祝賀第23屆世界土壤學(xué)大會(huì)隆重召開

易科泰推出土壤微生物碳利用效率監(jiān)測(cè)技術(shù)方案

第23屆世界土壤學(xué)大會(huì)（The 23rd World Congress of Soil Science, WCSS2026）將于2026年6月7-12日在南京召開。北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司為契合大會(huì)對(duì)土壤微生物組學(xué)、土壤碳排放與氣候變化、土壤健康檢測(cè)評(píng)估等領(lǐng)域研究監(jiān)測(cè)需求，特推出高時(shí)間分辨率土壤碳利用效率CUE測(cè)量等技術(shù)方案：

1) 基于高精度、高分辨率CO2和O2同步測(cè)量技術(shù)，可得到土壤實(shí)時(shí)RQ、ARQ、CUE等指標(biāo)，判斷土壤固碳還是排碳，區(qū)分土壤“真呼吸"和“物理釋放"（如干旱區(qū)土壤碳酸鹽溶解釋放CO2）等

2) 通過表觀呼吸商可以區(qū)分土壤呼吸組分--不同有機(jī)組分對(duì)土壤呼吸的貢獻(xiàn)、自養(yǎng)與異養(yǎng)、有氧與厭氧過程，追蹤土壤呼吸不同組分的季節(jié)變化和氣候變化影響

3) SoilBox-FGA便攜式多功能土壤呼吸測(cè)量儀，可野外和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量各種土壤動(dòng)物、土壤根系、地表生物結(jié)皮光合呼吸、土壤微生物等的呼吸氣體交換等

4) SoilLab多通道土壤呼吸實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)，可用于多通道實(shí)驗(yàn)室土壤呼吸、土壤動(dòng)物呼吸、根系呼吸、土壤微生物活性評(píng)估、土壤污染呼吸響應(yīng)、土壤種子庫活力評(píng)估等

部分國內(nèi)外案例如下：

研究案例1 基于CO?與O?測(cè)量技術(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)土壤微生物碳利用效率與生物合成的新方法

微生物消耗土壤有機(jī)質(zhì)，既用于呼吸供能，也用于合成生物量；其中被固定為生物量而非呼吸損失的碳比例，即為碳利用效率（CUE）。微生物生物量與胞外產(chǎn)物的合成是土壤有機(jī)碳長期固存的關(guān)鍵路徑，CUE則決定了微生物所利用碳的最終去向。新生成的微生物生物量會(huì)在數(shù)小時(shí)至數(shù)天內(nèi)死亡形成殘?bào)w碳，殘?bào)w碳可通過物理保護(hù)、化學(xué)穩(wěn)定、礦物結(jié)合等機(jī)制長期留存，成為土壤有機(jī)碳的重要組成。目前學(xué)術(shù)界共識(shí)為CUE越低，碳越易被呼吸消耗； CUE越高，碳越易被循環(huán)固存。遺憾的是，CUE長期難以測(cè)量，更無法連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

呼吸商（RQ）是研究土壤呼吸代謝的新興手段，定義為CO?產(chǎn)生量與O?消耗量的比值。Smart 等（2025）采用多通道土壤呼吸商監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2小時(shí)分辨率、非破壞性、長期連續(xù)的土壤RQ精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，建立葡萄糖底物下RQ與CUE的定量理論關(guān)系，實(shí)現(xiàn)CUE實(shí)時(shí)連續(xù)估算。葡萄糖誘導(dǎo)呼吸期RQ顯著>1.0，由微生物生物合成（CUE>0）驅(qū)動(dòng)，而非底物類型變化；碳添加量升高導(dǎo)致C:N上升、氮限制增強(qiáng)，CUE下降、呼吸損失比例增加。

研究案例2 方解石溶解與沉淀對(duì)量化土壤呼吸的掩蓋效應(yīng)

旱地占地球陸地面積的40%，是全球重要的碳庫，干旱區(qū)與??之間的碳交換可能會(huì)調(diào)控??中CO2 的年際變化率。土壤凈CO?交換通常基于地表箱式法或渦度協(xié)方差法測(cè)量，碳交換主要由光合固定與土壤（及植物）呼吸釋放的相對(duì)速率決定。但旱地的其他過程也會(huì)影響土壤CO?通量，如壓力泵吸與土壤碳酸鹽溶解/沉淀。在含碳酸鹽的農(nóng)田土壤中，氮肥引發(fā)的酸化會(huì)導(dǎo)致碳酸鹽礦物溶解并釋放CO?。因此旱地土壤究竟是大氣CO?的凈匯還是碳源仍存爭議，現(xiàn)有方法難以厘清。為此，Gallagher 等（2020）提出無損監(jiān)測(cè)土壤碳酸鹽動(dòng)態(tài)的新方法：通過高頻、高精度測(cè)量土壤O?與CO?，反演碳酸鹽溶解與沉淀過程。通過控制實(shí)驗(yàn)?zāi)M脈沖降水，研究其對(duì)碳酸鹽行為與土壤呼吸量化的影響。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使用FMS便攜式呼吸代謝儀定制自動(dòng)化采樣系統(tǒng)，每4小時(shí)測(cè)定20cm深度土壤孔隙CO?與O?濃度，進(jìn)而分析表觀呼吸商ARQ動(dòng)態(tài)變化：加水后前30小時(shí)，方解石溶解主導(dǎo)，ARQ低至0.20；35小時(shí)后，ARQ>1，凈沉淀開始；60小時(shí)后穩(wěn)定在1.30，持續(xù)沉淀至二次加水后再次出現(xiàn)約37小時(shí)的凈溶解。處理組土壤CO?的δ13C比對(duì)照組高6‰以上，證實(shí)富13C方解石溶解進(jìn)入土壤溶液并與氣相CO?交換，是ARQ變化的主因。方解石溶解會(huì)嚴(yán)重低估土壤呼吸，沉淀會(huì)高估土壤呼吸。土壤表觀呼吸商測(cè)量分析是分離生物呼吸與無機(jī)碳循環(huán)的關(guān)鍵手段。全球近1/5土壤呼吸受碳酸鹽影響，區(qū)域/全球碳匯評(píng)估必須校正其掩蓋效應(yīng)。

研究案例3 堆肥生物降解動(dòng)態(tài)呼吸儀在無土栽培生長基質(zhì)穩(wěn)定性檢測(cè)方面的應(yīng)用

英國開放大學(xué)（The Open University，簡稱OU）是一所公立研究型大學(xué)，也是國際遠(yuǎn)程教育大學(xué)。OU大學(xué)的環(huán)境、地球和生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院擁有7套獨(dú)立的16通道SSI模塊式堆肥生物降解動(dòng)態(tài)呼吸儀。

該院Graham Howell教授團(tuán)隊(duì)在國際園藝學(xué)《Horticulturae》雜志發(fā)表了“Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions"一文，詳細(xì)介紹了SSI呼吸代謝技術(shù)構(gòu)建的堆肥生物降解動(dòng)態(tài)呼吸儀測(cè)量五種無土栽培生長基質(zhì)（分別為厭氧沼渣纖維、樹皮、椰殼纖維、木纖維和綠色堆肥）在有氧條件下單一材料的微生物活性、水分對(duì)測(cè)試的影響、添加營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)測(cè)試的影響、以及不同生長基質(zhì)混合的交互作用影響等的研究成果。

研究結(jié)果顯示，該動(dòng)態(tài)呼吸測(cè)定法是評(píng)估現(xiàn)有和新生長培養(yǎng)基原材料及其在混合物中的相互作用的合適工具。使用源自標(biāo)準(zhǔn)方法的呼吸測(cè)定技術(shù)，成功鑒定了不同生長培養(yǎng)基之間微生物穩(wěn)定性的差異。此外，通過模擬真實(shí)可復(fù)制的條件，該技術(shù)可以通過添加額外微生物或其它要素生產(chǎn)新的生長基培養(yǎng)物。

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易科泰生態(tài)技術(shù)公司設(shè)有EcoTech®實(shí)驗(yàn)室、呼吸與能量代謝實(shí)驗(yàn)室、光譜成像實(shí)驗(yàn)室，歡迎合作！