图3生态系统呼吸（Re）和生物物理化学因子之间的关系。 图4 变异划分分析（a）和结构方程模型（b）研究了驱动因素对生态系统呼吸（Re）的多变量影响。图（a）中，ST代表土壤温度，SOM代表土壤有机质。图（b）中，实线箭头表示显著相关（P＜0.05）；虚线箭头表示无显著相关（P＞0.05）；箭头宽度与关系强度成正比。多层矩形表示土壤有机质和微生物因子的主成分分析的第一成分；土壤有机质包括土壤有机碳（SOC）和土壤全氮（STN），微生物因子包括微生物量碳（MBC），微生物量氮（MBN）和蔗糖酶活性。 图5 CH4通量率和土壤温度（a）、土壤体积含水量（b）、充水孔隙度、NH4+-N（d）和NO3—N（e）之间的关系。【结论】为期两年的西藏高寒草地野外研究发现，由于流域内沟壑斜坡沿线的土壤水分差异，海拔位置显著影响CH4通量。在流域尺度上，生物和微生物因子相互作用影响Re，微生物因子对Re具有直接调控作用。研究结果表明，在山坡水文中永冻层可能会进一步增加土壤水分的空间异质性，这可能会改变高寒草地的碳交换，尤其是考虑到低坡CH4净吸收率弱于其他坡位。这些发现对于估算西藏多年冻土区山地的碳交换具有重要指示意义。山地覆盖了青藏高原约60.58%的区域，忽视流域尺度Re和CH4通量的空间变异性可能会误导对碳交换的评估。因此，作者建议在地球系统模式中应该考虑流域尺度Re和CH4通量的空间变异性，以改进对西藏高寒草地碳交换的评估。请点击如下链接，下载原文：西藏高寒草地生态系统呼吸与甲烷通量的流域尺度格局及控制因素

1 摘要陆地生态系统中土壤温室气体排放或吸收过程极其复杂。实现多种土壤温室气体的同步原位监测已成为土壤温室气体研究人员的迫切需求。基于此，北京理加联合科技有限公司（以下简称理加）研发了土壤呼吸系列产品。其中PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统（以下简称“PS-9000”）用于测量土壤CO2通量，LGR UGGA+PS-3000便携式土壤呼吸系统（以下简称“PS-3000”）用于测量土壤CO2和CH4通量，LGR MGGA+PS-3010超便携CH4/ CO2土壤呼吸系统（以下简称“PS-3010”）用于测量土壤CO2和CH4通量，PS-3020便携式土壤呼吸系统（以下简称“PS-3020”）用于测量土壤N2O/CH4或N2O/CO通量。SF-9000多通道土壤碳通量自动测量系统（以下简称“SF-9000”）可连接多达18个呼吸室，多点测量土壤CO2通量，实现土壤碳通量的连续长期监测。SF-3500多通道土壤气体通量自动测量系统（以下简称“SF-3500”旧型号：SF-3000）可以连接多种气体分析仪来测量CO2，CH4，N2O，NH3和其他气体通量，也可以连接同位素分析仪来测量13CO2，12C18O16O，15N14NO同位素值。SF-3500可以收集多达18个呼吸室的连续数据集，以表征研究区域气体交换的时空变化。2 应用案例2.1 PS-9000中国科学院沈阳应用生态研究所，利用PS-9000测量果树园土壤CO2排放。2.2 PS-30001. 中国科学院大气物理研究所，在长白山森林生态系统的应用。2. 海南大学，在热带雨林的应用2.3 PS-3010中国科学院成都山地灾害与环境研究所，利用ABB LGR MGGA+LICA PS-3010监测海拔约4600 m的青藏高原五道梁土壤CO2和CH4排放。2.4 PS-3020上海市环境科学研究院，在崇明水稻田进行便携式N2O/CH4通量测量。2.5 SF-9000中国科学院西北高原生物研究所，在海北站高寒草地进行研究。2.6 SF-3000ABB LGR 分析仪+SF-3000可在不同生态系统中使用：森林、草地、湿地、沙漠和农业生态系统。也可在不同环境条件下使用：高海拔地区或低海拔地区、高温地区或低温地区、高湿地区或干旱地区。在国内有许多的应用案例：1 青藏高原（若尔盖草原），海拔超过3300 m。中国科学院地理科学与资源研究所。利用N2O/CO+UGGA+SF-3000长期监测土壤CO2，CH4， N2O，CO，H2O通量。2 内蒙古草原生态系统。北京师范大学。利用UGGA+SF-3000长期监测草地土壤CO2，CH4和H2O通量。3 天山（沙漠生态系统）。中国科学院新疆生态与地理研究所。利用CCIA+ SF-3000长期监测沙漠生态系统土壤CO2，δ13C，δ18O，H2O。4 长白山（森林生态系统），海拔超过2000 m，冬季寒冷。利用CCIA+ SF-3000长期监测森林生态系统土壤CO2，δ13C，δ18O，H2O。5 清原森林生态系统观测研究站。中国科学院沈阳应用生态研究所。SF-3000土壤通量系统用于清远林业站NOx的长期监测。6 青藏高原（湿地生态系统）。中国林业科学研究院湿地研究所。利用UGGA+ SF-3000监测青藏高原湿地生态系统的土壤CO2和CH4通量。7 云南哀牢山（森林生态系统）。中国科学院西双版纳热带植物园。利用CCIA+UGGA+SF-3000长期监测CO2, δ13C, δ18O, CH4, H2O。8 兰州市农田生态系统。兰州大学。利用N2O分析仪+SF-3000监测苜蓿地土壤的N2O通量。3 应用文章从研发生产至今，已经有许多科学家利用理加的土壤呼吸系列产品进行了诸多研究。例如，中国林科院湿地研究所湿地与气候变化团队以四川若尔盖高原泥炭地为研究对象，依托模拟极端干旱的野外控制实验平台，通过原位观测和室内试验相结合，利用PS-9000研究了若尔盖高原泥炭地生态系统碳排放（生态系统呼吸和土壤呼吸）对植物生长季不同时期极端干旱事件的响应，并揭示了植物和土壤酶活性对泥炭地碳排放变化的驱动机理；一组研究人员在青藏高原风火山利用PS-3000测量了两个生长季节（2017年和2018年）不同坡向（北向（阴坡）和南向（阳坡））和不同海拔的生态系统呼吸（Re）和CH4通量，旨在阐明其Re和CH4通量模式并量化生物和非生物因子调节Re和CH4通量的相对贡献；来自中国科学院地理科学和资源研究所的研究团队利用SF-3500研究了青藏高原高寒草甸CO2、CH4和N2O通量及其总平衡对3个增温水平的响应（环境、+1.5℃、+3.0℃），以理解（a）CO2与CH4和N2O通量对增温响应的差异，（b）年GHG通量对不同增温水平的短期敏感性以及（c）生长季和非生长季GHG通量对增温响应的差异。4 小结理加公司专注国产生态仪器的研发和生产，相信随着加大研发的投入和市场及时间的积累，理加公司一定会生产出更多、更好的生态仪器，给更多的国内外客户提供更有价值的产品。理加将继续努力以全新的面貌迎接更多的挑战和机遇，以更大的热情服务新老客户，为科研人员的科研事业保驾护航。5 Published Literature1.Yan ZQ, Kang EZ, Zhang KR et al. 2021. Plant and Soil Enzyme Activities Regulate CO2 Efflux in Alpine Peatlands After 5 Years of Simulated Extreme Drought[J]. Frontiers in Plant Science, 12: 756956. (PS-9000)2.Li Y, Wang GW, Bing HJ et al. 2021. Watershed scale patterns and controlling factors of ecosystem respiration and methane fluxes in a Tibetan alpine grassland[J]. Agricultural and Forest Meteorology, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108451. (PS-3000)3.Rong YP, Ma L, Johnson DA. 2015. Methane uptake by four land-use types in the agro-pastoral region of northern China[J]. Atmospheric Environment, 116: 12-21. (SF-3000)4.Rong YP, Ma L, Johnson DA et al. 2015. Soil respiration patterns for four major land-use types of the agro-pastoral region of northern China[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 213: 142-150. (SF-3000)5.Pan ZL, Johnson DA, Wei ZJ et al. 2016. Non-growing season soil CO2 efflux patterns in five land-use types in northern China[J]. Atmospheric Environment, 144: 160-167. (SF-3000)6.Pan ZL, Wei ZJ, Ma L et al. 2016. Effects of various stocking rates on grassland soil respiration during the non-growing season[J]. Acta Ecologica Sinica, 36: 411-416. (SF-3000)7.Ma L, Zhong MY, Zhu YH et al. 2018. Annual methane budgets of sheep grazing systems were regulated by grazing intensities in the temperate continental steppe: A two-year case study[J]. Atmospheric Environment, 174: 66-75. (SF-3000)8.Su CX, Zhu WX, Kang RH et al. 2021. Interannual and seasonal variabilities in soil NO fluxes from a rainfed maize field in the Northeast China[J]. Environmental Pollution, 286, 117312. (SF-3000)9.Yang L, Zhang QL, Ma ZT et al. 2021. Seasonal variations in temperature sensitivity of soil respiration in a larch forest in the Northern Daxing’an Mountains in Northeast China[J]. Journal of Forestry Research, 3. (SF-3000)10.Jia Z, Li P, Wu YT et al. 2020. Deepened snow cover alters biotic and abiotic controls on nitrogen loss during non-growing season in temperate grasslands[J]. Biolog11.Wang JS, Quan Q, Chen WN et al. 2021. Increased CO2 emissions surpass reductions of non-CO2 emissions more under higher experimental warming in an alpine meadow[J]. Science of the Total Environment, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144559. (SF-3500)12.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2015. 华北低山丘陵区土壤CH4通量对脉冲降雨的响应[J]. 东北林业大学学报, 43(10): 72-78. (SF-3000)13.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2015. 华北低山丘陵区人工林土壤CH4通量测定代表性时段研究[J]. 生态环境学报, 24(11): 1791-1798. (SF-3000)14.刘博奇, 牟长城, 邢亚娟等. 2016. 小兴安岭典型温带森林土壤呼吸对强降雨的响应[J]. 北京林业大学学报, 38(4): 77-85. (SF-3000)15.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2016. 非生长季刺槐林土壤CH4通量的变化特征及其影响因子[J]. 林业科学研究, 29(2):274-282. (SF-3000)16.何方杰, 韩辉邦, 马学谦等. 2019. 隆宝滩沼泽湿地不同区域的甲烷通量特征及影响因素[J]. 生态环境学报, 28(4): 803-811. (SF-3000)17.何可宜, 沈亚文, 冯继广等. 2021. 植物残体输入改变对樟子松人工林土壤呼吸及其温度敏感性的影响[J]. 北京大学学报(自然科学版), 57(2): 361-370. (PS-2000)

2016年4月15日，我们迎来了第八届中科院土壤生态学培训班，这是北京易科泰生态技术有限公司与中科院大学的合作项目，每年一届，今年已经第八个年头。来自中科院20多个所的研究生参加了培训。新技术——LIBS元素分析系统成了本年度培训班上的亮点。Sci-Trace LIBS元素分析系统由欧洲工程技术中心（CEITEC）研制生产，用于岩矿、材料、塑料、土壤及植物等的元素分析和元素分布2D成像，可广泛应用于地质科学、材料科学、土壤科学、生物科学、环境科学、考古学、生物医学等领域样品分析。中科院老师对新技术非常感兴趣，提了很多问题，与我们工程师热烈探讨 仪器演示环节，我们展示了SoilBox便携式土壤呼吸测量系统、Soilbox-343便携式土壤呼吸测量系统和TRIME-PICO-IPH TDR剖面土壤水分测量系统， SoilBox便携式土壤呼吸测量系统可同时测量土壤O2和CO2，从而更加精确、客观、全面地反映土壤呼吸和碳排放。 Soilbox-343便携式土壤呼吸测量系统最大的优势是简单轻便，可随身携带去野外考察，适应于各种恶劣的地形地貌，下图是ECOLAB实验室在沙漠进行实验。TRIME-PICO土壤水分测量系统可方便、快速地测量土壤表层含水量，与延长杆联合使用也可以测量深层土壤含水量。基于FAO2006的标准，TRIME-PICO探头可用于对高盐土壤情况进行普查；也可以通过测量土壤电导率的大小，间接地反映土壤含盐量，从而对施肥管理提供指导。 同学们之前只是从课堂上学过理论知识，这次有机会见到实物，都非常兴奋，非常踊跃，摩拳擦掌地说要试试。团团围住工程师，认真听工程师的介绍并提出很多问题，然后还自己动手进行操作。培训班进行得非常顺利，我们离开的时候得到了同学们热烈的掌声。

土壤有机碳是指土壤中各种正价态的含碳有机化合物，是土壤极其重要的组成部分，对地球碳循环有巨大的影响，既是温室气体“源”，也是其重要的“汇”。由于土壤有机碳的组成成分和结构十分复杂，加之受到环境与测量技术的限制，目前对其分解特征和循环转化尚未得到充分的认识。 2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司与中国科学院地理科学与资源研究所联合研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展，相关文章发表已达17篇。 今天与大家分享的文章是罗忠奎课题组关于揭示剖面土壤有机碳分解对温度变化的响应特征及其控制因子的研究。 在该项研究中，针对土壤培养和Q10估算，采用PRI-8800作为关键设备之一，该成果发表于《Soil Biology and Biochemistry》，我们一起学习一下吧！ 在气候变暖的背景下，土壤有机碳分解温度敏感性（Q10）的研究主要集中在表层土壤，而深层土壤有机碳分解特征及其控制因子还未得到充分的认识，这将会明显增加陆地生态系统土壤碳库—气候反馈的强度和方向预测的不确定性。 针对上述问题，浙江大学环境与资源学院遥感所罗忠奎研究员课题组在中国西藏东南部，采集沿着海拔区间约2500米（约2100米至约4600米）的样带（从常绿阔叶林到高寒草甸）10个地点、5个连续土层深度（0-10、10-20、20-30、30-50和50-100 cm）土壤样品，结合13C-NMR和物理化学分组技术表征了有机碳的化学分子结构和物理化学稳定性，并对剖面土壤进行培养（128天），评估了土壤有机碳分解的温度敏感性及其主要影响因子。图1.不同海拔和土层间Q10值的分布，Q10-cum，基于128天累积培养呼吸计算；Q10-q，基于累积消耗碳组分0-0.1%、0.2-0.3%、0.4-0.5%计算；Q10-k基于模型模拟快库、慢库、惰库计算。表1.海拔和土层对不同Q10的影响 研究结果发现不同海拔和不同土层土壤有机碳的化学稳定性和物理化学稳定性都存在显著差异。高海拔地区（海拔3600米以上的冷杉林和高山草甸）土壤有机碳的化学抗性高于低海拔地区。土壤有机碳分解的Q10受土壤深度和海拔高度的显著影响。而深度对Q10的影响远小于海拔梯度对Q10的影响。高海拔地区土壤有机碳矿化的温度敏感性高于低海拔地区。图2.随机森林模型明确气候因素、土壤理化性质、化学组分和物理保护对Q10-q的影响 土壤有机碳的化学性质在土壤有机碳矿化温度敏感性的变异中起主要解释作用，其中有机碳疏水性、累积矿化碳组分和烷基碳/氧烷基碳比率为重要性前三的土壤有机碳化学性质；土壤有机碳物理保护作用次之。图3.气候、土壤理化性质、化学组分和物理保护对Q10的影响 有机碳的化学组成及其对分解的物理化学保护对Q10值的解释方差贡献了80%。路径分析表明，气候通过调控土壤有机碳的化学组成及其物理化学稳定性间接影响Q10。基于数据约束的碳模型进一步揭示，快速、缓慢和被动碳库的Q10表现出显著差异，这是由于其分解过程中化学组成参与和物理化学保护的不同造成。 研究成果以“Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile”为题，于2022年6月2日在线发表于土壤学科领域著名期刊Soil Biology and Biochemistry（5年影响因子8.312）。浙江大学环境与资源学院助理研究员毛霞丽为第一作者，博士研究生郑金阳成为共同第一作者，浙江大学环资与资源学院研究员罗忠奎为通讯作者。该项目得到国家自然科学基金项目（41930754、32171639），国家重点研发政府间国际科技创新合作项目（2021YFE0114500），中央高校基础研究基金（226-2022-00084）。相关论文信息：Mao X1, Zheng J1, Yu W, Guo X, Xu K, Zhao R, Xiao L, Wang M, Jiang Y, Zhang S, Luo L, Chang J, Shi Z, Luo Z* 2022. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile. Soil Biology and Biochemistry 172, 108743.全文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108743UPGRADED！为了更好地助力土壤研究服务国家“双碳”目标普瑞亿科从未停止创新的脚步历时一年的研究与探索2022年全新升级的PRI-8800重磅上线升级后的系统有哪些亮点？我们一起了解一下~ 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。01 主要特点可进行恒温或变温培养设定；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；150ml样品瓶适配25位样品盘；具有CO2预降低的双回路设计；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可以外接浓度和同位素分析仪等。02 PRI-8800 实验设计1）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点（大约相隔5-10℃）进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。PRI-8800全自动变温培养土壤CO2 H2O在线测量系统主要包含自动进样器、水槽、压缩机、CO2 H2O 分析仪、内部计算机、25位样品盘等，25个样品瓶。PRI-8800除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。2）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。3）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。4）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。03 PRI-8800相关文献信息1.Li, C., Xiao, C.W., Guenet, B., Li, M.X., Xu, L., He, N.P. 2022. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe. Soil Biology and Biochemistry 167, 108589. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108589.2.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.3.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.4.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.5.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.6.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.7.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.8.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.9.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.10.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.11.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.12.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.13.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.14.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.15.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.16.何念鹏, 刘远, 徐丽, 温学发, 于贵瑞, 孙晓敏. 2018. 土壤有机质分解温度敏感性研究：培养与测定模式. 生态学报, 38: 4045-4051.17.Mao X1, Zheng J1, Yu W, Guo X, Xu K, Zhao R, Xiao L, Wang M, Jiang Y, Zhang S, Luo L, Chang J, Shi Z, Luo Z* 2022. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile. Soil Biology and Biochemistry 172, 108743.

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展，相关文章发表已达18篇。 今天与大家分享的文章是东北林业大学林学院周旭辉教授团队首次从底物消耗与微生物适应角度，揭示了土壤有机碳分解热适应的调控机制的研究论文。在该研究中，采用了PRI-8800作为关键设备之一，我们来具体了解一下吧~ 长期以来，学界普遍认为气候变暖加速土壤有机碳分解，进而使得地球平均温度上升，形成正反馈效应。而近期的一些长期增温实验发现土壤有机碳分解速率可能会随着增温时间呈逐渐下降趋势，表现出热适应现象。当前，针对土壤有机碳分解的热适应调控机制，国内外生态学家仍存在较大争议，其根本难点在于无法有效区分底物消耗与微生物适应在土壤碳分解中的相对贡献。为了解决这一难题，何杨辉等研究人员依托长期野外增温实验平台，巧妙地使用土壤微生物灭菌-接种方法区分底物与微生物的调控作用，研究结果表明土壤底物可利用性是调控土壤有机碳分解热适应的主要因素。这一重要发现将增进人们对土壤有机碳分解热适应性的理解，为准确预测陆地土壤碳-气候反馈提供重要的科学依据。 土壤有机碳分解热适应潜在调控机制 值得注意的是，在实验过程中，研究团队通过PRI-8800连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，克服了恒温培养模式土壤微生物对特定培养温度的适应性和底物消化不均的难题，加速研究进程并获得可靠的研究结果。 研究成果“Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability”为题，在线发表于国际顶级生态学期刊Global Change Biology（IF=13.211），何杨辉教授为论文的第一作者，周旭辉教授为论文通讯作者。相关论文信息：He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2022.全文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.16523 UPGRADED！ 土壤有机质是陆地生态系统最大的碳库，在全球变暖背景下，土壤有机质分解对温度变化的响应很大程度影响着陆地生态系统对全球气候变化反馈效应。气候变暖如何影响土壤有机质分解，以及陆地生态系统碳排放如何响应气候变暖已成为目前科学家主要关注的内容之一。 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。 01 主要特点可进行恒温或变温培养设定；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；150ml样品瓶适配25位样品盘；具有CO2预降低的双回路设计；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可以外接浓度和同位素分析仪等。02 PRI-8800 实验设计1）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点（大约相隔5-10℃）进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。PRI-8800全自动变温培养土壤CO2 H2O在线测量系统主要包含自动进样器、水槽、压缩机、CO2 H2O 分析仪、内部计算机、25位样品盘等，25个样品瓶。PRI-8800除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。2）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。3）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。4）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。03 PRI-8800相关文献信息1.Li, C., Xiao, C.W., Guenet, B., Li, M.X., Xu, L., He, N.P. 2022. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe. Soil Biology and Biochemistry 167, 108589. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108589.2.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.3.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.4.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.5.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.6.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.7.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.8.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.9.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.10.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.11.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.12.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.13.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.14.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.15.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.16.He N P, Liu Y, Xu L, Wen X F, Yu G R, Sun X M. Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition:New insights into models of incubation and measurement. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(11): 4045-4051.17.Mao X1, Zheng J1, Yu W, Guo X, Xu K, Zhao R, Xiao L, Wang M, Jiang Y, Zhang S, Luo L, Chang J, Shi Z, Luo Z* 2022. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile. Soil Biology and Biochemistry 172, 108743.18.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2022. 如果您对我们的产品或本期内容有任何问题，欢迎致电垂询：地址：北京市海淀区瀚河园路自在香山98-1号楼电话：010-51651246 88121891邮箱：support@pri-eco.com

土壤有机碳的稳定性影响土壤固碳潜力。如何提取土壤活性与稳定性碳组分用以定量表征土壤有机碳稳定性，是土壤固碳研究领域的关键科学问题。当前，提取土壤有机碳活性及稳定性组分的方法多样，包括物理、化学及生物手段，导致结果难以比较，同时存在耗时长、成本高及操作步骤繁琐等缺点，亟需一种高效、可信度高且应用广泛的测定方法。对比分析不同热分解技术的优缺点， 包括热裂解气相-质谱联用测定技术、热重分析技术、差示扫描量热分析技术及Rock-Eval(RE)热分解方法，人们普遍认为RE方法操作简单、耗时短、成本低、结果易于分析，可信度较高，可以很好地表征土壤有机碳稳定性，有利于土壤有机碳研究的横向对比。 　　中国科学院东北地理与农业生态研究所研究人员依托保护性耕作长期定位实验(建于2001年)在国内首次开展了相关研究，包含免耕玉米-大豆轮作(NTCS)、秋翻玉米-大豆轮作(MPCS)、免耕玉米连作(NTCC)、秋翻玉米连作(MPCC)、常规耕作玉米连作且秸秆不还田(CTCC)5个处理。该研究采集了不同深度的土壤样品，测定其土壤热稳定性(图1)，计算RE相关指标，同时与土壤异养呼吸及微生物残体进行相关分析。RE方法分为热解和氧化两个阶段，包括S1-S5五个阶段，具有多个相关指标，TMAX(℃)代表在S2热解阶段释放的富氢化合物达到峰值时对应的温度，可作为指示土壤有机碳成熟度的指标。HI表示在土壤有机碳中富氢化合物的相对含量，OIRE6表示在土壤有机碳在S3阶段释放的O2相对含量，代表土壤有机碳的相对氧化状态。T50代表在氧化阶段(S4)释放的CO2达到该部分总释放值50%时的温度，用来表征稳定性碳库。研究结果表明，耕作方式对RE指标影响很大(TMAX、HI、T50)，但是作物轮作对其无显著影响，其中免耕显著提高了土壤表层的有机碳热稳定性(TMAX)。RE指标(HI)在短期室内培养实验中(100天)可以很好地表征土壤异养呼吸情况，也在国际上首次发现TMAX指标与真菌残体(GluN)有很高的相关性(R2=0.93)(图2)。该研究为未来RE方法在国际上的推广应用提供了有效的数据支撑。 　　相关研究成果以Linking Rock-Eval parameters to soil heterotrophic respiration and microbial residues in a black soil为题发表在Soil Biology and Biochemistry上。研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目的资助。图1 RE方法测定图谱(以免耕玉米大豆轮作及秋翻玉米大豆轮作0-5 cm土层为例)图2 真菌残体GluN与TMAX线性回归关系

背景 从地表向下一直到毛管层上方的土壤和岩石空隙中未被水充满的空间中含有的气体被称为土壤气。按照采样位置，土壤气可分为浅层土壤气、深层土壤气、底板下土壤气3类。浅层土壤气是指深度较浅的土壤孔隙中的气体样品；深层土壤气又叫近污染源土壤气，是指污染源附近土壤孔隙中的气体样品；底板下土壤气是指建筑物底板下方土壤孔隙中的气体样品。我国的建设用地环境管理领域，土壤气采样监测尚处于起步阶段，缺乏专门的技术标准。本文探讨在VOCs污染地块调查中推行土壤气监测的必要性、应用范围，以及现阶段在我国污染地块调查中推广该技术的局限，提出相应解决思路以供参考。 1. 土壤气采样方法 土壤气体样品的采集方式分为主动采样和被动式采样。 ——主动式土壤气采样需要建设土壤气监测井，常见的监测井包括3类：1)钻孔埋管式监测井；2)钻杆直插式监测井；3)由地下水井改装成的土壤气井[1](见图1)。图1 3种类型的土壤气监测井土壤气主动采样中，常见的样品保存器具有3种：吸附管、采样罐、气袋(见图2)。图2 3种土壤气样品的常用保存器具 ——被动式土壤气样品采集指在地表下放置吸附剂，通过扩散和吸附机制将污染物收集。被动采样技术仍处于从研究向应用过渡的阶段，尚无国家发布官方土壤气被动采样技术规范，故尚未大规模推广应用。 2. 土壤气监测相比土壤监测的优势 1) 捕捉VOCs污染区域的能力更强。 2) 更准确地反映VOCs的气态扩散迁移过程和呼吸暴露风险。 3) 长期监测成本较低。 3.土壤气监测中地块调查评估中的应用方式 1)土壤气监测数据可作为判断地块污染程度的直接依据，据此决定目标地块是否需要进行详细调查、风险评估、修复治理。 2)土壤气监测数据可作为地下污染溯源的关键指标。 3)土壤气浓度数据可作为输入参数代入风险评估模型，进行呼吸摄入量、致癌风险及非致癌风险的定量风险评估计算。 4)土壤气监测可在地块修复工程实施及修复效果评估中为修复工程过程监管和修复效果评估提供直接判定依据。 5)可帮助涉及挥发类有机物的在产企业自行监测、预警挥发性有机物的泄漏。 6)在污染地块长期风险管控中，土壤气监测可指示土壤和地下水污染状况、环境风险及其变化趋势。 4.现阶段土壤气监测中我国推广应用中的局限及解决思路 1)缺乏土壤气采样技术规范。土壤气采样过程对于监测数据的影响较大，采样过程不规范会降低监测数据的精确性。建议国家尽快出台土壤气采样技术指南，为污染地块土壤气采样监测提供技术依据。 2)缺乏专门针对污染地块土壤气VOCs的分析检测标准方法。污染地块调查中的常见VOCs与环境空气监测的VOCs种类差异较大。污染地块中很多常见VOCs的检测方法并未被环境空气检测方法所涵盖。建议相关部门尽快出台针对污染地块气体样品(土壤气、室内室外空气)的检测方法，以覆盖污染地块可能存在的挥发性和半挥发性有机物。 3)缺乏土壤气环境质量标准或风险筛选值。目前，北京市地方标准《污染场地挥发性有机物调查与风险评估技术导则》(DB 11T-1278-2015)是国内唯一能参考的土壤气VOCs质量标准，但其中仅包括15种VOCs的监测方法。因此，建议相关部门尽快出台涵盖面更广的污染地块土壤气VOCs筛选值标准。 4)缺乏土壤气监测结果的分析方法。国内多数调查评估单位对于土壤气监测结果分析方法的掌握还很有限。建议相关部门尽快出台污染地块土壤气VOCs风险评估技术指南，为合理使用和科学分析土壤气监测数据提供依据。

田野机器人和配上基于平面的遥感传感器可以通过观测地球和大气层来监测影响气候变化的气体。　　深入土壤的监测　　这款拥有三个大轮子，不会陷入泥土里的Field Flux机器人可以将用放置在它的大臂上的采样器，监测土壤中少量的一氧化二氮(N2O)含量，完成监测环境污染的工作。　　尽管人们更熟悉二氧化碳在气候变化中的影响，但其实N2O使全球变暖的潜力比二氧化碳高300倍。换句话说，一分子N2O的破坏能力与300分子的CO2相当。　　来自挪威大学生命科学院的微生物生态学家Lars Bakken教授说：“对N2O排放的量化有一个巨大困难在于，其数值会因为时间和地点的不同而产生巨大变化。”目前，Bakken教授正在与挪威一家名叫Adigo的公司合作，为NORA项目尝试找到一个监测土壤中N2O排放量的方法，并降低其排放。　　教授表示：“这也是我们为什么要做田野机器人的原因。如果你想要在一片试验田中量化N?O的排放量，你必须在一块地上反复不断地测量。”(图为Field Flux机器人样机，图片来源：NORA)　　使用田野机器人可以大大提升工作效率，一个本来需要27个小时手工检测的土地只需要1小时就能完成测试。这种方法在控制 N2O 方面非常重要，因为它使得农民可以在必要时进行翻土工作。在土壤没有较好地暴露在空气中时(比如下大雨或者土壤非常紧实时)，一些土壤中的微生物(多数是细菌)就会使用氮氧化物而不是氧化物来进行呼吸，从而产生 N2O。但是还有少量细菌可以进行 N2O 的呼吸作用来吸收掉，因为它们有一种特殊的酶——N2O还原酶。NORA 项目的研究员们发现，这种酶会因土壤的酸性过大或土壤中铜离子的不足而消失。　　挪威大学生命学院的另一位教授，同时也是 Marie Sk?odowska -Curie Actions项目的合作者 Asa Frostegard 说道：“我们探究了这些微生物的生物活动，研究它们产生 N2O 的生化过程。结果表明，不同微生物之间的作用方式有着很大差别。”(图片来源：ADIGO)　　这些研究结果或许可以帮助农民通过改变土壤酸性或土壤铜离子的含量来减少 N2O 污染。这就意味着，我们可以在耕作中使用富含铁镁的岩石或矿物质来中和土壤酸性，而不是使用传统的会导致 N2O 污染的撒石灰方法。

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达24篇。 今天与大家分享的是中国科学院地理科学与资源研究所刘远团队在调查基质可用性（根系分泌物）的变化如何影响不同土壤剖面中土壤有机碳（SOC）矿化的温度响应（Q10）方面取得的进展，在该项研究中，研究团队利用PRI-8800对SOC矿化率进行高频测量，为研究结果提供了有力的数据支撑。 土壤有机碳（SOC）矿化是导致大量碳从土壤流失到大气中的一个主要过程，而温度会极大地影响这一过程。预计在下个世纪，底土和表土都将经历类似程度的变暖。气候变暖预计会产生土壤碳-气候正反馈，从而加速气候变化。这种正反馈的大小在很大程度上取决于不同深度SOC矿化的温度敏感性（Q10）。因此，更好地了解不同深度的Q10变化及其内在机制，对于准确预测气候变化情景下的土壤碳动态至关重要。尽管在理解全球变暖对底土碳动态影响方面取得了进展，但对于Q10在土壤剖面不同深度的变化方式仍未达成共识。 为了更好地理解气候变化背景下土壤碳动态，刘远团队从三个地点采集了土壤剖面的土壤样品，包括四个深度区间（0-10厘米，10-30厘米，30-50厘米和50-70厘米）：两个地点具有典型的矿物质土壤，一个地点是埋藏土壤。研究团队在实验室中使用这些土壤来探讨随着土壤深度的增加SOC矿化的Q10对底物可利用性变化的响应。葡萄糖是一种容易获得的底物，因为它是根分泌物的重要组成部分。土壤在10-25°C的温度下孵育，以0.75°C的温度间隔进行了24小时。然后，在孵育1天后，通过高频率连续测量SOC矿化速率，避免了底物限制和微生物群落的变化对结果的影响，估算Q10。 值得注意的是，针对SOC矿化速率的测量，研究团队使用的是由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI–8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，该系统允许在一定时间内逐步提高孵育温度并与SOC矿化速率的高频测量同步进行，为该项研究提供了更准确的Q10估计。图1：不同土壤深度和不同站点下，控制组（CK）和底物添加组（S+）的土壤有机碳（SOC）矿化的温度响应，使用指数拟合表示。站点：Liangshui（LS）、Huinan（HN）和Hongyuan（HY）。***代表P0.001的显著差异。图2 a：在控制组（CK）和底物添加组（S+）中，土壤有机碳（SOC）矿化速率（R22）在22°C下随深度增加的变化。b：不同站点下不同土壤深度的底物可利用性指数（CAI）；c：在CK和S+处理中，SOC矿化的温度敏感性（Q10）随深度增加的变化；d：不同站点下不同土壤深度中CK和S+处理之间Q10的差异（ΔQ10）。 研究结果表明，在典型的矿质土壤中，Q10随深度的增加而降低，但在埋藏土壤中，Q10则先降低后增加。不出所料，在不同的土壤深度，基质的添加会明显增加Q10；但是，增加的幅度（ΔQ10）随土壤深度和类型的不同而不同。出乎意料的是，在典型的矿质土壤中，表土中的ΔQ10比底土中的高，反之亦然。ΔQ10与土壤初始基质可用性（CAI）呈负相关，与土壤无机氮呈正相关。总体而言，气候变化情景下基质可用性的增加（即二氧化碳浓度升高导致根系渗出物增加）会进一步加强SOC矿化的温度响应，尤其是在无机氮含量高的土壤或氮沉积率高的地区。 相关研究成果以“Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles”为题在线发表于期刊《Journal Of Soils And Sediments》上（中科院三区Top，IF5 =3.8）。相关论文信息：Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.原文链接：https://doi.org/10.1007/s11368-023-03602-y 截至目前，以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达24篇，分别发表在10余种影响因子较高的国际期刊上——数据来源：https://sci.justscience.cn/ 很荣幸PRI-8800可以为这些高质量学术研究贡献一份力量，感谢各位老师对普瑞亿科产品的支持和信任。如果您成功发表文章，并且在研究过程中使用了普瑞亿科的国产仪器设备，请与我们公司联络，我们为您准备了一份小礼物，以感谢您对国产设备以及普瑞亿科的信任和支持！ 自2018年上市以来，PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达23篇。 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。可设定恒温或变温培养模式；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；150ml样品瓶，25位样品盘；大气本底缓冲气或钢瓶气清洗气路；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可外接高精度浓度或同位素分析仪。 为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统。 1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。 2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。 3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。 除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。 PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。 4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。 5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。 6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。1.Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.2.Ma X, Jiang S, Zhang Z, et al. Long‐term collar deployment leads to bias in soil respiration measurements[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2023, 14(3): 981-990.3.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2023, 29(4): 1178-1187.4.Mao X, Zheng J, Yu W, et al. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 172: 108743.5.Pan J, He N, Liu Y, et al. Growing season average temperature range is the optimal choice for Q10 incubation experiments of SOM decomposition[J]. Ecological Indicators, 2022, 145: 109749.6.Li C, Xiao C, Guenet B, et al. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167: 108589.7.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.8.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.9.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.10.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. 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Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.24.Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.

中科院华南植物园副研究员郑棉海团队联合美国康奈尔大学教授骆亦其等科研人员，研究揭示长期氮沉降调控热带森林土壤碳排放的格局及机制。相关研究12月1日发表于《自然地球科学》（Nature Geosciences）。同月5日该期刊再次以研究简报（Research Briefing）的形式进行了报道。人类活动所导致的大气CO2增加已成为当前重要的科学话题并引起了广泛的政治和社会关注。土壤是陆地生态系统最大的碳库，至少有一半的土壤有机碳储存于森林中。热带和亚热带森林主导全球森林碳循环，它们占据全球森林78%总碳排放和55%总碳吸收。人类活动也导致大气氮沉降加剧。氮沉降通过影响植物生长和微生物活性改变森林土壤呼吸及碳排放，但目前学术界关于氮沉降如何影响森林土壤呼吸的认识主要源于短时间尺度的研究。由于氮沉降是个长期的生态环境过程，缺乏长期且连续的研究将无法准确认识氮沉降调控森林土壤碳排放的格局及机制。研究人员依托我国最早建立的模拟森林氮沉降研究平台——广东省鼎湖山国家级自然保护区，发现长期氮沉降对南亚热带森林土壤碳排放的影响呈现阶段性变化。研究平台包括3种典型森林类型：季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林。9-13年长期氮添加处理后，森林土壤呼吸呈现“无显著变化-显著降低-无显著变化”的三阶段格局。相比低、中氮处理，高氮处理缩短了三阶段格局的时间。在整个实验过程，氮添加累计减少土壤CO2排放总量为6.53-9.06 Mg CO2 ha-1，氮添加减少土壤CO2排放的效率为5.80-13.13 Mg CO2 Mg N-1。研究人员还基于鼎湖山模拟氮沉降样地测定的849项有关土壤、植物和微生物碳氮循环数据，构建了氮沉降调控热带森林土壤碳排放的机理框架。这些结果表明过去许多短期氮添加实验无法准确反映森林土壤呼吸响应氮沉降的格局。该研究成果为氮沉降促进热带森林土壤碳固持现象提供了重要证据，也为全球气候变化的预测和生态系统碳中和目标的实现提供新的依据。上述研究得到国家自然科学基金重点项目、面上项目、中科院青促会项目和中国生态学会青年人才托举工程项目等资助。郑棉海副研究员为该论文第一作者，张炜副研究员和莫江明研究员为共同通讯作者。此外，鲁显楷研究员、黄娟副研究员、毛庆功助理研究员、王森浩博士，以及合作者骆亦其教授、叶清研究员和刘菊秀研究员、岭南师范大学张涛博士也参与该项工作。

原文以Biology Researchers Studying Climate Change' s Effect on Plants and Soil Microbes in Antarctica为标题发表于2019年1月22日的https://today.ttu.edu/上原文作者：Glenys Young翻译：毅 德克萨斯理工大学（Texas Tech University）在南极的学术研究历史非常悠久。早在20世纪60年代，由Alton Wade领导的地质研究组就在南极考察。当时他们试图回答：数百万年前，世界是什么样子的？ 然而，最近关于南极的研究并不着眼于我们这个星球的历史，这是它的未来。 德克萨斯理工大学生物科学系助理教授Natasja van Gestel正在研究气候变化如何影响那里的植物和微生物活动。 ? 确实，目前南极只有不到1％的土地是无冰的，但是，这个数字正在增长。van Gestel博士正在研究的区域在1960年前后还被冰川所覆盖，但是现在，冰川已经消退了大约500m。随着冰川退缩，植物开始在这一地区生长。?图1 van Gestel博士在这里安装了美国METER公司制造的EM50数据采集器和气象土壤测量传感器图2 美国METER制造的6通道数据采集器ZL6和一体式集成气象站ATMOS41首次安装在南极 “我们有一个很好的时间序列，来研究植被覆盖与距离冰川远近的关系。”van Gestel说。“自1950年以来，南极洲的244个冰川中有近90％已经退缩，并且这一过程仍在持续。因此，时间顺序信息可以帮助我们预测其他区域（冰川未消退区）会如何应对气候变暖。” 图3 冰川消退进程记录（1963～2018） 与研究生Kelly McMillen一起，van Gestel正在研究冰川消退区的整个环境梯度：从裸地到完全被植被覆盖的区域。 “我们发现了大约有100种苔藓以及两种维管束植物，南极发草和珍珠草（Antarctic hairgrass and Pearlwort）。”van Gestel说，“生产力最高的区域位于利奇菲尔德岛（Litchfield Island），这是一个需要特殊许可才能进入的保护区。生产力最低的区域距离冰川的边缘只有几米。虽然那里没有可见的植物，但土壤中的微生物是可以进行光合作用的。这些微生物是碳通量的重要贡献者。” 图4 生产力最高的利奇菲尔德岛（Litchfield Island）所在位置图5 冰川消退后岩石上开始着生地衣和苔藓? 碳通量测量是van Gestel博士研究的重要组成部分。这有助于了解植物生产力梯度格局以及植物和微生物对气候变暖的响应。 图6 van Gestel博士使用美国LI-COR公司制造的LI-6800测量地表碳通量（1） “我们预计碳通量会随着植被覆盖度的增大而增加。”van Gestel说，“而且，微生物的数量也会增多。随着植被覆盖度的增大，它们的代谢活动会更高。同时，我们预期微生物的群落组成也会发生改变。” “相当多的微生物目前并不活跃，它们可能从其他地方被风吹来，处于休眠状态。但是一旦时机成熟，它们就会打破休眠。”图7 van Gestel博士使用美国LI-COR公司制造的LI-6800测量地表碳通量（2） 与此同时，van Gestel博士还开展了野外增温实验。这一实验用于确认微生物响应发生的速度。北亚利桑那大学的博士Alicia Purcell将使用一种称为定量稳定同位素探测（qSIP）的技术，这是由van Gestel的合作者——北亚利桑那大学Bruce Hungate发明的一种新方法。这种方法可以确定哪些微生物正在积极生长，以及生长的速度。 van Gestel和McMillen使用可以在阳光下捕获热量的敞口加热室（Open-Top Warming Chambers），加热小面积的土壤和植被。这种方法的优势是，除温度以外的其他变量可基本保持和自然环境一致。 图8 敞口加热室（Open-Top Warming Chambers）制作与效果评估 Van Gestel的研究团队沿生产力梯度，选取了四个研究站点，在每个站点上采集完整的土壤苔藓样本土核四个，然后向样本土核中添加水并放置在敞口加热室内。两个样品土核添加纯水，另外两个样品土核添加氧18重水。 图9 野外安置的敞口加热室（Open-Top Warming Chambers） “微生物活跃后将会吸收水，”van Gestel说，“那些重氧将被整合到他们的DNA中，从而使他们的DNA变得更重。我们可以根据DNA的重量变化来计算其生长速度。” 最终，这些研究将能回答：气候变化如何影响南极洲的植物和微生物？这些改变又如何影响该地区生态系统的碳平衡。 “温暖的条件可能会使某些微生物受益，但不会使所有微生物受益。对植物来说也是如此。”van Gestel说。“我们预期微生物群落会发生改变。由于植物生长非常缓慢，因此短时间内较难确定植物群落的变化规律。为此，我们需要对植被覆盖进行长期定位监测。” “相对于对照地块，温暖地块的碳通量会更大。生态系统光合作用和呼吸速率都会有所增加，但哪一个组分增加的更多呢？因为这最终决定了整个系统的净碳通量对气候变暖的反馈。” ? “由于南极生态系统比地球上的其他生态系统更简单”，van Gestel说，“在这里的发现可以为生态系统的碳储存提供更多机制信息，进而对气候模型完善做出贡献。” “例如，微生物碳利用效率的温度敏感性如何？微生物利用一部分碳构建生命体，其余部分则通过呼吸作用消耗掉。那问题来了，温度变暖会使微生物更加浪费碳吗？微生物碳利用效率是气候模型中的一个重要参数。如果微生物的碳利用效率下降，那么更强的呼吸损失会导致更多的碳从土壤迁移到大气中，从而进一步加剧全球变暖。”

p　　湖南省环保厅最近发布了地方标准《重金属污染场地土壤修复标准》(DB43/T 1125-2016)，此标准由湖南省环境保护科学研究院起草，用于指导重金属污染场地土壤修复工作。/pp　　此标准共规定了10类11项重金属指标，详见下表：/pp style="text-align: center "img style="width: 600px height: 262px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/8df44bf8-9665-45c0-b3e3-17753e8df91a.jpg" title="湖南.jpg" height="262" hspace="0" vspace="0" width="600" border="0"//pp　　按照我国现行有效的土壤环境质量标准，此土壤修复标准减少了总镍指标，增加了总锰、总钒、总锑三项。/pp　　但是我国的壤环境质量标准正在进行修订，目前已发布第三次征求意见稿，征求意见稿中规定的重金属项目有15项，基本项目为总镉、总汞、总砷、总铅、总铬、总铜、总镍、总锌，其他项目为总锰、总钴、总硒、总钒、总锑、总铊、总钼。此次湖南发布的土壤修复标准为其中的10项，且多数为基本项目，即此修复标准基本可以满足土壤新标的要求。/ppbr//pp附件：a href="http://img1.17img.cn/17img/files/201605/ueattachment/0db9314f-2d01-4d97-ab99-be912c296a2e.pdf"《重金属污染场地土壤修复标准》(DB43/T 1125-2016)/abr//p

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达23篇。 今天与大家分享的是肖春旺教授团队在草地土壤碳激发效应研究领域取得新进展，在该项研究中，研究团队利用PRI-8800对来自外源碳和土壤有机质的土壤微生物呼吸的快速、连续、高频观测，为研究结果提供了有力的数据支撑。 来自植物根际和凋落物层淋溶的易分解外源碳（LOC）输入土壤是生态系统常见的自然现象，其在微生物介导的土壤碳循环中发挥着关键作用，尤其是在植物根系密集的草原生态系统。然而，外源碳的输入并不总是意味着土壤碳的净增加，因其能为异养微生物群落提供可用的碳和能量，进一步对土壤有机质的分解产生影响，即激发效应（Priming Effect，PE）。长期以来，尽管许多研究已经探讨了由外源碳添加诱导的激发效应，但很少有研究关注其短期效应。其次，输入土壤的外源碳是高度动态变化的，会迅速融入微生物、土壤有机质，或分解为CO2，但由于土壤微生物对外源碳输入的反应很快，来自外源碳的呼吸作用对微生物呼吸作用的相对贡献及其影响因素仍不确定。此外，围栏禁牧被认为是实现草地生态系统自我恢复的重要途径，其对土壤碳氮特性具有重要的积极影响，而围栏禁牧所导致的土壤碳氮特征变化可能进一步影响微生物对外源碳和土壤有机质的分解，但目前仍然缺乏对此的全面了解。 针对以上科学问题，肖春旺教授团队在中科院内蒙古草原生态站开展了相关研究，研究人员采集了3个不同围封禁牧时间（42年、22年和0年[自由放牧]）和4个不同土层深度（0–10、10–30、30–50、50–100 cm）的土壤。通过向土壤中添加δ13C标记的葡萄糖以模拟自然界的碳输入，并使用北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI–8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，在105-h内实现了分钟尺度上对来自外源碳和土壤有机质的土壤微生物呼吸的快速、连续、高频观测，主要探究了土壤碳氮特征变化对土壤微生物响应外源碳输入的短期过程以及对外源碳和土壤有机质分解的影响及机制。 研究结果发现，土壤微生物对外源碳的输入反应迅速，由土壤有机碳和碳氮比控制的微生物生物量是直接影响微生物对外源碳输入反应强度的最重要因素。放牧和较深的土壤层减少了来自外源碳的呼吸作用及其对总呼吸作用的相对贡献（图1），主要归因于土壤碳氮比和真菌/细菌的变化。此外，外源碳添加促进了所有土壤中有机质的分解，使土壤有机质的呼吸作用增加了11.3–92.4 mg C g-1 SOC，相当于18.7–266.1%的激发效应。放牧和土壤深度增加导致了更大的激发效应和土壤碳损失，其中土壤碳氮比和有机碳含量是最重要的调节因素。图1 不同土壤中来自外源碳和土壤有机质的累积碳矿化量及其比值注：GE42（10）、GE22（10）和GE0（10）分别代表围栏禁牧42年、22年和0年样点的0–10 cm土壤；GE42（10）、GE42（30）、GE42（50）和GE42（50）分别代表围栏42年样点的0–10、10–30、30–50、50–100 cm的土壤。 禁牧被认为是实现草原生态系统自我恢复的重要途径，了解放牧对外源碳输入下草原碳循环的影响可能有助于提高我们对未来草原土壤碳动态的预测。因此，结合本研究结果，研究人员建立了一个概念框架，阐明了禁牧年限和土壤深度变化对外源碳输入下草原土壤微生物呼吸和土壤碳动态的影响（图2）。禁牧对植被的积极影响进一步提升了土壤有机质的质和量，进而通过影响微生物特性导致更多的外源碳被微生物呼吸代谢，并增大其对总微生物呼吸的贡献，但是却会减小其诱导的激发效应和土壤碳损失。然而，对于不同深度的土壤而言，增加土层深度会影响土壤有机质的质和量，导致来自外源碳的呼吸及其对总微生物呼吸的贡献均减小，但是却会减小其诱导的激发效应和土壤碳损失。目前在世界大部分地区，由于受到人类活动的影响，草原正面临着严重退化的困境，而禁牧可能是实现表层土壤碳固持的有效措施。图2 禁牧和土壤深度变化对外源碳输入下草原土壤微生物呼吸和土壤碳动态影响的概念图 相关研究成果以“The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands”为题在线发表于国际土壤学领域主流期刊《Geoderma》（中科院一区Top，IF5 = 7.444）上。 生命与环境科学学院2019级博士研究生李超为本论文第一作者，肖春旺教授为本论文的通讯作者。中国科学院地理科学与资源研究所何念鹏研究员为本研究的重要合作作者，另外，中国科学院地理科学与资源研究所的徐丽副研究员和李明旭博士也参与了本研究。来源丨中央民族大学生命与环境科学学院官网相关论文信息：Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.原文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116385. 自2018年上市以来，PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达23篇。 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。可设定恒温或变温培养模式；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；150ml样品瓶，25位样品盘；大气本底缓冲气或钢瓶气清洗气路；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可外接高精度浓度或同位素分析仪。 为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统。 1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。 2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。 3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。 除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。 PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。 4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。 5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。 6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。1.Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.2.Ma X, Jiang S, Zhang Z, et al. Long‐term collar deployment leads to bias in soil respiration measurements[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2023, 14(3): 981-990.3.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2023, 29(4): 1178-1187.4.Mao X, Zheng J, Yu W, et al. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 172: 108743.5.Pan J, He N, Liu Y, et al. Growing season average temperature range is the optimal choice for Q10 incubation experiments of SOM decomposition[J]. Ecological Indicators, 2022, 145: 109749.6.Li C, Xiao C, Guenet B, et al. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167: 108589.7.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.8.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.9.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.10.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.11.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.12.Yingqiu C, Zhen Z, Li X, et al. Temperature Affects new Carbon Input Utilization By Soil Microbes: Evidence Based on a Rapid δ13C Measurement Technology[J]. Journal of Resources and Ecology, 2019, 10(2): 202-212.13.Cao Y, Xu L, Zhang Z, et al. Soil microbial metabolic quotient in inner mongolian grasslands: Patterns and influence factors[J]. Chinese Geographical Science, 2019, 29: 1001-1010.14.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.15.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. 2018.Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.16.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.17.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.18.He N P, Liu Y, Xu L, Wen X F, Yu G R, Sun X M. Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition:New insights into models of incubation and measurement. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(11): 4045-4051.19.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.20.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.21.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.22.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.23.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.

原标题：水气土唯有“土十条”没有专门法　　土壤污染防治行动计划(以下简称“土十条”)日前已由国务院发布实施。至此，水、气、土三大环境领域，从国务院层面均出台了行动计划。然而，与水污染、大气污染防治不同的是，至今，土壤污染防治立法仍是空白。　　就“土十条”的发布实施，环保部南京环境科学研究所土壤污染防治研究中心主任林玉锁表示，针对大气、水和土壤三大环境介质，我国已经制定了大气污染防治法和水污染防治法，但至今还没有专门的土壤污染防治立法。　　环保部环境规划院生态部(土壤环境保护中心)主任王夏晖研究员告诉记者，世界上20多个国家和地区都制定了土壤污染防治的专门法律法规，但是，我国土壤环境立法工作相对滞后，目前仍在起草过程中。　　林玉锁认为，加快制定一部专门的土壤污染防治法刻不容缓。　　“土壤污染的危害较大，主要是对农产品安全、人居环境和生态系统造成不良影响。”在王夏晖看来，农作物吸收和富集某些污染物，影响农产品质量，造成减产，长期食用超标农产品可能危害人体健康。同时，住宅、商业、工业等建设用地土壤污染可能通过呼吸、皮肤接触等方式危害人体健康。污染地块未经治理修复就直接开发，会给有关人群造成长期的危害。　　土壤污染的危害不容置疑，令人更加担忧的是，目前，我国土壤环境监管能力不足。据王夏晖介绍，目前，我国在空气、地表水、声环境等常规环境监测领域已形成了比较成熟的监测体系，具有较强的监测能力，但土壤环境监测能力亟待加强，尚不能及时掌控全国和区域土壤环境状况。同时，市、县级环境监测机构土壤环境监测仪器设备、专业监测人员匮乏，土壤环境监测体系总体滞后，对酞酸酯、激素类等新型土壤污染物的监测更为缺乏，常常使区域环境综合分析遇到瓶颈制约。此外，土壤环境监督执法、风险预警、应急体系建设也较为滞后，大气、水、土壤全要素协同监管机制尚未建立。　　王夏晖说，大多数地方规划部门在编制城乡规划时，尚未将地块土壤环境质量作为规划用途的重要考量因素 建设部门发放选址意见书、国土部门用地预审环节，尚未充分考虑用地的土壤环境状况。　　王夏晖认为，各级地方政府对本辖区土壤环境质量负责、依法公开环境信息等职责落实不到位。很多重污染企业尚未采取有效措施保护用地土壤环境，没有切实履行公开环境信息的义务。　　中国环境科学研究院土壤污染与控制研究室主任谷庆宝告诉记者，从世界范围来看，土壤环境保护立法始于20世纪70年代。各个国家土壤环境保护的立法背景和法律设计有所不同，从立法体例上看，既有专项立法模式，也有分散立法模式。　　谷庆宝说，从各国土壤环境保护立法的模式来看，专项立法已经成为世界土壤污染防治立法的潮流。“一些国家虽然没有制定专门的土壤环境保护或土壤污染防治的法律，但多在其环境保护法中设专章规定土壤环境保护或土壤污染防治的问题。”　　对于土壤污染立法，“土十条”也提出明确要求。比如，2016年年底前，完成农药管理条例修订工作，发布污染地块土壤环境管理办法、农用地土壤环境管理办法 2017年年底前，出台农药包装废弃物回收处理、工矿用地土壤环境管理、废弃农膜回收利用等部门规章 到2020年，土壤污染防治法律法规体系基本建立。　　据环保部有关负责人介绍，为推进土壤立法工作，近两年来，环保部配合全国人大环资委深入开展调研，修改草案10余稿。根据全国人大环资委安排，拟在今年年内进行两次内部初审，2017年提交给全国人大常委会，完成提请和审议的任务。

墒，指土壤适宜植物生长发育的湿度。墒情，指土壤湿度的情况。土壤湿度是土壤的干湿程度，即土壤的实际含水量。土壤墒情直接影响着农作物的生长质量和速度。除了土壤墒情，土壤温度、土壤电导率以及土壤氮磷钾、土壤PH值等参数也对作物的生长起着十分重要的作用。土壤温度对作物生育和土壤中微生物活动以及各种养分的转化、土壤水分蒸发和运动都有很大影响。在一定的温度范围内，土温越高，作物的生长发育就越快；土温过低，微生物活动减弱，有机质难于分解，农作物的根系呼吸降低，造成作物养分缺乏，生长变缓。土壤电导率用于描述土壤盐分状况，它包含了反映土壤质量和物理性质的丰富信息。例如:土壤中的盐分、水分、温度、有机质含量和质地结构都不同程度影响着土壤电导率。有效获取土壤的电导率值，对于确定各种田间参数时空分布的差异有重大意义。土壤中微量元素的含量较低或者较高都不利于对植物的生长。比如向土壤中过量施入磷肥时，磷肥中的磷酸根离子与土壤中的钙、镁等阳离子结合形成难溶性磷酸盐，既浪费磷肥，又破坏了土壤团粒结构，致使土壤板结。土壤酸碱度是土壤重要的基本性质之一，是土壤形成过程和熟化陪肥过程的一个指标。植物能够在很宽的范围内正常生长，但不同的植物有着不同的生长pH值。 那如今有哪些可以测量土壤墒情参数传感器，如何使用呢？ 1、土壤水分传感器土壤水分传感器是一款高精度、高灵敏度的测量土壤水分的传感器。通过测量土壤的介电常数，可测量土壤水分的体积百分比，符合目前国际标准的土壤水分测量方法，能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量。2、土壤温度水分电导率三合一变送器土壤温度水分电导率三合一变送器是观测和研究盐渍土的发生、演变、改良以及水盐动态的重要工具。通过测量土壤的介电常数，能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量。可测量土壤水分的体积百分比，是符合目前国际标准的土壤水分测量方法。3、土壤PH传感器 土壤PH传感器器，用于测量土壤PH值该变送器精度高，响应快，输出稳定，适用于各种土质。可长期埋入土壤中，耐长期电解，耐腐蚀，抽真空灌封，完全防水。可广泛应用于土壤酸碱度的检测、精细农业、林业、地质勘探、植物培育、水利、环保等领域酸碱度的测量。4. 土壤参数速测仪 土壤参数速测仪可以实时精确检测显示土壤中多种成分，例如：土壤温湿度、土壤电导率以及土壤氮磷钾等成分，通过检测的数据来进行改善土壤，达到监控植物养料供给的目的，让农作物处于较佳的生存环境，从而提高产量。 5、多土层土壤参数监测仪 多土层土壤参数监测仪是一款能够测量多土层土壤参数的传感器。能够针对不同层次的土壤电导率、水分含量以及温度状态进行动态观测，此检测仪可检测3层土壤电导率温湿度状态，可检测5层土壤电导率温湿度状态。6、管式土壤墒情监测仪 管式土壤墒情监测仪是一款以介电常数原理为基础的传感器。能够针对不同层次的土壤水分含量以及温度状态进行动态观测，此检测仪可检测3层土壤温湿度状态，可检测5层土壤温湿度状态，可快速、全面的了解集土壤墒情信息。测量方法：土壤水分传感器、土壤温度水分电导率三合一传感器、土壤PH传感器的测量方法：（1）速测法：选定合适的测量地点，避开石块，确保钢针不会碰到坚硬的物体，按照所需测量深度抛开表层土，保持下面土壤原有的松紧程度，紧握传感器垂直插入土壤，插入时不可左右晃动，一个测点的小范围内建议多次测量求平均值。（2）埋地测量法：垂直挖直径20cm的坑，按照测量需要，在既定的深度将传感器钢针水平插入坑壁，将坑填埋严实，稳定一段时间后，即可进行连续数天，数月乃至更长时间的测量和记录。土壤参数速测仪测量方法：长按“开关键”，在需要测量的地方，将传感器合金探针垂直插入土壤，再按一下“开关键”即可开始测量。如下图所示：多土层土壤参数监测仪测量方式： 垂直挖直径20cm的坑，在既定的深度将传感器钢针水平插入坑壁，将坑填埋严实，稳定一段时间后，即可进行连续数天，数月乃至更长时间的测量和记录。式土壤墒情监测仪测量方法：管式土壤墒情监测仪采用分层设点的观测结构，地面配置一个温度观测点，地下土壤每隔10cm配置一个土壤温湿测点，观测相对应范围内的土壤温湿度。如图所示：

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达26篇。 今天与大家分享的是浙江大学环境与资源学院罗忠奎研究团队在研究土壤有机碳矿化及其温度敏感性（Q10）与微生物群落多样性和组成之间关系方面取得的进展。在该项研究中，研究团队利用PRI-8800测定土壤CO2排放速率，为研究结果提供了有力的数据支撑。 土壤微生物驱动着有机碳的矿化，由于不同微生物群落在代谢效率以及对不同温度变化的响应存在差异，因此土壤有机碳矿化及其温度敏感性（Q10）与微生物群落多样性和组成之间应该存在密切的关系。然而，这些关系很少被检验。 基于此，浙江大学环境与资源学院罗忠奎研究团队通过室内培养实验，评估了藏东南地区不同海拔（气候）梯度中土壤微生物α多样性对温度的响应以及r-和k-策略微生物的相对丰度。图.培养第128天的土壤有机碳矿化速率及其Q10与门水平微生物群落丰度的相关性。灰色表示相关性不显著（即P 0.05），彩色网格表示相关性显著（P 0.05），颜色梯度表示相关性的大小和强度。R5°C-128和R25°C-128分别为5°C和25°C培养温度下第128天的有机碳矿化速率。Q10-128为土壤有机碳在128天培养期间的温度敏感性。F：新鲜土壤样品；5、25分别为在5°C和25°C培养的土壤样品。 在土壤培养实验设计及有机碳矿化测定的过程中，研究团队采用由普瑞亿科研发的PRI-8800全自动变温土壤培养温室气体分析系统测定土壤CO2排放速率（μg CO2-C g&minus 1 SOC day&minus 1），每个土壤样品测定时间设置为3分钟，此数据的获取为该项研究提供了有力的数据支撑。基于不同温度下测定的土壤CO2排放速率，计算了有机碳矿化的温度敏感性（Q10）。 研究结果表明：培养128后测定的α多样性以及r-和k-策略微生物的相对丰度受温度的显著影响（P 0.05），但是这些微生物变量并不能很好地预测同步测定的土壤有机碳矿化速率。相反，新鲜土壤的微生物群落多样性以及r-和k-策略微生物的相对丰度对不同培养阶段的土壤有机碳矿化速率及其Q10的影响是一致且显著的（P 0.05）。与此同时，路径分析表明，当考虑到气候、土壤有机碳化学、物理保护和土壤性质的变化时，微生物α多样性以及r-和k-策略微生物对土壤有机碳矿化速率及其Q10的影响并不是独立的。本研究结果表明，虽然土壤微生物群落的多样性和组成是土壤有机碳质量和有效性的重要指标，但它们并不是土壤有机碳矿化速率及其Q10的根本的决定因素。 相关研究成果以“Decoupling of soil carbon mineralization and microbial community composition across a climate gradient on the Tibetan Plateau”为题发表在国际SCI期刊Geoderma（IF2022=6.1，中科院一区）。Zheng, J., Mao, X., Jan van Groenigen, K., Zhang, S., Wang, M., Guo, X. et al. (2024). Decoupling of soil carbon mineralization and microbial community composition across a climate gradient on the Tibetan Plateau. 441, 116736.https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116736 截至目前，以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达26篇，分别发表在10余种影响因子较高的国际期刊上——数据来源：https://sci.justscience.cn/ 很荣幸PRI-8800可以为这些高质量学术研究贡献一份力量，感谢各位老师对普瑞亿科产品的支持和信任。即日起，如果您成功发表文章，并且在研究过程中使用了普瑞亿科的国产仪器设备，请与我们公司联络，我们为您准备了一份小礼物，以感谢您对国产设备以及普瑞亿科的信任和支持！ 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。可设定恒温或变温培养模式；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；307 mL样品瓶，25位样品盘；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可外接高精度浓度或同位素分析仪。 为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统。 1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。 2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。 3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。 除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。 PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。 4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。 5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。 6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。1.Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.2.Ma X, Jiang S, Zhang Z, et al. Long‐term collar deployment leads to bias in soil respiration measurements[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2023, 14(3): 981-990.3.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2023, 29(4): 1178-1187.4.Mao X, Zheng J, Yu W, et al. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 172: 108743.5.Pan J, He N, Liu Y, et al. Growing season average temperature range is the optimal choice for Q10 incubation experiments of SOM decomposition[J]. Ecological Indicators, 2022, 145: 109749.6.Li C, Xiao C, Guenet B, et al. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167: 108589.7.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.8.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.9.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.10.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.11.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.12.Yingqiu C, Zhen Z, Li X, et al. Temperature Affects new Carbon Input Utilization By Soil Microbes: Evidence Based on a Rapid δ13C Measurement Technology[J]. Journal of Resources and Ecology, 2019, 10(2): 202-212.13.Cao Y, Xu L, Zhang Z, et al. Soil microbial metabolic quotient in inner mongolian grasslands: Patterns and influence factors[J]. Chinese Geographical Science, 2019, 29: 1001-1010.14.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. 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Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.24.Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.25.Liu YH,Xiong DC,Wu C,et al.Effects of exogenous carbon addition on soil carbon emission in a subtropical evergreen broad-leaf forest[J]. Journal of Forest & Environment, 2023, 43(5).26.Zheng, J., Mao, X., Jan van Groenigen, K., Zhang, S., Wang, M., Guo, X. et al. (2024). Decoupling of soil carbon mineralization and microbial community composition across a climate gradient on the Tibetan Plateau. 441, 116736.

近年来，作为百姓的“米袋子”“菜篮子”的耕地正在承受着越来越多的污染，以至于一些地方的农产品质量频频告急。“镉大米”、“重金属蔬菜”、“癌症村”等事件，更是让人们直接遭受了土壤污染之“痛”。　　　　土壤污染触目惊心　　　　不久前全国首次披露了全国土壤普查数据，从点位监测看，全国土壤总的超标率达到16.1%，总体不容乐观。耕地土壤环境质量堪忧，耕地点位超标率(土壤超标点位的数量占调查点位总数量的比例)高达19.4%。此外，重金属镉污染加重，全国土地镉含量增幅最多超过50%。　　　　一直以来，面对可信度越来越低的食品安全现状，人们对所谓的天然蔬菜和粮食寄托厚望。不少人甚至认为，亲自动手种植蔬菜和粮食才更可靠。如果大家知道现在可供耕种的土壤也未必安全，会作何感想呢？　　　　重金属能通过人的呼吸及饮食进入血液，再随着血液循环进入器官组织内，在人体中积蓄达到一定程度，会对人体造成失明、不孕不育、流产、心肌梗死、中风、儿童智力低下、老年痴呆、各种癌症等严重后果。　　　　国家政策助力土壤治理　　　　今年3月的全国两会上，环保部部长周贤生提出要“打好大气、水、土壤污染防治三大战役”，这是国务院确定的本届政府环境保护三项重点工作，也是当前和今后一段时期环保工作的大局。　　　　在《全国土壤污染状况调查公报》发布前一个月，《土壤污染防治行动计划》率先出炉。在此前，环保部已经制定并先后发布《污染场地土壤修复技术导则》、《场地环境调查技术导则》、《场地环境监测技术导则》、《污染场地风险评估技术导则》、《污染场地术语》等5项污染场地系列环保标准。　　　　《土壤污染防治行动计划》将土壤治理与大气污染、水污染治理提升到同一高度，也表明国家未来在环保治理上的重心也将往土壤治理上偏移。”中投顾问环保行业研究员盘雨宏表示，土壤治理相比大气、水污染的防治复杂，企业盲目跟风介入可能将产生一定的产业风险。　　　　据了解，《土壤污染防治行动计划》明确提出依法推进土壤环境保护、坚决切断各类土壤污染源等多项目标，计划重点是要实施重度污染耕地种植结构调整，开展污染地块土壤治理与修复试点、建设6个土壤环境保护和污染治理示范区。　　　　与《大气污染防治行动计划》和即将推出的《水污染防止行动计划》相比，《土壤污染防治行动计划》的正式发布只是宣告打响土壤修复的第一枪。“我们的大气和水污染治理已经走了将近40年的历程，但是土壤污染治理与修复几乎还没有动。”环保部生态司司长庄国泰曾坦言。　　　　土壤修复面临严峻考验　　　　根据早前发布的《全国土壤环境保护“十二五”规划》，“十二五”期间，中央财政将拨款300亿元用于全国污染土壤修复。有业内人士保守估计，“十二五”期间全国土壤修复产业市场规模将超过1000亿元。　　　　业内为此算了一本账：据环保部估算全国中度、重度污染土地约5000万亩，如按照50%的受污面积处理，即2500万亩地，按照挖3米深的标准，每立方米1.9吨，如每吨土修复需1000元左右，则治理需要超过万亿，所需资金远超大气污染和水污染治理计划。　　　　实际上，土壤修复的工作远比想象中复杂和繁重。目前的土壤修复工作需要多管齐下，截污和复土必须并重。　　　　近年来，多个环保企业纷纷投入土壤治理。其中天瑞仪器和华测检测主攻土壤检测领域，东江环保、永清环保、维尔利企业主营土壤修复技术及工程，而东方园林、铁汉生态则提供园林绿化和生态修复服务。

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q10及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达25篇。 今天与大家分享的是福建师范大学黄锦学、刘源豪等研究人员在研究外源碳输入对常绿阔叶林土壤碳排放影响方面取得的进展，在该项研究中，研究团队利用PRI-8800测定土壤CO2排放速率，为研究结果提供了有力的数据支撑。 土壤是陆地生态系统中最大的碳库，其碳储量约占陆地生态系统碳储量的60%，其微小变化对大气中的CO2浓度影响较大。土壤微生物呼吸是陆地生态系统向大气释放CO2的主要途径，对维持土壤碳库平衡起着重要作用。气候变暖将提高植物净初级生产力，从而提高凋落物和根系分泌物的输入量，导致外源葡萄糖输入增加，进而改变土壤碳循环过程。土壤微生物呼吸是土壤微生物为获取化学能量和营养物质，分解土壤有机碳并释放CO2的过程，其速率不仅受土壤pH值和碳、氮含量等因素的影响，而且受葡萄糖输入的显著影响。 目前对葡萄糖输入后土壤CO2排放动态特征的研究多集中在长期（60d以上）观察，对于短期内的变化研究较为缺乏。多数研究对于土壤CO2排放的动态观测时间间隔较大。因此，探究短期内不同葡萄糖输入量对土壤CO2排放的影响及其动态变化特征，对预测外源碳输入对土壤碳动态的影响具有重要意义。图1 不同浓度葡萄糖输入对土壤CO2排放速率和土壤CO2累积排放量的影响注：图中不同小写字母表示不同处理间差异显著（P0.05） 为了更好地研究外源葡萄糖输入量对土壤CO2排放动态过程的影响及机理，福建师范大学黄锦学、刘源豪等研究人员以中亚热带常绿阔叶林土壤为研究对象，在培养温度为恒温20℃，土壤田间持水量60%的条件下，输入不同浓度的葡萄糖（碳含量分别为0、50、150、450μgg-1，分别标记为CK、C1、C2、C3处理）进行室内培养试验，测定不同浓度葡萄糖输入下不同时间的土壤CO2排放。 在室内培养试验过程中，研究团队采用由普瑞亿科研发的PRI-8800全自动变温土壤培养温室气体分析系统测定土壤CO2排放速率，采样时间间隔为1h，室内培养试验结束共计获得1232条土壤CO2排放速率数据，为该项研究提供了有力的数据支撑。图2 预培养期间土壤CO2排放速率和土壤CO2累积排放量图3 葡萄糖输入后土壤CO2排放速率和土壤CO2累积排放量的动态特征注：*表示培养28h前后的土壤CO2排放速率、土壤CO2累积排放量差异显著（P0.05） 研究结果表明，C2、C3处理的土壤CO2排放速率和土壤CO2累积排放量均显著升高（P0.05）；C2、C3处理28h后，土壤CO2排放速率随培养时间的延长显著升高（P0.01），土壤CO2累积排放量随培养时间的延长显著升高（P0.01）；当培养时间超过65h后，C1处理的土壤CO2排放速率随培养时间的延长有显著降低的趋势（P0.01），C3处理的土壤C/N、DOC变化量较CK显著增大（P0.05），土壤CO2排放速率与C/N、DOC含量呈显著正相关关系（P0.05）。不同浓度葡萄糖输入对土壤CO2排放的影响有显著差异，在中亚热带常绿阔叶林土壤中，根系分泌物葡萄糖的输入增加可能会改变土壤C、N含量，提高CO2排放量，从而进一步影响土壤C库的固存。 相关研究成果以“外源碳输入对常绿阔叶林土壤碳排放的影响”为题发表于期刊《Journal of Forest & Environment》上。相关论文信息：刘源豪, 熊德成, 吴晨, 等. 外源碳输入对常绿阔叶林土壤碳排放的影响[J]. Journal of Forest & Environment, 2023, 43(5).DOI:10.13324/j.cnki.jfcf.2023.05.006 截至目前，以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达25篇，分别发表在10余种影响因子较高的国际期刊上——数据来源：https://sci.justscience.cn/ 很荣幸PRI-8800可以为这些高质量学术研究贡献一份力量，感谢各位老师对普瑞亿科产品的支持和信任。如果您成功发表文章，并且在研究过程中使用了普瑞亿科的国产仪器设备，请与我们公司联络，我们为您准备了一份小礼物，以感谢您对国产设备以及普瑞亿科的信任和支持！ 为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。 土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q10）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q10是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q10值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q10不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q10能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。 以往Q10研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q10的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q10对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q10对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。可设定恒温或变温培养模式；温度控制波动优于±0.05℃；平均升降温速率不小于1°C/min；150ml样品瓶，25位样品盘；大气本底缓冲气或钢瓶气清洗气路；一体化设计，内置CO2 H2O模块；可外接高精度浓度或同位素分析仪。 为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统。 1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。 2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。 3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q10研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。 除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。 PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。 4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q10很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。 5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q10密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。 6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q10影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q10对土壤生物依赖性的响应解析。1.Li C, Xiao C, Li M, et al. The quality and quantity of SOM determines the mineralization of recently added labile C and priming of native SOM in grazed grasslands[J]. Geoderma, 2023, 432: 116385.2.Ma X, Jiang S, Zhang Z, et al. Long‐term collar deployment leads to bias in soil respiration measurements[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2023, 14(3): 981-990.3.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2023, 29(4): 1178-1187.4.Mao X, Zheng J, Yu W, et al. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 172: 108743.5.Pan J, He N, Liu Y, et al. Growing season average temperature range is the optimal choice for Q10 incubation experiments of SOM decomposition[J]. Ecological Indicators, 2022, 145: 109749.6.Li C, Xiao C, Guenet B, et al. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 167: 108589.7.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.8.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.9.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.10.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.11.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.12.Yingqiu C, Zhen Z, Li X, et al. Temperature Affects new Carbon Input Utilization By Soil Microbes: Evidence Based on a Rapid δ13C Measurement Technology[J]. Journal of Resources and Ecology, 2019, 10(2): 202-212.13.Cao Y, Xu L, Zhang Z, et al. Soil microbial metabolic quotient in inner mongolian grasslands: Patterns and influence factors[J]. Chinese Geographical Science, 2019, 29: 1001-1010.14.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.15.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. 2018.Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.16.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.17.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.18.He N P, Liu Y, Xu L, Wen X F, Yu G R, Sun X M. Temperature sensitivity of soil organic matter decomposition:New insights into models of incubation and measurement. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(11): 4045-4051.19.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.20.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.21.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.22.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.23.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.24.Liu Y, Kumar A, Tiemann L K, et al. Substrate availability reconciles the contrasting temperature response of SOC mineralization in different soil profiles[J]. Journal of Soils and Sediments, 2023: 1-15.25.Liu YH,Xiong DC,Wu C,et al.Effects of exogenous carbon addition on soil carbon emission in a subtropical evergreen broad-leaf forest[J]. Journal of Forest & Environment, 2023, 43(5).

CO2和CH4排放增加是全球变暖的主要原因（IPCC，2013），人类活动导致大约44%和60%的CO2和CH4排放到大气中。人类活动如拦河筑坝干扰湿地的结构和功能，引发大量土壤CO2和CH4排放。然而，目前对湿地水库CO2和CH4排放及其碳同位素特征的影响机制知之甚少。基于此，为了填补研究空白，在本研究中，来自云南大学和中科院武汉植物园的研究团队在三峡消落区原位条件下调查了4个海拔梯度（即不同淹水状态）（175 m，160–175 m，145–160 m和＜147 m）饱和和排干状态下CO2和CH4排放模式及其碳同位素特征，以及相关的控制因子。他们作出了如下假设：1）由于淹水下优势植物种的转变，土壤条件（例如土壤基质质量，土壤水分和温度）的变化将会改变CO2排放以及CO2的δ13C值；2）CH4排放模式及其同位素特征对淹水更敏感，反映了土壤厌氧环境的增加；3）不同淹水状态下（例如饱和和排干状态下）将会导致酶表达和微生物属性的改变，进而极大影响CO2和CH4排放。图1 重庆忠县研究区位置（a）；三峡消落区采样地卫星图像及沿海拔梯度详细的静态通量室放置图（b）。作者于2017年6-8月测量了土壤/水大气界面CO2和CH4的交换率。利用ABB LGR CO2同位素分析仪分析CO2的浓度及δ13C，并利用ABB LGR甲烷碳同位素分析仪分析CH4的浓度及δ13C。【结果】高海拔地区CO2排放明显较高，饱和状态和排干状态之间差异显著。相比之下，在整个观测期，高海拔地区（41.97 μg CH4 m-2 h-1）平均CH4排放量高于低海拔地区（22.73 μg CH4 m-2 h-1）。从饱和状态到排干状态，低海拔CH4排放降低了90%，在高海拔增加了153%。与低海拔和高地相比，高海拔CH4的δ13C更富集，饱和状态比排干状态更贫化。作者发现土壤CO2和CH4排放与土壤基质质量（例如，C:N）和酶活性密切相关，而CO2和CH4的δ13C值分别主要与根呼吸和产甲烷细菌活性有关。具体而言，饱和和排干状态对土壤CO2和CH4排放的影响强于水库海拔的影响，从而为评估人类活动对碳中和的影响提供了重要依据。不同海拔下土壤CO2排放的周平均值以及整个非淹水期土壤CO2排放量。不同海拔下CH4排放的周平均值以及整个非淹水期土壤CH4排放量。非淹水期不同海拔土壤呼吸CO2的δ13C（a）和CH4的δ13C（b）。土壤饱和和排干状态下不同海拔CO2（a）和CH4平均排放量（b）。土壤饱和和排干状态下不同海拔土壤呼吸CO2的δ13C（a）和CH4的δ13C（b）平均值。【结论】三峡水库消落区土壤CO2和CH4排放及其碳同位素特征的变化受周期性淹水的强烈影响，可以确定其CO2和CH4的源/汇强度。与高地相比，消落区土壤环境适宜，酶活性较高，土壤基质质量较低，因此CO2排放量较高。土壤呼吸CO2的δ13C值进一步证实了，基质质量和酶活性变化是CO2排放的主要贡献者。随着高地CH4吸收，消落区CH4累积排放量从低海拔到高海拔地区增加。基于CH4的δ13C值，作者得到的初步结论是饱和状态下较高的CH4排放以较强的厌氧环境中乙酸盐裂解过程为特征。因此，结果强调了拦河筑坝引发了周期性淹水，导致土壤质量、酶表达和微生物利用C的策略，以及甲烷氧化过程的转变，潜在的改变了CO2和CH4排放及其碳同位素特征。点击下方链接，阅读全文：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650309820&idx=2&sn=7f8a55c7547af8ca81cda8c57cc85feb&chksm=bee1a84389962155c285bd7b4ed3a8b80b75fc345cd33b8ef85851689eb50545bada7101169f&token=1524960455&lang=zh_CN#rd