原位土壤与根系动态观测系统

项目概况国家农业科学土壤质量太和观测实验站建设项目2（仪器设备采购和安装）招标项目的潜在投标人应在优质采云采购平台（www.youzhicai.com）获取招标文件，并于2022年07月22日10:00(北京时间)前递交投标文件。项目基本情况项目编号：FSKY34000120223175号/ZF2022-18-0015 项目名称：国家农业科学土壤质量太和观测实验站建设项目2（仪器设备采购和安装）预算金额：第1包：220万元，第2包：44.8万元，第3包：428.2万元最高限价：第1包：220万元，第2包：44.8万元，第3包：428.2万元采购需求：第1包：稳定同位素质谱仪（进口），第2包：物联网/数据获取与处理系统、干湿沉降采集器等，第3包：自动气象站、地下水动态监测系统等（进口）合同履行期限：合同生效之日起，进口设备90个日历日内完成供货、安装、调试、培训等所有工作内容；国产设备30个日历日内完成供货、安装、调试、培训等所有工作内容本项目不接受联合体投标。 计划规格书1、技术规格书前置说明：（1）第1包非★号条款5条及以上指标项不满足的，投标无效；第2、3包非★号条款15条及以上指标项不满足的，投标无效； （2）采购需求中要求提供的“有效证明资料”系指产品彩页或产品实物图或制造商官网截图或软件操作界面截图或实拍图片资料或DATASHEET证明资料或技术白皮书或第三方机构出具的检测报告扫描件等。（3）技术参数中涉及的具体物理尺寸允许±5%偏离。2、技术参数：包号序号设备名称数量单位11▲稳定同位素质谱仪（进口）1台21物联网/数据获取与处理系统1台2干湿沉降采集器2台3土壤紧实度仪1台4▲紫外-可见分光光度计1台5火焰光度计1台6显微镜1台7便携式氨气测定仪1台8台式冷冻离心机1台9智能人工气候箱1台10旋转蒸发仪1台11冷冻干燥机1台12超纯水设备1台13恒温振荡器1台14生化培养箱1台15电热箱1台16恒温水浴锅1台17超声波清洗器1台18分析天平(百分之一)1台19分析天平(千分之一)1台31自动气象站（进口）1台2地下水动态监测系统（进口）2套3植物根系生长观测系统（进口）1台4土壤CH4/CO2通量自动测量系统（进口）1台5土壤N2O/H2O通量自动测量系统（进口）1台6氮氧化物仪（进口）1台7液相色谱仪（进口）1台8总有机碳/总氮分析系统（进口）1台9红外光谱仪（进口）1台10荧光分光光度计（进口）1台11▲全自动连续流动分析仪（进口）1台12原子吸收仪（进口）1台13压力膜仪（进口）1台14土壤三相测定仪（进口）1台15凯氏定氮仪（进口）1台

2022年的又一重点项目：都江堰灌区灌溉试验站“SoilScope生态观测控制实验系统”于近日在四川省德阳市境内安装完成。SoilScope生态观测控制实验系统在都江堰灌区灌溉试验站研究背景都江堰灌区位于四川省中部，包括成都平原和邻近的广大丘陵地区，以历史悠久、规模宏大、效益显著而闻名中外。随着都江堰灌区的不断扩大，用水结构的不断调整，灌区季节性缺水日趋严重。通过“SoilScope生态观测控制实验系统”的建造，能够为都江堰灌区乃至四川省节水灌溉提供重要数据和技术支持。SoilScope生态观测控制实验系统项目展示 系统功能🔷 罐体高2.4m，面积4㎡，搭载高精度直接称重控制系统，实时测量蒸散量、降雨、渗漏、潜水蒸发量等参数。🔷 土柱内置高精度土壤传感器，全天候自动记录土壤水力学参数。🔷 数据实时传输，搭配自主研发的EcoScope蒸渗中心控制软件远程操控。🔷 UPS断电保护措施，市电断电后可以保证设备正常工作。 SoilScope生态观测控制实验系统项目展示 控制试验应用基于SoilScope控制试验平台的“LysiCosm 地上地下碳氮循环监测系统”，配套可升降呼吸室“iChamber 群落自动箱”，同步测量表面 N2O/CO2/CH4等温室气体排放；“iChamber-G土壤采气矛”测量蒸渗仪内土壤剖面N2O/CO2/CH4等浓度廓线。iChamber 群落自动箱iChamber-G土壤采气矛“RhizoScope 根系生态仓”依托SoilScope系统实现土壤水、热通量控制，采用摄像与扫描一体化“AZR-300复合根系”原位观测根系分布、细根周转，环境变化对同化物分配的影响、根际微生态过程。1END1

p 　　近日，“青岛 a style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " title=" " target=" _self" href=" http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S02006-T000-1-1-1.html" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 土壤 /strong /span /a 腐蚀试验站建设及数据积累”专项暨“青岛土壤环境腐蚀国家野外科学观测站”示范站顺利通过了由国家材料环境腐蚀平台组织的专家验收。专家组由7位长期从事环境腐蚀的专家组成，国家材料环境腐蚀平台主任李晓刚任组长。 /p p 　　青岛土壤环境腐蚀国家野外科学观测研究站依托于中国科学院海洋研究所，经过2年的建设，现试验站面积2600平方米，拥有潮土和滨海盐土两种试验场地，并具有自动化程度较高的材料土壤环境连续原位检测设施 实验室具有电化学工作站、盐雾箱、老化试验机和微生物培养箱等多套大型仪器设备，具有CMA实验室计量认证资质项目78项 试验站工作人员多年从事材料腐蚀与防护研究工作，具有丰富的腐蚀防护检测能力。试验站目前可开展材料自然埋藏试验、材料腐蚀与环境因素动态监测、模拟加速实验等，承担国家材料土壤腐蚀和牺牲阳极监检测项目2项，获得的青岛地区典型土壤腐蚀数据填补了国家材料环境腐蚀平台在该地区的数据空白。 /p p 　　青岛土壤腐蚀试验站的顺利验收，标志着青岛已成为我国第一个同时具有大气、海水、土壤国家材料环境腐蚀试验站的城市，国家材料环境腐蚀试验平台正向着立体化的方向迈进。与会专家对青岛试验站取得的成绩给予了充分肯定，同时也为试验站今后的工作提出了建设性的意见和建议。青岛地区是我国重要的石油工业基地，拥有国家级石油储备基地，青岛土壤腐蚀试验站应面向国家石油战略储备黄岛基地等工程建设，针对目前土壤腐蚀研究的热点和难点问题，在积累数据的同时加强土壤微生物腐蚀、土壤室内外相关性等研究工作，为土壤腐蚀相关防腐设计提供技术支撑。 /p

一、荧光版根系显微生长监测系统应用简介：在自然状态下，获取植物根系原位的局部显微高清图片信息，紫外光源系统区分活死根，激发荧光成像（Excitation Fluorescence Imaging）系统研究土壤微生物物种多样性、种群组成及其相互作用、群落空间分布等状况，辅助以根系生态分析软件获取植物根系重要参数，提供给植物根系生态、抗逆性、胁迫等研究者地下根系生长的研究资料。 二、荧光系统的优势：高灵敏度：灵敏度远超比色法，在大部分应用中其灵敏度近乎放射性同素。多组样品一次成像：将不同样品(如：对照、处理)通过不同发射波长的荧光素标记可以同时检测多样品荧光信号。稳定性高：荧光素标记的抗体、杂交探针、PCR引物等的信号稳定性优势明显。可稳定存在数月以上，这使需要大规模标记并多阵列之间的标准化比较成为了可能。低毒性成本低：多数情况下，荧光标记和检测的全过程试验用手套即可对实验者提供足够的保护。易于运输和实验后处理，多数情况下实验成本低于放射性同位素 三、荧光系统工作原理：荧光物质被特定外界能量激发(如激光等高能射线)，引起其电子轨道向高能轨道跃迁，并最终释放能量回归基态的过程中会产生可被检测的荧光信号。当然不是所有的物质都能被激发产生荧光，只有当该物质与激发光具有相同的频率并在吸收该能量后具有高的荧光效率而非将能量消耗于分子间碰撞过程中，其荧光信号才可被光学设备所检测。（如图1、图2） 图1 图2注：具体荧光系统模块配置数量以报价和参数为准，此图仅作为原理参考。四、荧光版根系显微生长监测系统的功能特性： 1. 摄像头： 200万星光级超宽动态数字彩色摄像头，超高解析度，可调节强度白光系统；2. 荧光激发光源：独立可调光源强度，波长定制，可实现GFP荧光蛋白的激发；在有无滤片加入光路中进行切换，以观察白光反射图像、紫外明场图像和滤光后荧光图像，发射峰可以定制，以实现GFP激发荧光蛋白的成像；3. 配套根系专业分析软件RootAnalysis，可进行Pregizer\Topology、宽度、颜色分级分析，有根系生物量快速测量，12种单根系参数、30种活根死根统计学参数、30种拓扑统计学参数、5种根系节点趋势，快捷键功能，可粘贴复制根系，多节点框选，整体拖拽平移，尤其适合根系时空对比分析，支持中英文界面；4. 软件程控调光：软件实现调光，无手动旋钮，精度不低于1%，自动记忆档位，确保实验重复一致性；5. 透明观察管尺寸：外径90mm，内径84mm长度可定制；6. 光源系统：在白光和荧光两大大光源之间切换，以辨别活体和死体的组成部分，以研究土壤微生物物种多样性、种群组成及其相互作用、群落空间分布等状况；7. 工作环境：0℃～60℃,相对湿度0～100%RH（没有水汽凝结）；8. 充电电压：笔记本电压；9. 软件放大分辨率：19200*19200像素；10. 供电电源：笔记本USB端口供电或外接蓄电池或交流电源适配器；11. 拍照角度：360度无死角；12. 图像色彩模式：彩色；13. 数据传输：USB；14. 标定手柄：2米套筒式，带刻度，通过控制摄像头深度和转动以准确定位图片；15. 数据存储：笔记本；16. 工作方式：连接笔记本电脑（或平板电脑等）工作；17. 测量方式：可定点、定位连续监测；18. 画面尺寸：360°高分辨率图像（18*24mm），非拼接图像；19. 数据浏览载体：掌上笔记本、台式机等有USB接口的设备；创新点：高灵敏度：灵敏度远超比色法，在大部分应用中其灵敏度近乎放射性同素。 多组样品一次成像：将不同样品(如：对照、处理)通过不同发射波长的荧光素标记可以同 时检测多样品荧光信号。 稳定性高：荧光素标记的抗体、杂交探针、PCR引物等的信号稳定性优势明显。可稳定存在 数月以上，这使需要大规模标记并多阵列之间的标准化比较成为了可能。 低毒性成本低：多数情况下，荧光标记和检测的全过程试验用手套即可对实验者提供足够的保护。易于运输和实验后处理，多数情况下实验成本低于放射性同位素。 RTC-200X-EFI根系显微生长监测系统（荧光成像版）

土壤是重要的自然资源，地球上95%的食物来源于土壤，土壤保存了至少四分之一的全球生物多样性，不仅是粮食安全、水安全和更广泛的生态系统安全的基础，更是为人类提供多种服务、帮助抵御和适应气候变化的重要因素。由土壤组成造成的胁迫，例如盐、重金属和养分亏缺是作物减产的主要原因。作物土壤耐逆性是一种复杂性状，涉及植物形态、代谢和基因调控网络等多种遗传和非遗传因素的调控。传统的作物表型研究通常在田间进行，费事费力、劳动密集、低通量、且受研究人员无法控制的自然环境因素的影响。在此情形下，难以获得高精度的表型数据以满足表型组学的研究需求。在过去几十年，已经开发了几种HTP（高通量表型）平台在现场或可控条件下使用，但其运维成本极高。此外，作物表型相关研究通常只关注植物地上部分，而对根系形态数据的获取有限。然而，根系是植物吸收水分和养分的主要途径，也是碳水化合物的储存器官和土壤胁迫的直接感知器官。因此，根系表型是土壤胁迫条件下植物表型研究的重要组成部分。就通量、环境可控性和根系表型获取而言，现有的植物表型平台无法完全满足植物对土壤胁迫响应的表型组学研究的特定需求。基于此，在本文中，来自山东大学生命科学学院和潍坊农科院的一组研究团队描述了其最近开发的高通量植物栽培和表型系统—WinRoots平台。以大豆植物为研究对象，将其暴露在盐胁迫中，证明了土壤盐胁迫条件的一致性和可控性以及WinRoots系统的高通量。他们开发了优化的盐胁迫条件，以及适用于大豆耐盐性的高通量表型指数。此外，高通量多表型分析表明，子叶特征可作为大豆全苗耐盐性的非破坏性指标。在本研究中，Canon EOS 700D数码相机和Resonon Pika L高光谱成像仪分别用于获取RGB和高光谱图像。相机位于植物材料上方1.5 m的可滑动水平导轨上。每天收集大豆冠层和整株幼苗的图像。栽培第九天，获取离体叶片图像，每个品种重复3次。WinRoots系统：高通量根系和整株植物表型平台。系统使用示意图。【结果】盐胁迫相关性状之间的相关分析。（A）盐胁迫相关性状之间的相关矩阵。（B）预测值和观测值之间的回归曲线。大豆盐胁迫相关性状的合成聚类。（A）大豆盐胁迫相关性状的合成聚类剖面图。（B）聚类1和聚类2代表性栽培品种表型。（C）聚类1和聚类2指标比较。【结论】WinRoots系统为幼苗生长提供了均一可控的土壤胁迫条件，可用于土壤胁迫下高通量栽培和表型分析，有助于提供准确多样的土壤胁迫相关的表型数据。因此，WinRoots提供了一种分析诸如土壤胁迫之类的复杂性状的改进方法。HPPA(Hyperimager Plant Phenomics Analysis)高光谱植物表型成像系统由北京依锐思遥感技术有限公司与美国RESONON公司联合研制生产，整合了高光谱成像测量分析、RGB真彩色图像、无线自动化控制系统、线性均匀光源系统等多项先进技术；最优化方式实现大量植物样品的数据采集工作，可用于高通量植物表型成像分析测量、植物胁迫响应成像分析测量、植物生长分析测量、遗传组学与表型组学、遗传育种、生态毒理学研究、性状识别及植物生理生态分析研究等。请点击以下链接，阅读原文：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650311205&idx=3&sn=ffe393bdf01d664cab05b92572691916&chksm=bee1a6da89962fccef8eae610681ac22d2239e59d016db96cd911d103186c3459c4061ca30bf&token=1489736406&lang=zh_CN#rd

对于植物来说，根扎得牢不牢靠，直接决定着今后的发育好不好。根系对植物的固着有着不可替代的重要作用，同时它还能帮助植物吸收水分、矿物质营养、储存植物通过光合作用合成的有机物，供给了植物生长。不仅如此，根系还在合成内源激素生长素、细胞分裂素以及氨基酸等有机物上能发挥积极的作用；并且根系周边所存在着大量的根际微生物，通过它们的活跃度以及根系的成长状况能够判断出土壤当下的营养是否充足，像是酸盐、硝酸盐等矿质营养以及氮钾钙、水分等营养成分是否缺乏，对于土壤检测也有不小的作用。 根系分析系统产品参数详情→https://www.instrument.com.cn/show/C551491.html　　但根系深埋于土壤之中，我们仅凭植物外观是难以辨别其根系现状的。植物根系分析仪是一套应用于洗根后的根系分析系统，它可以系统的分析植物根系的长度、直径、面积、体积、根尖记数等数值，进而对根系的形态，色彩、分级进行伸展分析。　　该仪器通过检测数据还可以了解到根系的整体结构分布等，便于掌握植物根的形态特征变化，从而对根系所处的土壤环境质量作出测定。对调整土壤的物理性状、增加土壤的通透性提供了参考依据，在保护土壤，实现土壤可持续利用的基础上完成二者的相互作用，也让植物生长获得了能量来源。加快了土壤生物化学的过程，让有机质得以分解，土壤的活性得以增强。　　植物根系分析系统作为检测植物根系生长状态的仪器设备，在植物的整个生长过程中起着重要的调节作用。它既能获取植物内的信息，又能检测植物自身的健康状况，而且还能通过对检测数据的分析得出土壤的性质，不仅对植物的形态和生理活动起着调控作用，也对植物物候有不小的影响。　　不仅如此，该仪器通过对根系的分析，能很好地认识到其根、茎、叶的形态特征，了解其与环境的相互作用等。经由其高精度的检测、分析和处理后，就可以构造出与作物生长密切相关的指标，以反映作物的生长发育状况，实现对作物长势的连续监测。可以应用于现代土壤研究、植物研究等方面，对农林业的发展与进步具有不可磨灭的积极意义。

记者24日从中科院合肥物质研究院了解到，该院技术生物所和强磁场科学中心共同合作，在世界上首次利用造影剂加磁共振成像技术实现水稻全根系无损检测，为植物根系全生长周期研究提供了一种重要的新方法。 　　根系在植物生长发育中具有重要作用，但由于根系生长在不透明的土壤中，缺乏快速、准确、无损的原位观测方法，影响了对植物根系的深入研究。传统的根系研究方法采样破坏性大、工作量大、准确性较低。 　　磁共振成像作为一种在医学上广泛应用的成像技术，其具有无损检测和分辨率较高等优点。中科院研究人员利用强磁场科学中心高场强成像装置为植物根系全生育期成像找到了一个更加优越的研究平台。 　　此外，水稻根系的磁共振成像也面临着磁共振成像信号强度较低等技术问题与挑战。研究人员利用磁共振造影剂来提高根系成像品质，并通过反复试验，得出不影响植物生长、真实反映根系状况的造影剂使用剂量和浓度。 　　据了解，这项研究成果发表在美国《公共科学图书馆》杂志上。

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：

经过前期的选址、土壤水分常数的测定等充足的准备工作，10月12～15日，由河南省气象局和市气象局共同筹建的自动土壤水分观测站相继在平顶山市新华区滍阳镇西滍村及各县(市)进行最后的仪器安装、调试。至此，该市7家自动土壤水分观测站建设全部完成，彻底改变了传统的、落后的人工土壤水分观测工作，标志着平顶山市气象现代化建设又上了一个新的台阶，对服务全市粮食生产具有重大意义。 　　该市位于河南省中部，地处伏牛山和黄淮平原的过渡地带，属于半干旱、半湿润的大陆性季风气候区域，降水的年际变化及季节变化较大，加之受复杂地形、地貌的影响，干旱发生频繁，对农业生产影响严重。多年来，气象部门始终把对为农业生产服务放在气象服务的第一位，通过高科技的技术手段，观天测雨，趋利避害，为我市农业生产保驾护航。土壤水分观测是气象为农业服务的基础性工作之一。 　　土壤水分的监测，就是通过连续的、定点的土壤水分含量的测定，掌握土壤墒情的动态变化，为农业生产服务提供第一手实况资料。但是，由于受技术条件的限制，我国在土壤水分观测设施和技术方面长期处于落后的人工操作状态，这不仅不能适应目前气象现代化建设的要求，也不能满足为农业生产服务的需求。为此，由河南省气象科学研究所和中国电子科技集团公司第二十七研究所共同研究开发了自动土壤水分观测仪。经过前期的实验研究，目前已进入面对全国进行推广、安装阶段。根据中国气象局部署，河南省作为全国现代农业气象业务服务建设试点省，要率先安装并投入业务化运行；平顶山市是先期试点单位之一。 　　这次自动土壤水分监测站建设，由中国气象局投资，河南省气象局和平顶山市气象局共同承建。首期分别在新华区、鲁山县、舞钢市等县(市、区)建立7个监测站，总投资约65万元。今后根据服务需求，还将逐渐增加观测点密度，扩大观测区域覆盖面，以便全面掌握全市各地土壤水分含量情况及土壤水分变化情况，更好地服务于农业生产。

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, HeNP, 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 & Biochesion: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.

table width=" 614" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" border=" 1" align=" center" tbody tr style=" height:25px" class=" firstRow" td style=" border: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " class=" selectTdClass" width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 成果名称 /span /p /td td 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 " class=" selectTdClass" valign=" bottom" width=" 482" height=" 25" p style=" text-align:center line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family:宋体" RhizoScan /span /strong strong span style=" line-height:150% font-family:宋体" 原位根系扫描仪（RS-1000） /span /strong /p /td /tr tr 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 " class=" selectTdClass" width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 单位名称 /span /p /td td colspan=" 3" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " class=" selectTdClass" width=" 482" 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 /tr tr 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 " class=" selectTdClass" width=" 132" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 联系人 /span /p /td td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " class=" selectTdClass" width=" 168" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 寻梅梅 /span /p /td td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " class=" selectTdClass" width=" 161" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 联系邮箱 /span /p /td td style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " class=" selectTdClass" width=" 153" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" info@pri-eco.com /span /p /td /tr tr 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 " class=" selectTdClass" 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 /td td colspan=" 3" style=" border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " class=" selectTdClass" width=" 482" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" □正在研发& nbsp & nbsp □已有样机& nbsp & nbsp □通过小试& nbsp & nbsp □通过中试& nbsp & nbsp √可以量产 /span /p /td /tr tr 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 /td td 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=" 482" height=" 25" p style=" line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" □技术转让& nbsp & nbsp & nbsp □技术入股& nbsp & nbsp & nbsp □合作开发& nbsp & nbsp & nbsp √其他 /span /p /td /tr tr style=" height:179px" 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=" 614" height=" 179" p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 成果简介： /span /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/0e529c6e-a9bf-47b7-8f2d-06b75f976a58.jpg" title=" 30.jpg" style=" width: 500px height: 333px " width=" 500" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 333" border=" 0" / /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" RhizoScan /span span style=" line-height:150% font-family:宋体" 原位根系扫描仪采用微根管技术，无破坏地对植物根系进行原位在线扫描成像，测量过程中不干扰细根生长，能持续或在线监测根系系统的整个生长或死亡的变化过程。结合RhizoScan根系分析软件，能够快速分析、统计显示根系相关参数，如根的长度、面积、根尖数量、直径分布格局、死亡根及存活根数量等。 /span /p p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 主要技术指标： /span /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/28ed7dc1-3dbe-430c-9b2e-7a169c0af25f.jpg" style=" " title=" 011.jpg" / /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/ae29d2d0-d724-4764-a28f-579b81e28884.jpg" style=" " title=" 012.jpg" / /p p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 技术特点： /span /strong /p p style=" text-indent:28px line-height:27px" span style=" font-family:宋体" 1 /span span style=" font-family:宋体" 、360° 无死角全周扫描。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:27px" span style=" font-family:宋体" 2 /span span style=" font-family:宋体" 、内置锂电池供电，连续工作长达12小时。有效减轻工作负荷，提升工作效率，扩展应用领域。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:27px" span style=" font-family:宋体" 3 /span span style=" font-family:宋体" 、内置WiFi模块，可通过智能手机、pad、电脑等多种终端连接控制。以Web方式浏览，无线连接简单便利，增加野外工作安全性；另外，无线连接可组建局域观测网络，在线连续自动观测。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:27px" span style=" font-family:宋体" 4 /span span style=" font-family:宋体" 、无线遥控控制扫描过程，内置锂电，无任何外接电缆和控制线。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:27px" span style=" font-family:宋体" 5 /span span style=" font-family:宋体" 、扫描头两端具有导向轮，避免对管壁造成擦伤，保证后续观测质量。 /span /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" 6 /span span style=" line-height:150% font-family:宋体" 、RhizoScan根系分析软件开发多种针对性的高效工具，实现自动识别、细根特征属性分析和统计、时间序列比较、图片管理等功能以满足根系研究需求。 /span /p /td /tr tr 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=" 614" height=" 75" p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 应用前景： /span /strong /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family:宋体" RhizoScan /span span style=" line-height:150% font-family:宋体" 原位根系扫描仪广泛运用于苗木培养、作物生长模型研究、根系病理分析、昆虫行为生态等领域。 /span /p /td /tr tr 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=" 614" height=" 72" p style=" line-height:150%" strong span style=" line-height:150% font-family: 宋体" 知识产权及项目获奖情况： /span /strong /p p style=" text-indent:28px line-height:150%" span style=" line-height:150% font-family: 宋体" RhizoScan /span span style=" line-height:150% font-family:宋体" 原位根系扫描仪核心技术为自主研发，《根系观察装置》获得实用新型发明专利，专利号【ZL 2014 2 0354204.0】 根系处理软件《Rhizo根系自动识别与分析系统V1.0》获得计算机软件著作权证书，证书号【2017SR743031】。 /span /p /td /tr /tbody /table p br/ /p

项目名称：全自动多通道土壤通量观测系统项目地点：常熟生态实验站项目时间：2024年3月 项目背景 气候变化已成为全球迫在眉睫的环境挑战之一。人类社会生产生活造成的温室气体排放，尤其是二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放，是全球气候变暖的主要原因。据估计，这三种气体对温室效应的贡献率接近80%。其中，土壤释放的温室气体占比相当显著：约有5%~20%的二氧化碳、15%~30%的甲烷以及80%~90%的氧化亚氮来自土壤，而农田土壤是温室气体的重要排放源。 随着全球气候变化的加剧，了解和监测这些温室气体的排放和变化对于制定有效的环境政策和气候行动方案至关重要。因此需要准确的温室气体测量数据，以便更好地评估人类活动对气候的影响，并制定相应的减排措施。为应对这一挑战，常熟生态实验站启动了全自动多通道土壤通量观测系统项目，宁波海尔欣昕甬智测为此项目提供了HT8850便携式多组分高精度温室气体分析仪，通过精确的温室气体测量，为气候变化研究和减排政策制定提供科学数据支持。 仪器介绍 HT8850便携式多组分高精度温室气体分析仪宁波海尔欣光电科技有限公司推出了昕甬智测HT8850便携式多组分温室气体分析仪。这款仪器基于量子级联激光（QCL）技术，能够精确测量二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）和水（H2O）等温室气体的浓度，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。该气体分析仪能够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。 产品特点： 1. 多组分：目标种类: CO2, CH4, N2O, H2O采用中红外波段，独立强吸收谱线，无交叉干扰，使测量更精准。 2.便携性：高强度ABS材料箱体设计，防水耐用易携带，在仪器箱内实现快速响应的高精度测量。 3.可靠性：气体分子的强吸收信号，不需要超长光腔，使光腔结构更稳定，数据更可靠。 4.灵活性：可用于定点或车载走航连续自动检测，突破检测环境局限。 应用案例清华大学深圳国际研究生院户外实验塔里木大学双循环土壤呼吸观察系统项目在甘肃兰州完成野外安装 海尔欣昕甬智测以科技创新为引领，积极参与全球气候变化的应对工作。未来，公司将继续致力于研发更先进的气体分析技术，为实现全球“碳中和”目标贡献更多力量。

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。

NASA碳监测系统BlueFlux行动——Picarro助力红树林蓝碳通量的多尺度观测江苏海兰达尔 2023-06-09 12:24 发表于江苏原文链接：https://doi.org/10.1101/2022.09.27.50975301蓝碳和红树林蓝碳是气候缓解战略的关键组成部分，该战略旨在通过沿海和开放海洋碳封存以降低大气二氧化碳浓度。在全球范围内，蓝碳有助于《巴黎协定》目标的达成，将全球平均气温上升幅度控制在远低于2℃以内，并实现温室气体净零排放。从蓝碳的角度来看，红树林生态系统非常有意义，因为它们是地球上最具生产力的生态系统之一，净初级生产力（NPP）在1000~2000gCm-2yr-1。虽然它们只占地球陆地面积的一小部分，但为全球NPP贡献了约210TgCyr-1。这些碳中的大部分储存在生物中或封存在土壤沉积物中，根据最近的激光雷达和雷达测量估计，红树林的总碳储量约为5.03PgC。这些碳储量只集中在几个关键的生物地理区域，例如，有10个国家占总碳储量的70%以上，这就意味着在国家范围内，红树林碳管理可以在国家层面制定的缓解气候变化策略上发挥重要作用。02BlueFlux行动2020年，美国航空航天局碳监测系统（NASA CMS）为建立BlueFlux行动提供了支持，目的是开发原型CO2和CH4产品以了解红树林的修复和保护情况。BlueFlux野外观测行动旨在提供横跨佛罗里达南部和加勒比地区的CO2和CH4通量的综合测量，重点是红树林系统，它们的季节性动态，以及邻近的生态系统，比如广阔的锯草沼泽以及其中的树木“岛屿”。这些通量测量覆盖了从“健康”的红树林到近期受到干扰和濒死的红树林“鬼森林”，来帮助了解在损失和恢复过程中碳通量的任何方向性变化。BlueFlux将有助于量化蓝碳如何减缓气候变化，并帮助减少红树林碳循环时空成分的不确定性。BlueFlux行动的目标示意图现场地面和飞机测量的目标区域在美国境内，在佛罗里达南部的核心地区，对碳储量和通量进行测量，以了解物种、干扰、水文和气候梯度如何解释通量变化。该行动计划在2022~2024年间进行6次现场观测，测量手段包括：1）对生态系统结构、物种以及腔室通量的地面测量，2）高塔通量测量，3）飞机测量，4）卫星遥感。墨西哥湾研究区域03地面测量：土壤和植被通量的腔室测量2022年3月，BlueFlux的第一次现场行动在大沼泽地国家公园进行，分别对两个高度退化和两个完整/再生的森林场地的树木，根系和土壤CO2和CH4通量进行了测量。根据植物的形态以及土壤沉积物成分的不同使用了不同的气室，CO2和CH4浓度的测量使用Picarro G4301 GasScouter 移动气体分析仪，测量频率为1Hz。静态气室法测量生态系统成分通量的示意图以及相应气室设计的照片04地面测量：水化学为了捕捉佛罗里达大沼泽地红树林水域的水-空气温室气体交换及其变化，于2022年3月进行了一项为期3天的空间调查，方法为驾驶一艘游艇从库特湾出发，沿乔河到鲨鱼河再到塔彭湾，然后返回，同时测量pH值，水温，盐度，CO2、CH4和N2O浓度以及CO2和CH4稳定同位素。地表水样从约0.5米深处连续泵送到由“淋浴头”平衡器组成的船载装置，该平衡器通过闭合空气回路连接到两台气体分析仪，Picarro G2201-i和Picarro G2308。使用校准的多参数探测器每分钟测量一次地表水电导率（EC）、溶解氧（DO）、温度、pH和有色可溶性有机物（CDOM）。同时定期收集过滤的无菌离散样品，并在耶鲁大学实验室内用于分光光度计pH、溶解无机碳（DIC）和总碱度（Talk）的测量。05机载涡流协方差通量测量：CARAFE机载涡流协方差（AEC）是一种公认的用于量化痕量气体和能量的地表-大气交换的技术。当与小波变换相结合时，AEC可以表征模型相关尺度（1-100km）下通量的空间梯度，是对地面观测数据很好的一种补充。Blueflux AEC观测采用了动态航空公司驾驶的配备气象和微量气体传感器的Beechcraft King Air A90飞机，并进行了CArbon大气通量实验（CARAFE）。由Aventech公司的AIMMS-20测量系统提供10 Hz的3D风速、空气温度、飞机位置和飞机方位（俯仰/翻转/偏航）观测。该系统包括一个用于气象测量的探测器（安装在左翼下方），该探测器与高分辨率差分GPS和惯性导航系统相结合。环境空气通过安装在右翼下方的进气口进行采样，并通过（机翼中的）聚四氟乙烯管传输到机舱中的两台气体分析仪。其中Picarro G2401-m机载专用气体浓度分析仪提供0.5Hz的CO2、CH4、H2O和CO测量值，而Picarro G2311-f双模式高精度气体分析仪提供10Hz的CO2和CH4测量值。G2401-m包含用于机载操作的专用压力控制系统，因此可对气体摩尔分数进行精准测量，而G2311-f可提供AEC所需的快速时间响应。CO2和CH4的干空气摩尔分数在实验室中使用NOAA WMO的压缩标准气体进行两点校准。下图为2022年4月进行的航测飞行轨迹，这些飞行测量重点关注佛罗里达南部和东部的沿海红树林植被，同时也包括一些内陆森林和湿地。每次飞行时间在2.5~4.5小时，典型的海拔高度为地平面以上100m，偶尔会进入到混合层（200-800m）,以确定垂直通量散度和修正。在100米的高度，预计通量足迹大约为5000米宽，对于5~10m s-1的典型表面风速，50%的通量在1000米内，90%在5000米内。CO2的通量范围在0~-40μmol m-2 s-1，CH4的通量范围在0~200μmol m-2 s-1。总的来说，在4月的野外航测中，锯草的甲烷通量似乎更高，红树林的二氧化碳吸收量更大，接下来的飞行测量将继续探索季节和年际变化。BlueFlux AEC航测的飞行路线06预期结果目前“蓝碳”评估的不足之一是，人们考虑了碳存储量，但往往忽略了非二氧化碳温室气体的排放，这可能会极大地影响（积极或消极）这些生态系统的总体净辐射强迫效应。红树林是潮间带生态系统，虽然这些生态系统是净自养的，但小海湾和沉积物通常是大气中CO2和CH4的来源，也可以作为N2O的源或汇。沿着潮汐高度梯度（从小海湾到森林盆地），红树林覆盖率、物种多样性和沉积物结构会发生显著变化，导致温室气体通量的空间变异性很大。红树林温室气体通量的站点间变化会进一步受到各种其他因素的驱动，包括区域气候、水文、地貌、物理化学、生物，生物地球化学和人为因素等。BlueFlux行动旨在收集红树林结构和温室气体通量多尺度测量的详细信息，利用激光雷达或雷达等手段，掌握森林结构和地形信息，捕捉土壤、水文和扰动梯度。网格化碳通量产品将为评估过去二十年温室气体通量的趋势及其空间模式提供基础，以应对不断变化的气候以及极端气候的出现。编辑人：陆文涛审核人：史恒霖

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)

p 　　摘要：综述了目前中国现行的土壤环境监测国家标准方法和环保、农业、林业等行业标准方法，指出国家标准和环保行业标准方法侧重于土壤污染物的检测，而农业和林业标准方法侧重于土壤营养元素及其有效态、理化指标的检测。针对现行标准方法存在的一些问题(如检测的土壤污染物种类少、部分方法先进性不足、土壤环境监测的基础研究薄弱以及方法的标准化尚待完善等)，提出加强土壤监测标准方法的顶层设计、合理增加土壤污染物的控制种类，及时更新方法、发展多组分测定方法，加强标准方法研究的系统性、协调性，以及逐步增加原位监测标准方法等建议，为土壤监测技术的发展提供借鉴和参考。 /p p 　　土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康和美丽中国建设，加强土壤环境保护是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。2016年国务院印发的《土壤污染防治行动计划》中，就明确提出完成土壤环境监测等技术规范制修订、形成土壤环境监测能力、建设土壤环境质量监测网络、深入开展土壤环境质量调查、定期对重点监管企业和工业园区周边开展监测等工作任务。监测方法是监测工作的基础，只有完善土壤环境监测方法体系，加强土壤环境监测技术水平，才能保障监测的科学性、规范性、准确性以及评价结果的客观性和合理性，从而掌握土壤环境的真实状况，进一步推进土壤环境监管。 /p p 　　根据质量管理体系的要求，环境监测应优先选用标准分析方法。中国土壤标准分析方法分为国家标准和行业标准两大类。国家和环保行业标准方法侧重土壤环境污染检测，农业、林业行业标准方法则主要侧重土壤营养元素及其有效态、理化指标的检测。笔者对目前中国土壤环境监测标准方法进行综述，指出存在的问题，并提出针对性的建议。 /p p 　　1 土壤污染物及其监测方法 /p p 　　土壤污染物包括无机物(重金属、酸、盐等)，有机物，化学肥料，农药(杀虫剂、杀菌剂及除草剂)，放射性物质，寄生虫，病原菌和病毒等 近年来，一些新型污染物(如兽药、抗生素、溴化阻燃剂、全氟化合物等)在土壤中的赋存、迁移等也成为研究热点。 /p p 　　目前多数土壤监测方法针对的是土壤中的无机物和有机物，按测定方式可分为2种：采样后实验室测定(又称异位测定)和现场测定(又称原位测定)。 /p p 　　实验室测定方法中，针对土壤中的无机物，有光学分析法(如原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法等)，仪器联用法〔如电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)等〕，以及电化学法(如极谱分析法)和以特定化学反应为基础的化学分析方法。其中光学分析法适用范围广，灵敏度较高，操作便捷，应用广泛 仪器联用法可实现定性、定量分析，检测灵敏度高、重现性好，但仪器较昂贵 极谱法选择性好，可测定组分线性范围宽，能实现连续测定，但易造成汞污染 化学分析法操作简便，但样品前处理复杂，灵敏度和选择性都较低，目前使用较少。针对土壤中的有机物，分析方法主要有色谱分析法〔如气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)〕，以及色谱-质谱联用法〔如气相色谱-质谱法(GC-MS)和高效液相色谱-质谱法(HPLCMS)〕。 /p p 　　现场测定方法中，针对无机污染物和有机污染物，测定方法分别有便携式X 射线荧光光谱法和便携式气相色谱-质谱法等。 /p p 　　2 中国土壤环境监测标准方法现状 /p p 　　土壤环境污染监测中常用的标准方法是国家标准和环保行业标准。迄今为止，中国有51个涉及土壤监测的国家和环保行业标准方法，其中无机物和有机物监测方法分别为23个(表1)和17个(表2)，3个放射性监测方法(表3)，8个土壤理化性质及其他监测方法(表4)。 /p p 　　 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/0f7be038-b868-4c35-a30a-eebb5206ebce.jpg" style=" float:none " title=" 土壤监测1.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/ef16ff2d-4052-480f-ab55-cc1db1edc730.jpg" style=" float:none " title=" 土壤及检测2.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/a21af8d0-ad32-43ef-aa25-97291184ad40.jpg" style=" float:none " title=" 土壤监测3.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/e26893be-1fc9-4dc3-a8bc-e58086ff5002.jpg" style=" float:none " title=" 土壤监测4.jpg" / /p p 　　23个无机物监测方法涵盖了55种无机组分，包括33个元素总量(As、Cd、Co、Mn等)，7种氧化物(SiO2、Al2O3等)，7种盐类(氰化物、硫酸盐等)以及9种元素有效态(Cu、Fe 等)。涉及的前处理方法有3种:酸消解、碱熔和浸提(提取液有二乙烯三胺五乙酸、碳酸氢钠、氯化钾、氯化钡等溶液)。酸消解方法最为常用，又分为2种体系(常压和高压)，消解液有盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸、盐酸-硝酸(王水)等。测定方法主要有8种:ICP-MS、波长色散X 射线荧光光谱法、火焰原子吸收分光光度法、石墨炉原子吸收分光光度法、原子荧光法、分光光度法、离子选择电极法和重量法等。 /p p 　　17个有机物监测方法涉及161个组分的测定，其中绝大多数是集样品前处理和分析一体的方法，也有独立的样品前处理方法，如《土壤和沉积物有机物的提取加压流体萃取法》(HJ 783—2016)。样品前处理方法有6种:顶空、吹扫捕集、索氏提取、加压流体萃取、微波萃取和超声波提取等。分析方法有5种：GC、GC-MS、HPLC、高分辨GC-高分辨MS以及高分辨GC-低分辨MS等。161个测定组分中，包括16种多环芳烃，18种多氯联苯单体，67种挥发性有机物，17种二恶英类，10种有机磷，8种有机氯，21种酚类以及丙烯醛、丙烯腈、乙腈和毒鼠强。 /p p 　　3个放射性监测方法中，涉及钚和铀2个元素，测定方法有放射化学分析法、固体荧光法和分光光度法等。 /p p 　　8个理化指标等方法中，涉及5个测定指标(电导率、氧化还原电位、有机碳、可交换酸度、干物质和水分等)，以及5种测定方法(电极法、滴定法、重量法、分光光度法和非分散红外法等)。另外，农业、林业也有土壤检测标准方法，主要侧重于土壤营养元素及其有效态、理化指标的检测，详见表5和表6。农业行业标准方法中，有21个涉及无机元素及其有效态测定的方法，有15个涉及土壤理化指标的方法 林业行业标准方法针对的是森林土壤，有15个涉及无机元素及其有效态测定的方法，有13个涉及土壤理化指标的方法。 /p p 　　 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/028c7c4a-4d6e-4bdf-b577-a660da14e2df.jpg" style=" float:none " title=" 土壤监测.jpg" / /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/400bfc0a-fd59-4d4d-90c9-abec47f38d03.jpg" style=" float:none " title=" 土壤.jpg" / /p p 　　3 中国土壤环境监测标准方法存在的问题 /p p 　　3.1 现行标准中监测污染物的数量不足 /p p 　　现行标准方法中，未覆盖目前中国生产、使用、排放的大量化学品及特征污染物。 /p p 　　一方面，特征污染物明确、但无标准方法监测。如正在修订的《建设用地土壤污染风险筛选指导值》中，虽然规定了酞酸酯类、石油烃类、毒杀酚、灭蚁灵等污染物的风险指导值，但目前尚缺标准方法，给该“指导值”的实际执行造成技术瓶颈。 /p p 　　另一方面，如何确定企业用地的特征监测因子难度更大。企业用地类型多样，人类活动强度大，涉及各种化学品和生产加工过程中产生的污染物，种类繁多，污染源类型复杂。在《建设用地土壤污染风险筛选指导值(三次征求意见稿)》中，结合行业生产特征、污染物理化和毒性性质，将污染物项目分为9类:金属与无机物、脂肪烃及其衍生物、单环芳烃及其衍生物、多环芳烃、多氯联苯与二口恶英、有机农药、石油烃和邻苯二甲酸酯，共包括121项土壤污染因子。但实际污染场地中，污染因子不限于这121项。如何合理筛选并科学监测特征污染物，从而进一步有效管控其环境、健康风险，是目前面临的一个难题。 /p p 　　3.2 一些标准方法长期没有修订，新技术、方法难有法定地位 /p p 　　正在修订的《农用地环境土壤环境质量标准》中，测定土壤中六六六和滴滴涕的方法(GB /T14550—2003)，还规定可以用填充柱分离方法，而目前几乎很少有监测单位自行填充色谱柱，普遍是购买商品化毛细管柱进行分离测定。又如，原子吸收分光光度法是测定重金属所用的普遍方法，但以该方法为基础的标准方法-铜/锌、镍、铅/镉的测定方法是1997年颁布的，且分散在GB/T 17138、GB/T 17139和GB/T 17141等3个标准中，意味着要分析1个样品中的这5种元素时，至少要使用3种不同的标准方法，人力成本较高，时效性也不好。 /p p 　　3.3 土壤环境监测基础性研究较少，对标准方法的完整性、系统性、科学性技术支持不足 /p p 　　3.3.1 土壤粒径规定不统一 /p p 　　无机样品测定时要求的粒径不统一(2.0、0.85、0.15、0.075mm等)，使得样品研磨环节时效性、可比性较差 有机样品测定时是否研磨、研磨的尺度要求不一，实际操作时无所适从。 /p p 　　土壤粒径是影响土壤光谱的重要因素之一，随着土壤粒径的减小，土壤光谱反射率呈现不同幅度的升高，小于0.154mm的土壤粒径对土壤光谱反射率的影响最大。《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)的“常规监测制样过程图”中规定，土壤样品自然风干、用四分法取压碎样、粗磨后，过孔径2mm尼龙筛后可进行样品入库存档，但在其中8.3.2小节，又规定过孔径0.25mm尼龙筛后，用于样品库存放以及土壤pH、阳离子交换量、元素有效态含量等项目的分析，前后规定有矛盾。测定土壤pH时，有要求研磨成粒径为0.25mm的，也有要求磨成2mm的，所得的数据可比性如何，还有待商榷。 /p p 　　《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)还规定，土壤元素全量分析是用研磨到全部过孔径0.15mm筛的样品，这个规定有些片面，如X射线荧光光谱法测定就需要将土壤样品研磨后过0.075mm筛。该规范中，要求用于农药测定的样品，要研磨到全部过孔径0.25mm筛，而早期的有机氯测定，的确是将样品研磨成粒径为0.25mm的，但通常土壤有机物(特别是易挥发、易分解等有机物)分析是用新鲜样品，掺拌无水硫酸钠或粒状硅藻土研磨成“细粒状”或“流砂状”，有的分析方法不要求过筛，有的要求过1mm的金属筛。 /p p 　　3.3.2 酸消解体系不统一 /p p 　　元素混酸(王水-高氯酸-氢氟酸)全溶、王水(部分全溶)、硝酸-过氧化氢法等前处理所用试剂体系不同，结果也不同，相应的结果评价体系并未一一建立，使得有些测定结果不可比、也无法评判。 /p p 　　盐酸-硝酸-高氯酸-氢氟酸的混酸“全酸”体系对样品进行消解，获得的是元素的全量，即将土壤晶格中的元素也一并提取出来 而其他一些酸浸渍法(如盐酸-硝酸溶浸法、硝酸-硫酸-高氯酸溶浸法以及硝酸溶浸法等)，对土壤中部分元素则是不完全的消解提取，测得的元素含量结果比“全酸”体系的测定结果要低。使用不同的前处理方法得到的分析结果，用同一个评价标准如《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)进行评价，不仅数据不可比，结论也不科学。 /p p 　　3.3.3 元素形态分析、有效态分析，在不同的场合概念不明确 /p p 　　在评估环境效应时，往往不用土壤中元素总量数值，因为元素的迁移性、生态有效性、在生物体中的积累能力(又称生物可给性)，与该元素在环境中存在的物理形态及化学形态密切相关。生物可给性指化学物质被吸收的能力和可能的毒性，是研究不同的形态被生物吸收或在生物体内积累的过程。 /p p 　　元素在环境中的物理形态与化学形态分析即为“形态分析”，目前广泛应用的形态分析方法是由TESSIER等提出的土壤样品重金属元素顺序提取法，该方法利用化学性质不同的提取剂选择提取样品中不同相态的金属元素，先后分别提取5态：可交换态、碳酸盐结合态、铁锰水合氧化物结合态、有机物和硫化物结合态和残渣态，有学者将这种方法归为物理形态分析。化学形态分析又可以分为筛选形态、分组形态、分配形态以及个体形态等分析。 /p p 　　环境中的土壤元素有效态与生物可给性概念密切相关，它与作物吸收效率有关，指在植物生长期内能够被植物根系吸收的元素，其土壤中的含量与作物的吸收有较高的相关性。多数测定中有效态的提取液是二乙烯三胺五乙酸-氯化钙-三乙醇胺(DTPA-CaCl2-TEA)缓冲溶液,可浸提出土壤中的铜、铁、锰、锌、镉、钴、镍、铅等元素。也有用0.1mol/L HCl或水浸提土壤中有效硼的，还有用1mol/L乙酸铵-对苯二酚溶液浸提有效态锰，用草酸-草酸铵溶液浸提有效态钼，用pH为4.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液、0.02mol/L H2SO4、0.025%或1%的柠檬酸溶液浸提硅。酸性土壤中有效硫用H3PO4-HAc溶液浸提，中性或石灰性土壤中有效硫用0.5mol/L NaHCO3溶液浸提。土壤中有效钙、镁、钾、钠用1mol/L NH4Ac浸提，土壤中有效态磷用0.03mol/L NH4F-0.025mol/L HCl或0.5mol/L NaHCO3浸提。由于各元素有效态的浸提方法不同，至今针对污染元素有效态的限值标准还很难形成。 /p p 　　在一些应用场合下，元素“形态分析”“有效态分析”概念并不很清晰，分析方法有差异，会造成不同分析方法所获得的监测结果可比性差，从而引起监测信息发布时的混乱，也难以成为污染土壤的健康风险判断和评估等工作的科学技术支撑。 /p p 　　3.4 在方法的标准化、系统化方面尚有许多工作待开展 /p p 　　3.4.1 缺少原位监测方法标准 /p p 　　至今，为数不多的土壤原位(现场)监测方法，只是用于污染物的初步、快速筛查，以定性、半定量为主，检测范围有限，灵敏度也不高，没有形成方法标准，所得测定结果不能作为科学决策及环境管理的主要依据。 /p p 　　3.4.2 样品前处理方法单独成为标准还是融入分析方法中，缺乏顶层设计 /p p 　　美国EPA的方法体系是样品前处理方法与分析方法相对独立，使用时可以自由组合，但实验室要有自己的标准操作程序(SOP)，明确自己所用的前处理、分析方法。如EPA3000系列的方法为固体样品有机物的前处理方法，其中EPA3540C方法为索氏提取、EPA3545A方法为加压流体萃取、EPA3546A方法为微波萃取、EPA3550C方法为超声波萃取等。而EPA8000系列为前处理后的有机样品分析方法，如EPA8260是GC-MS法测定挥发性有机物 EPA8270D是GC-MS法测定半挥发性有机物 EPA8290A是高分辨GC-高分辨MS测定二恶英 EPA8318A是用HPLC 法测定氨基甲酸酯类等。中国的方法体系中，往往前处理和分析是“捆绑”在一个方法中的，如《土壤和沉积物多氯联苯的测定气相色谱-质谱法》(HJ 743—2015)中，规定了微波萃取、超声波萃取、索氏提取、加压流体方法提取PCBs，并给出了具体的提取条件。但近期又有独立的前处理方法标准颁布，如《土壤和沉积物有机物的提取加压流体萃取法》(HJ 783—2016)，规定该方法适用于土壤中有机磷农药、有机氯农药、氯代除草剂、多环芳烃、邻苯二甲酸酯、多氯联苯等物质的提取。这样一来，原有方法体系中“前处理+分析方法”的模式就被打破了。“前处理+分析方法”的模式执行简单，规范性强，但若有新的前处理方法发展出来，由于重新考上岗证、将新方法纳入质量管理体系等工作需要一段时间，不能及时将新方法直接用于实践 单纯的前处理标准方法在具体实践中比较灵活，但存在与原有“前处理+分析方法”的规定可能不一致的问题，且可能会有某些实验室不制订规范的作业指导书，选用前处理方法比较随意，最终导致数据不可比。 /p p 　　今后是否沿用原有的体系，还是前处理方法相对独立，需要从顶层设计上通盘考虑。 /p p 　　3.4.3 质量保证与质量控制有待完善 /p p 　　以前的标准方法中，质量保证与质量控制的内容较少 近年来颁布的标准方法中，从新方法制订的角度，规定了“精密度”和“准确度”等质控指标，由多家实验室对污染物分别进行多次重复测定而获得。在日常样品分析时，通常情况下分析人员无须对同一样品进行3次以上的重复测定，也不太可能就一个样品，去寻找其他实验室来比对测定。因此，“精密度”和“准确度”这2个质控指标在日常分析工作中指导意义并不大，需要研究制订日常工作中实用、有效的质控指标及其评价标准，尤其是不同土壤基质下样品的回收率、平行样的测定偏差等量化评价指标。 /p p 　　3.4.4 方法的先进性、普适性较难兼顾 /p p 　　标准方法的出台，原则上需要1家方法研制单位和另外至少6家验证单位，会导致一些需要用新型、价格较为昂贵的仪器(如高分辨GCMS、HPLC-MS-MS等)进行测定的污染物(如毒杀酚、多溴联苯醚等)，其标准方法不能及时制订、颁布 而没有标准分析方法，又导致一些新型仪器推广使用受限，制约了新技术的发展。 /p p 　　又如X-荧光分析法，地质部门已将其作为标准方法使用多年，实际工作中解决了批量样品的快速、准确检测，但由于环保部门使用较少、配置仪器设备的单位较少，对该方法性能了解不全面、应用经验不足，即使有标准方法颁布，在某些专项工作中还是不推荐使用。 /p p 　　4 中国土壤环境监测方法发展建议 /p p 　　4.1 加强土壤监测标准方法的顶层设计，合理增加土壤污染物的控制种类 /p p 　　建议结合环境标准和污染控制标准的陆续更新工作，将标准方法体系规范化、系统化的规划和发展作为土壤监测标准方法顶层设计的重点，例如，合理厘清标准方法与技术规范的关系 慎重考虑今后是将样品前处理方法单独设为一种系列标准，与现有的实验室分析标准系列并行，还是融入分析方法中，成为“一体化”的标准 既继续发挥经典标准方法的作用、保持历史监测数据的连续性，又兼顾和吸纳先进、高效以及简易、快速的监测方法作为标准分析方法。 /p p 　　《国家环境保护标准“十三五”发展规划(征求意见稿)》中，拟新增14个无机物的标准测定方法，其中新增测定组分有硫化物、氟化物、Tl、Sn、六价铬等 拟新增26个有机物的标准测定方法，其中新增测定组分有持久性有机污染物(PCB混合物、指示性毒杀酚、多溴联苯、多溴联苯醚、全氟辛基磺酸和全氟辛基羧酸、六溴环十二烷和四溴双酚A)，农药(苯氧羧酸类农药、阿特拉津和西玛津、草甘膦、敌稗、代森锰锌、杀虫剂)，酞酸酯类，烷基汞，总石油烃，挥发酚，醛/酮/醚类，苯胺类和联苯胺类等 另外，还拟新增其他指标：有机化学物质吸收常数、粒度、阳离子交换容量等标准方法。说明中国土壤监测标准方法(尤其是有机物的标准方法)开发已经受到一定的重视。建议在土壤目标污染物的选择上，针对农田地块，可以参考与土壤有关系的农作物、食品残留标准所控制的污染物(如相关食品安全国家标准) 针对企业用地，要在企业历史调查基础上，筛选特征污染因子，将与企业生产活动相关、对人体健康和土壤环境质量影响较大、有可能对土壤(地下水)产生高风险的污染物，初定为目标污染物，同时要综合考虑化合物特性(反应降解、土壤吸附性、挥发性等)，目前的分析测试技术水平以及国内外土壤污染风险评价情况等，确定目标污染物，并参照国际方法、文献中相对成熟的方法，建立目标污染物的标准测试方法。 /p p 　　4.2 及时更新标准方法，大力发展多组分同时测定的高效方法 /p p 　　异位监测主要包括化学实验分析法和仪器分析法，目前几乎很少使用化学分析法研究土壤重金属、有机物，精度高、操作简单、可同时测多个项目的仪器分析法(如GC、HPLC、ICP-AES、X射线荧光光谱法等)，以及仪器联用法是主流发展趋势，从分光光度法、原子吸收分光光度法到ICP、ICP-MS，从色谱法到色谱-质谱联用，所能测的目标物范围更广，监测精度从mg/kg到μg/kg，再到ng/kg，痕量污染物的检出限逐渐降低。《国家环境保护标准“十三五”发展规划(征求意见稿)》中，新增的分析方法有ICP-AES、催化热解-原子吸收法、HPLC-MS、GC-原子荧光法等，也吸纳了仪器联用的技术手段。食品安全国家标准中，水果和蔬菜、粮谷、茶业中，分别同时测定500、475、448种农药残留，这种多残留的测定技术也值得环保领域借鉴。 /p p 　　4.3 科学研究标准方法，加强其系统性、协调性 /p p 　　今后土壤监测标准方法开发可紧紧围绕土壤质量标准、污染场地修复限值、农产品标准等的需求，也可以将相对成熟的文献方法进行标准适用性转化，相对缩短方法标准研制的周期 在方法规定的细节方面进一步予以梳理(如元素筛分的粒径相对统一)，便于提高测定效率 在测定方法与评价标准的匹配性方面要予以重视，土壤元素总量、形态和有效态测定方法均各有侧重，元素总量符合国家现行的土壤评价标准体系，且测定体系相对统一，结果可比性强 元素有效态能有效评估污染物可能的迁移、土壤污染对地下水的影响，更能反映环境效应，这些监测的目的不同，均需要研究，不可厚此薄彼 另一方面，应将总量、形态、有效态的评价方法与监测方法一一匹配，不管是元素形态分析还是有效态分析，需要模拟植物在土壤中生长的实际情况与多种因素对形态及生物可给性的综合影响，通过大量实测数据，探索具有普适意义的生物可给性方法学，并最终形成规范化的分析方法体系及可操作的控制标准体系。 /p p 　　4.4 鼓励原位监测方法的探索，使之尽可能准确、标准化 /p p 　　原位监测可实现快速、非破坏、大面积地监测土壤污染物，实验周期短，目前研究热点有便携式X-荧光光谱、高光谱遥感探测、生物发光技术(针对无机物)、便携式GC-MS(针对有机物)等，但技术大多处于定性或半定量化试验阶段，研究思路可借鉴，大面积推广应用仍需验证。对区域土壤进行监测时，可先用原位监测进行前期摸底调查，然后有针对性地重点选择异常点或面，用标准方法深入监测。原位监测的总体趋势是向精度更高的微观探索技术和节约时间成本的中观、宏观监测技术发展，不仅可用遥感技术对土壤重金属进行实地定位观测，还可用不同时期的影像叠加，对比观测土壤质量变化情况 通过近红外、热红外接收的遥感影像、光学侦测和修正(LIDAR)探测、计算得到组分含量，实现土壤污染物的定性、定量监测。 /p p 　　5 结论 /p p 　　中国土壤监测标准方法包括国家标准、行业标准两大类，其中国家标准和环保行业标准侧重于土壤污染物的检测，农业和林业行业标准侧重土壤营养元素及其有效态、理化指标的检测。在现行标准方法中，监测污染物的数量不足，一些标准方法长期未修订导致新技术和新方法尚无法定地位，土壤环境监测的基础性研究较少，对标准的完整性、系统性、科学性技术支持不足，在方法的标准化、系统化方面尚有许多工作待开展。建议加强土壤监测标准方法的顶层设计，合理增加土壤污染物的控制种类 及时更新标准方法，发展多组分同时测定的高效方法 科学研究标准方法，加强其系统性、协调性 鼓励进行原位监测方法的探索，使之尽可能地准确、标准化。 /p

记者从中国气象局综合观测司在河南郑州召开的2009年自动土壤水分观测站建设工作会议上获悉，中国气象局拟用3年时间，在现有的1500个人工测墒点建成以自动土壤水分观测仪为主，以便携式土壤水分观测仪为辅的全国土壤水分自动观测网，以满足现代农业气象业务和干旱监测服务的需求。老农业气象观测员眼中“一把尺子一杆秤，牙一咬、眼一瞪”的传统农业气象观测方式，将随着一批科技含量高、全自动化运行的现代观测仪器的使用而发生质的改变。 　　土壤水分贮存量及其土壤温度变化规律的监测，是农业气象、生态环境及水文环境监测的基础性工作之一。掌握土壤水分变化规律，对农业生产、干旱监测预测和其他相关生态环境监测预测服务和理论研究都具有重要意义。多年来，气象部门的干旱监测一直使用土钻和烘干的人工测量方法，观测频率为每月3次或6次。近年来，随着气候变暖，我国干旱问题日益突出，干旱发生频次和程度明显增加，严重威胁农业生产，阻碍经济发展，对生态环境造成巨大影响。特别是去冬今春河南、山东等地以及目前东北地区发生的严重干旱，使决策部门和公众对农业气象观测的自动化提出了更加迫切的要求。 　　“建设一个疏密均匀且能有效监测干旱发生情况和作物生长实际土壤水分环境的全国土壤水分观测网，将可实现全国土壤墒情监测数据实时传输和实时显示，实现单个站点的连续时间土壤水分变化监测，以及结合云图、降雨等气象资料，实现区域性干旱预警等功能。”中国气象局综合观测司副司长胡雯说，“此举将达到及时监控农田干旱程度、科学灌溉和有效利用水资源的目的，大大提高和改进农业气象观测水平和农业气象服务的能力，为生态农业、高效农业提供有力的保障。” 　　根据相关安排，中国气象局今年将首先在华北、黄淮地区冬小麦(资讯,行情)主产区和西南干旱易发区域优先开展自动土壤水分观测站建设。同时，在31个省(市、区)每省配备3套便携式土壤水分观测仪，开展移动土壤水分观测试验示范。

11月16日，记者从抚顺市气象局获悉，该市已顺利完成了抚顺县后安镇、清原满族自治县大孤家镇和新宾满族自治县永陵镇3个新型自动土壤水分观测站的建设任务。至此，全市自动土壤水分观测站总数达到6个，观测站网布局更加合理，气象大数据信息将更好地为“三农”服务。　　此次自动土壤水分观测站建设采用了自动土壤水分观测仪，该观测仪由传感器、采集器、监测计算机、数据中心服务器四部分组成，能够实现对各土层的土壤体积含水量、重量含水率、相对湿度、浅层地温、草温等要素的连续、自动观测，通过GPRS通信技术每小时上传一次数据资料。　　与常规的土壤观测方式相比，自动土壤水分观测仪可在同一地点连续不间断测量，测量水分值的范围广、灵敏度高，设备仪器具有安装工程量小、不扰动土壤、易于维护、测量精度较高的特点。　　目前，新建的3个自动土壤水分观测站顺利通过调试，投入试运行，标志着抚顺市土壤水分观测已步入了24小时不间断的全天候监控时代。

12月10日，中国科学院成都生物研究所研究员陈槐及其团队以“退化泥炭沼泽中有氧层、过渡层和厌氧层土壤二氧化碳排放对增温的响应”为题，在国际期刊《通讯地球与环境》上发表论文。该研究发现在退化泥炭沼泽土壤剖面中，受有氧厌氧循环影响的过渡层土壤二氧化碳排放潜势最低，且对增温不敏感，指出过渡层是退化泥炭沼泽碳库中较为稳定的部分，对泥炭沼泽土壤碳库保护具有重要意义。泥炭沼泽是全球重要的土壤碳库，深层碳是泥炭沼泽土壤碳库的重要组成部分。气候变化和人类活动使泥炭沼泽退化严重。在退化泥炭沼泽中，水位降低将泥炭沼泽土壤剖面划分为环境差异的三层。其中，表层有氧层，长期处于有氧环境中，且其中含有大量的来自植物根系和凋落物的新有机碳。深层厌氧层，长期处于厌氧环境中，几乎不含有来自植物的新有机碳。有氧厌氧过渡层，周期性处于有氧厌氧交替状态，含有少量的来自植物根系和凋落物的有机碳。长期的差异环境可能导致三层土壤在有机碳组成、微生物活性及二氧化碳排放等方面不同。过去的泥炭沼泽土壤剖面碳动态研究，均以深度为依据研究不同深度土壤二氧化碳排放，忽视了沿土壤剖面水文环境的差异。通过对不同层土壤取样及室内控制实验，研究团队发现在水位影响的三层土壤中，过渡层土壤碳化学组成复杂、不易分解，微生物活性和二氧化碳排放速率最低，二氧化碳排放对增温也表现为不敏感特性。该研究结果表明过渡层土壤在退化泥炭沼泽中较为稳定，在气候变暖过程具有减缓土壤碳丢失的作用，对泥炭沼泽碳库稳定意义重大。该研究结果表明以往的以深度为依据的土壤碳排放研究可能高估了退化泥炭沼泽碳的丢失，因为忽视了稳定的过渡层。在未来的泥炭沼泽土壤碳动态研究中，需要考虑沿剖面土壤环境的变化，同时需要考虑营养物质在土壤碳排放中的重要性。

12月10日，中国科学院成都生物研究所研究员陈槐及其团队以“退化泥炭沼泽中有氧层、过渡层和厌氧层土壤二氧化碳排放对增温的响应”为题，在国际期刊《通讯地球与环境》上发表论文。该研究发现在退化泥炭沼泽土壤剖面中，受有氧厌氧循环影响的过渡层土壤二氧化碳排放潜势最低，且对增温不敏感，指出过渡层是退化泥炭沼泽碳库中较为稳定的部分，对泥炭沼泽土壤碳库保护具有重要意义。泥炭沼泽是全球重要的土壤碳库，深层碳是泥炭沼泽土壤碳库的重要组成部分。气候变化和人类活动使泥炭沼泽退化严重。在退化泥炭沼泽中，水位降低将泥炭沼泽土壤剖面划分为环境差异的三层。其中，表层有氧层，长期处于有氧环境中，且其中含有大量的来自植物根系和凋落物的新有机碳。深层厌氧层，长期处于厌氧环境中，几乎不含有来自植物的新有机碳。有氧厌氧过渡层，周期性处于有氧厌氧交替状态，含有少量的来自植物根系和凋落物的有机碳。长期的差异环境可能导致三层土壤在有机碳组成、微生物活性及二氧化碳排放等方面不同。过去的泥炭沼泽土壤剖面碳动态研究，均以深度为依据研究不同深度土壤二氧化碳排放，忽视了沿土壤剖面水文环境的差异。通过对不同层土壤取样及室内控制实验，研究团队发现在水位影响的三层土壤中，过渡层土壤碳化学组成复杂、不易分解，微生物活性和二氧化碳排放速率最低，二氧化碳排放对增温也表现为不敏感特性。该研究结果表明过渡层土壤在退化泥炭沼泽中较为稳定，在气候变暖过程具有减缓土壤碳丢失的作用，对泥炭沼泽碳库稳定意义重大。该研究结果表明以往的以深度为依据的土壤碳排放研究可能高估了退化泥炭沼泽碳的丢失，因为忽视了稳定的过渡层。在未来的泥炭沼泽土壤碳动态研究中，需要考虑沿剖面土壤环境的变化，同时需要考虑营养物质在土壤碳排放中的重要性。

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. 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.

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（P3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（P3处理的土壤C/N、DOC变化量较CK显著增大（P 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 experimentsof 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, GaoY, 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 optimumtemperature 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 fa

华芯中科发布了新一代 植物根系分泌物提取系统RootEX110利用往返式伸缩真空泵或蠕动泵抽取真空的原理，利用自动化技术进行负压的控制、时间的控制、容积的控制来实现精准的、全自动的提取土壤、根系分泌物的溶液。仪器创新点1、利用抽取蠕动泵抽取真空的原理，利用自动化技术进行负压的控制、时间的控制、容积的控制来实现土壤、根系分泌物的溶液提取；2、系统通道数量：1、2、4、8路可选；3、系统任务集存储容量：每个通道可独立保存100条任务，100条液位计到位事件；产品特点抽取方式：常压、真空负压两种抽取模式；（可选通过程序控制需要的压力和流速）系统通道数量：20通道（可选配通道数），每路通道独立工作。每路主通道均配置独立的真空泵或蠕动泵、供电系统、控制单元、数字液位计、土壤温湿盐传感器、移动锂电池、液晶显示屏；真空泵或蠕动泵可选：真空泵：采用往返式伸缩泵，拉伸及压缩力量250N，动力压强0.5MPa（5个标准大气压），工作容积30mL，前后端内置限位保护开关。蠕动泵：采用10滚轮和一体式上压结构设计，使得流体传输脉动更小，精度更高，通道间一致性更好；负压真空率：≤0.5ATM，极限≤0.25ATM；抽取速率： 每秒1mL、2mL、3mL、4mL、5mL 5个挡位可程序设定。可通过程序自动设定采集时间、周期、采集流速、收集量、间隔时间和循环次数，流速定义设定（0.1-5ml\S）；精密数字液位计：采用浸入式32级数字液位计，每级间隔5mm，每到一个液位系统自动记录到达的日期时间及液位，可回放观看；土壤温湿盐传感器：长度8m；实际介电常数：精度： ± 0.5% or ± 0.2；测量范围：1~80；分辨率：0.001；土壤含水量：精度：典型±0.01，最大±≤0.03；测量范围：0%~100%（饱和）；分辨率：0.001；土壤电导率：精度：± 2.0% or 0.02 S/m；测量范围：0~1.5 S/m；分辨率：0.001；土壤温度：精度：± 0.2°C；测量范围： -40~80℃；分辨率：0.1℃；仪器运行方式及系统运行方式：可以手动控制开始抽取，也可通过软件设定任务集到系统后脱机自动运行。可以设定抽取时间开始的日期时间（精确到月天小时分）和工作长度时长（精确到分钟）或者蓄液池抽满为止。可调整分泌物收集量，一键收集分泌物溶液。可控制分泌物试管收集装置温度；系统任务集存储容量：数据存储容量≥4000条；每个主通道还可独立保存100条任务，100条液位计到位事件；控制系统：液晶显示屏，控制软件中英文界面，控制软件可同步系统时间、设定任务集、查看任务执行情况、查看液位和温度的时间曲线，任务集可以导入和导出，数据曲线可以保存为CSV和Excel格式。实时采集保存土壤温湿盐情况，同时带有营养液不足补充提示； 华芯中科（北京）科技有限公司是一家专业从事科研仪器及软件研发、生产、销售及服务的企业。始终坚持高起点、严要求、高质量，吸收引进国内外先进科学技术，不断自主研制开发生产出优质、高效、实用的科研产品。目前本公司生产产品主要包括植物形态研究、植物根系研究、植物叶片研究等科研仪器。如您对植物根系系统有更多想了解，可通过仪器信息网和我们取得联系！400-860-5168转4949

物联网土壤墒情监测系统-关注土壤-发展农业【FT-TS600】土壤含水量是农业生产中的重要信息，快速准确地测定农田土壤含水量，不仅对研究土壤含水量和作物生长发育期对我来说意义重大，而且还可以按照科学的灌溉时间调节，实现自动灌溉精细化，节约宝贵的水资源，更好地发展农业生产。　　FT-TS600土壤墒情监测站是一款高度集成、低功耗、可快速安装、便于野外监测使用的高精度自动气象观测设备。　　该设备支持有线、GPRS、蓝牙等传输方式，免调试，可快速布置，广泛应用于农业、林业、地质、高校、科研等方面。主要针对土壤水分含量和土壤温度进行监测，通过水分传感器和温度传感器测量土壤的体积含水量(VWC)和温度值。同时，根据用户需求，可以扩展配置土壤电导率、土壤PH、空气温度、空气湿度、太阳辐射、雨量等气象传感器。技术参数　　1)土壤水分：测量范围：0-100%，精度：±3%，探针长度：5.5cm，探针直径：3mm，探针材料：不锈钢　　2)土壤温度：测温范围 -40+125℃，测量精度±0.5℃，分 辨 率：0.1℃　　3)土壤电导率：测量范围 可选量程：0-5000us/cm，10000us/cm，20000us/cm，测量精度0-10000us/cm范围内为±3% 10000-20000us/cm范围内为±5%，分辨率0-10000us/cm内10us/cm, 100000-20000us/cm内50us/cm(选配)　　4)土壤PH：测量范围：0-14 分辨率：0.1 测量精度：±0.2%(选配)　　5)空气温度：测量原理二极管结电压法，-40℃～85℃(±0.3℃)(选配)　　6)空气湿度：测量原理电容式，0～100%RH(±2%RH)(选配)　　7)太阳辐射：测量原理光电效应，0-2000W/m2(0.1W/m2)(选配)　　8)光学雨量：测量原理光电式，0～4mm/min(选配)　　9)数据存储：不少于50万条 　　10布设时间：1人，不大于30分钟完成布设 　　11)生产企业具有ISO质量管理体系、环境管理体系和职业健康管理体系认证　　12)生产企业具有和土壤墒情软件注册证书　　13)生产企业为3A级信用企业

项目编号：ZJXL-NKY-202204 项目名称：国家土壤质量嘉兴观测实验站科技创新能力条件建设项目 预算金额（元）：8910000 最高限价（元）：1250000,960000,1550000,2750000,2400000 采购需求： 标项一 标项名称: 电感耦合等离子体串联质谱仪 数量: 不限 预算金额（元）: 1250000 简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：各种样品的元素分析、同位素分析和元素形态分析任务，满足食品、环境、医药、地质、金属材料、生物样品、化工材料、消费品分析等分析要求。 备注： 标项二 标项名称: 酶标仪、实时荧光定量PCR仪 数量: 不限 预算金额（元）: 960000 简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：测量微孔板孔内的化学、生物或物理反应、特性和分析。用于核酸绝对定量、相对定量、基因表达水平分析、基因突变检测、HRM检测及产物特异性分析。 备注： 标项三 标项名称: 石英晶体微天平、微电极研究系统 数量: 不限 预算金额（元）: 1550000 简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：在线表征有机无机小分子、有机大分子、超分子复合体、病毒、细菌和细胞在环境功能纳米材料、膜材料、天然有机物、胞外聚合物、土壤等样品表面的吸附、沉降、归趋。测量动植物、水体、沉积物、水土界面及生物膜中O2、H2、H2S、N2O、NO、pH、氧化还原电位等相关指标。 备注： 标项四 标项名称: 高效液相色谱、超高压液相三重四极杆质谱仪 数量: 不限 预算金额（元）: 2750000 简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：用于有机化合物的定性、定量分析。主要用于环境分析、食品安全，药物代谢，毒物分析，代谢组学，脂质组学等小分子化合物的快速同步定性、定量分析。 备注： 标项五 标项名称: 稳定同位素比质谱仪 数量: 不限 预算金额（元）: 2400000 简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：稳定同位素质谱仪可用于全面测量样品中C,H,O,N,S同位素比值。适用于土壤科学、环境科学、食品质量控制、陆生生态、地球化学、海洋生物、考古等领域的科学研究。 备注： 合同履约期限：标项 1、2、3、4、5，详见招标文件第三部分采购需求。 本项目（否）接受联合体投标。

碳中和背景下生态系统碳源碳汇观测技术与学术交流会第一轮通知理加云学堂（第十三期）会议时间：2022年9月6日（星期二）参会方式：网络线上直播01 会议背景气候变化是当今人类面临的重大全球性挑战。气候变暖背景下，极端气候事件频发，对人类的影响也日益严重。为应对气候变化的影响，“碳达峰”和“碳中和”于2021年两会上被提出，并被首次写入政府工作报告，成为我国应对气候变暖的国际行动的一部分。减排（减少CO2排放）和增汇（增加CO2吸收）是实现“碳中和”目标的两条根本途径，生态系统作为自然界的主要碳汇，增强其碳汇功能对实现“碳中和”目标的重要途径，但不同生态系统的碳源、碳汇功能、量级、分布、动态和驱动因素仍存在较大的不确定性，这就对生态系统碳通量的准确观测提出了更高的要求。以SIF植被遥感、湍流涡动通量和多通道土壤呼吸等为代表的天空地一体化碳源、碳汇监测技术，可以为生态系统碳通量监测提供先进的技术支撑，同时有助于更好地开展长时序动态监测，建立多源、多尺度、多要素的综合监测数据集，推进我们对不同生态系统碳源汇功能的认识。北京理加联合科技有限公司将于2022年9月6日以网络直播的形式召开“碳中和背景下生态系统碳源碳汇观测技术与学术交流会”。02 会议目的面向广大科研人员，开展“碳中和”背景下生态系统SIF植被遥感、湍流涡动通量、多通道土壤呼吸等监测技术以及数据综汇及管理的基础理论、技术方法、数据分析和应用研究进展等方面的技术交流和培训，促进不同学科领域学者间的交流，提升野外生态台站的综合观测技术水平。03 会议内容🔸生态系统碳源碳汇观测技术的基础理论与新方法；🔸生态系统碳源碳汇的前沿科学问题；🔸生态系统碳源碳汇观测技术的应用与研究进展；04 会议日程会议特邀专家与报告信息，将于第二轮通知发布，敬请关注。05 注意事项本次研讨会不收取费用。06 会议时间及形式会议时间：2022年9月6日会议形式：网络线上直播07 报名方式关注微信公众号“理加联合”，回复“报名”，填写表单即可我们将根据报名人数来选择对应的网络直播方式08 联系我们BeijingLICA （工作人员微信号）添加工作人员微信，邀请您进入此次会议交流群

导读玉米（Zea mays L.）作为世界第一大作物，其充足稳定的供应对保障全球的粮食安全至关重要。然而，目前倒伏已经成为限制玉米高产、稳产和机械化的主要因素，而根系构型则是决定玉米倒伏抗性的关键因素。近日，华南农业大学生命科学学院王海洋教授课题组揭示了生长素合成基因调控气生根生长角度的分子机理，为培育耐密抗倒玉米新品种提供了重要的基因资源。该研究进展发表在国际知名学术期刊《New Phytologist》上，同时受到F1000的关注并被评为本领域必读的研究论文。岛津分析中心应用工程师黄军飞参与该研究中的玉米根系构型成像，采用岛津SMX-225CT FPD HR完成了玉米根系构型的无损、原位、三维成像工作。生长素局部生物合成调控玉米气生根角度与倒伏抗性&bull 根倒伏对玉米生产构成重大威胁，导致粮食产量和品质下降，收获成本增加。&bull 研究结果表明，ZmYUC2和ZmYUC4介导的局部生长素生物合成是玉米气生根对重力响应所必需的，本研究为培育抗根倒伏玉米品种提供了重要的基因资源。期刊首页截图及摘要译文玉米倒伏小科普玉米倒伏是由于外力引发的玉米根或茎秆弯倒（折断）的现象，倒伏类型分为茎倒伏和根倒伏。茎秆倒伏主要发生在生长后期，表现为穗下部节间弯曲（折断），而根系倒伏则可以发生在任何生长阶段，表现为根系不能锚定地上植株。倒伏的危害主要表现在：光合效率锐减、光合产物运输受损、籽粒品质下降及增大收获成本。摘自 王夏青, 宋伟, 张如养, 等. 玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展[J].中国农业科学, 2021, 54(11): 2261-2272.研究成果概览根系是植物吸取地下水分和养分的主要器官，也是固定和支撑玉米生长的的主要器官。玉米的根系主要由胚根系和胚后根系两部分组成。胚根系由1条初生根（PR）和多条种子根（SR）组成，其生物量在V3时期（玉米有三片完全展开叶时）达到最大，是玉米幼苗期固定幼苗、获取地下水分和营养的主要器官。胚后根系主要指玉米茎节上着生的节根和在上述根系上萌发的侧根（LR）。节根可分为地下茎节上着生的冠根（CR）及地上茎节上着生的气生根（BR）。节根（包括CR和BR）一般在玉米V6时期后取代胚根系成为玉米的主要根系，是玉米最主要的植株固定和养分获取器官。节根中BR可以“抓地”形成锥形结构来有效地支撑玉米植株直立；并且一般情况下，两层“抓地”的BR（一般着生于第6-7节）可占到节根生物量总量的50%，是玉米最主要的功能根系。摘自 Hochholdinger F. The maize root system: morphology, anatomy, and genetics[J].Handbook of maize: Its biology, 2009: 145-160.过去植物根系研究中常用的水培、砂培或纸培等方法不能显示出根系的三维构型，且无法反应出根系在土壤中的生长状况；然而传统挖掘土壤中生长的植株根系会不可避免地损伤根系完整度，在清洗过程中也会破坏根系的三维构型。故开发新的植物根系实时活体检测技术来满足无损、原位、三维的根系构型观测尤为重要！图1是 通过在土壤中生长到V6期（6片完全展开叶时期）的各玉米材料的根系重建的三维（3D）显微CT，Zmyuc4单基因突变体和Zmyuc2/4双基因突变体的气生根夹角明显大于野生型（WT），而地下根系数量和根夹角与WT无显著差异，Zmyuc2的根系角度和数目较WT均无显著差异。这些结果表明，Micro-CT技术可以在不损坏植株根系的情况下，对玉米的根系进行原位、三维的可视化。图1 CT表征玉米根系构型玉米根系构型的无损、原位、三维成像玉米根系构型动画，点击查看：https://mp.weixin.qq.com/s/UwGQRHGhhNwN-e_2Fx4ZCg岛津CT，科研好帮手inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus是一款高性能微焦点X射线CT系统，是采用岛津自行研制的微焦点X射线发生器和大型高分辨率平板检出器制造的仪器。图2 SMX-225CT FPD HR Plus微焦点X射线CT系统无论是科研院校的材料及生物研究，还是工业正在研发的复合材料（GFRP、CFRTP）和大型铝合金压铸件产品，这款仪器能够用于多种样品所需要的研究、开发和检查的实验。专家心声王海洋教授，华南农业大学文章通讯作者王海洋教授表示：根系构型不仅影响作物的抗旱性和养分利用效率，也是作物抗倒伏的关键决定因素之一。但是由于根系构型表型考察的困难，作物根系遗传基础的解析和关键调控基因的挖掘进展缓慢，极大迟缓了作物的改良。在本研究中，我们利用岛津公司的inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus对土壤中的玉米根系进行了三维可视化重建。该技术实现了对植物根系构型的无损、原位及三维化的观察和分析，弥补了传统根系表型观测方法的不足，将有助于解决根系观测的难题，从而大大加快作物根系构型遗传调控基础的研究，为作物根系的遗传改良提供有效的基因资源和技术支撑。参考文献Hochholdinger F. The maize root system: morphology, anatomy, and genetics[J]. Handbook of maize: Its biology, 2009: 145-160.本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

各省、自治区、直辖市、计划单列市及新疆生产建设兵团第三次土壤普查领导小组办公室(农业农村(农牧)厅(局、委))，北大荒农垦集团有限公司、广东省农垦总局：　　遵照《国务院关于开展第三次全国土壤普查的通知》(国发〔2022〕4号)要求，我们会同国务院第三次全国土壤普查领导小组成员单位组织编制了《第三次全国土壤普查工作方案》，现予印发。请各省(自治区、直辖市)按照工作方案要求，结合本地区实际情况，组织编制本地区的实施方案，2022年6月底前报第三次全国土壤普查领导小组办公室备案。　　国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室(代章)　　2022年2月17日第三次全国土壤普查工作方案　　根据《国务院关于开展第三次全国土壤普查的通知》(国发〔2022〕4号，以下简称《通知》)的要求，为保障第三次全国土壤普查(以下简称“土壤三普”)工作科学有序开展，制定本方案。　　一、普查目的意义　　土壤普查是查明土壤类型及分布规律，查清土壤资源数量和质量等的重要方法，普查结果可为土壤的科学分类、规划利用、改良培肥、保护管理等提供科学支撑，也可为经济社会生态建设重大政策的制定提供决策依据。　　(一)开展土壤三普是守牢耕地红线确保国家粮食安全的重要基础。随着经济社会发展，耕地占用刚性增加，要进一步落实耕地保护责任，严守耕地红线，确保国家粮食安全，需摸清耕地数量状况和质量底数。全国第二次土壤普查(以下简称“土壤二普”)距今已40年，相关数据不能全面反映当前农用地土壤质量实况，要落实藏粮于地、藏粮于技战略，守住耕地红线，需要摸清耕地质量状况。在第三次全国国土调查(以下简称“国土三调”)已摸清耕地数量的基础上，迫切需要开展土壤三普工作，实施耕地的“全面体检”。　　(二)开展土壤三普是落实高质量发展要求加快农业农村现代化的重要支撑。完整、准确、全面贯彻新发展理念，推进农业发展绿色转型和高质量发展，节约水土资源，促进农产品量丰质优，都离不开土壤肥力与健康指标数据作支撑。推动品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产，提高农产品质量和竞争力，需要详实的土壤特性指标数据作支撑。指导农户和新型农业经营主体因土种植、因土施肥、因土改土，提高农业生产效率，需要土壤养分和障碍指标数据作支撑。发展现代农业，促进农业生产经营管理信息化、精准化，需要土壤大数据作支撑。　　(三)开展土壤三普是保护环境促进生态文明建设的重要举措。随着城镇化、工业化的快速推进，大量废弃物排放直接或间接影响农用地土壤质量：农田土壤酸化面积扩大、程度增加，土壤中重金属活性增强，土壤污染趋势加重，农产品质量安全受威胁。土壤生物多样性下降、土传病害加剧，制约土壤多功能发挥。为全面掌握全国耕地、园地、林地、草地等土壤性状、耕作造林种草用地土壤适宜性，协调发挥土壤的生产、环保、生态等功能，促进“碳中和”，需开展全国土壤普查。　　(四)开展土壤三普是优化农业生产布局助力乡村产业振兴的有效途径。人多地少是我国的基本国情，需要合理利用土壤资源，发挥区域比较优势，优化农业生产布局，提高水土光热等资源利用率。推进国民经济和社会发展“十四五”规划纲要提出的优化农林牧业生产布局落实落地，因土适种、科学轮作、农牧结合，因地制宜多业发展，实现既保粮食和重要农产品有效供给、又保食物多样，促进乡村产业兴旺和农民增收致富，需要土壤普查基础数据作支撑。　　二、普查思路与目标　　以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的十九大和十九届历次全会精神，深入落实党中央、国务院关于耕地保护建设和生态文明建设的决策部署 遵循土壤普查的全面性、科学性、专业性原则，衔接已有成果，借鉴以往经验做法，坚持摸清土壤质量与完善土壤类型相结合、土壤性状普查与土壤利用调查相结合、外业调查观测与内业测试化验相结合、土壤表层采样与重点剖面采集相结合、摸清土壤障碍因素与提出改良培肥措施相结合、政府主导与专业支撑相结合，统一普查工作平台、统一技术规程、统一工作底图、统一规划布设采样点位、统一筛选测试化验专业机构、统一过程质控 按照“统一领导、部门协作、分级负责、各方参与”的组织实施方式，到2025年实现对全国耕地、园地、林地、草地等土壤的“全面体检”，摸清土壤质量家底，为守住耕地红线、保护生态环境、优化农业生产布局、推进农业高质量发展奠定坚实基础。　　三、普查对象与内容　　(一)普查对象。全国耕地、园地、林地、草地等农用地和部分未利用地的土壤。其中，林地、草地重点调查与食物生产相关的土地，未利用地重点调查与可开垦耕地资源相关的土地，如盐碱地等。　　(二)普查内容。包括土壤性状普查、土壤类型普查、土壤立地条件普查、土壤利用情况普查、土壤数据库和土壤样品库构建、土壤质量状况分析、普查成果汇交汇总等。以完善土壤分类系统与校核补充土壤类型为基础，以土壤理化性状普查为重点，更新和完善全国土壤基础数据，构建土壤数据库和样品库，开展数据整理审核、分析和成果汇总。查清不同生态条件、不同利用类型土壤质量及其退化与障碍状况，摸清特色农产品产地土壤特征、耕地后备资源土壤质量、典型区域土壤环境和生物多样性等，全面查清农用地土壤质量家底。　　1. 土壤性状普查。通过土壤样品采集和测试，普查土壤颜色、质地、有机质、酸碱度、养分情况、容重、孔隙度、重金属等土壤物理、化学指标，以及满足优势特色农产品生产的微量元素 在典型区域普查植物根系、动物活动、微生物数量、类型、分布等土壤生物学指标。　　2. 土壤类型普查。以土壤二普形成的分类成果为基础，通过实地踏勘、剖面观察等方式核实与补充完善土壤类型。同时，通过土壤剖面挖掘，重点普查1米土壤剖面中沙漏、砾石、黏磐、砂姜、白浆、碱磐层等障碍类型、分布层次等。　　3. 土壤立地条件普查。重点普查土壤野外调查采样点所在区域的地形地貌、植被类型、气候、水文地质等情况。　　4. 土壤利用情况普查。结合样点采样，重点普查基础设施条件、种植制度、耕作方式、灌排设施情况、植物生长及作物产量水平等基础信息，肥料、农药、农膜等投入品使用情况，农业经营者开展土壤培肥改良、农作物秸秆还田等做法和经验。　　5. 土壤数据库构建。建立标准化、规范化的土壤空间和属性数据库。空间数据库包括土壤类型图、土壤质量图、土壤利用适宜性评价图、地形地貌图、道路和水系图等。属性数据库包括土壤性状、土壤障碍及退化、土壤利用等指标。有条件的地方可以建立土壤数据管理中心，对数据成果进行汇总管理。　　6. 土壤样品库构建。依托科研教育单位，构建国家级和省级土壤剖面标本、土壤样品储存展示库，保存主要土壤类型样品和主要土属的土壤剖面标本和样品。有条件的市县可建立土壤样品储存库。　　7. 土壤质量状况分析。利用普查取得的土壤理化和生物性状、剖面性状和利用情况等基础数据，分析土壤质量，评价土壤利用适宜性。　　8. 普查成果汇交汇总。组织开展分级土壤普查成果汇总，包括图件成果、数据成果、文字成果和数据库成果。开展土壤质量状况、土壤改良与利用、农林牧业生产布局优化等数据成果汇总分析。开展40年来全国土壤变化趋势及原因分析，提出防止土壤退化的措施建议。开展黑土耕地退化、耕地土壤盐碱和酸化等专题评价，提出治理修复对策。　　四、普查技术路线与方法　　以土壤二普、国土三调、全国农用地土壤污染状况详查、农业普查、耕地质量调查评价、全国森林资源清查固定样地体系等工作形成的相关成果为基础，以遥感技术、地理信息系统、全球定位系统、模型模拟技术、现代化验分析技术等为科技支撑，统筹现有工作平台、系统等资源，建立土壤三普统一工作平台，实现普查工作全程智能化管理 统一技术规程，实现标准化、规范化操作 以土壤二普土壤图、地形图、国土三调土地利用现状图、全国农用地土壤污染状况详查点位图等为基础，编制土壤三普统一工作底图 根据土壤类型、地形地貌、土地利用现状类型等，参考全国农用地土壤污染状况详查点位、全国森林资源清查固定样地等在工作底图上统一规划布设外业调查采样点位 按照检测资质、基础条件、检测能力等，全国统一筛选测试化验专业机构，规范建立测试指标与方法 通过“一点一码”跟踪管理，构建涵盖普查全过程统一质控体系 依托土壤三普工作平台，国家级和省级分别开展数据分析和成果汇总 实现土壤三普标准化、专业化、智能化，科学、规范、高效推进普查工作。　　1. 构建平台。利用遥感、地理信息和全球定位技术、模型模拟技术和空间可视化技术等，统一构建土壤三普工作平台，构建任务分发、质量控制、进度把控等工作管理模块，样点样品、指标阈值等数据储存模块，数据分类分析汇总模块等。　　2. 制作底图。利用土壤二普土壤图、地形图，国土三调土地利用现状图、最新行政区划图等资料，统一制作满足不同层级使用的土壤三普工作底图。　　3. 布设样点。在土壤普查工作底图上，根据地形地貌、土壤类型、土地利用现状类型等划分差异化样点区域，参考全国农用地污染状况详查布点、全国森林资源清查固定样地等，在样点区域上采用“网格法”布设土壤外业调查采样点 根据主要土壤土种(土属)的典型区域布设剖面样点。与其他已完成的各专项调查工作衔接，确保相关调查采样点的同一性。样点样品实行“一点一码”，作为外业调查采样、内业测试化验等普查工作唯一信息溯源码。　　4. 调查采样。省级统一组织开展外业调查与采样。根据统一布设的样点和调查任务，按照统一的采样标准，确定具体采样点位，调查立地条件与土壤利用信息，采集表层土壤样品、典型代表剖面样等。表层土壤样品按照“S”型或梅花型等方法混合取样，剖面样品采取整段采集或分层取样。　　5. 测试化验。以国家标准、行业标准和现代化验分析技术为基础，规范确定土壤三普统一的样品制备和测试化验方法。其中，重金属指标的测试方法与全国农用地土壤污染状况详查相衔接一致。开展标准化前处理，进行土壤样品的物理、化学等指标批量化测试。充分衔接已有专项调查数据，相同点位已有化验结果满足土壤三普要求的，不再重复测试相应指标。选择典型区域，利用土壤蚯蚓、线虫等动物形态学鉴定方法和高通量测序技术等，进行土壤生物指标测试。　　6. 数据汇总。按照全国统一的数据库标准，建立分级的数据库。以省份为单位，采用内外业一体化数据采集建库机制和移动互联网技术，进行数据汇总，形成集空间、属性、文档、图件、影像等信息于一体的土壤三普数据库。　　7. 质量校核。统一技术规程，采用土壤三普工作平台开展全程管控，建立国家和地方抽查复核和专家评估制度。外业调查采样实行“电子围栏”航迹管理，样点样品编码溯源 测试化验质量控制采用平行样、盲样、标样、飞行检查等手段，化验数据分级审核 数据审核采用设定指标阈值进行质控，阶段成果分段验收。　　8. 成果汇总。采用现代统计方法等，对土壤性状、土壤退化与障碍、土壤利用等数据进行分析 利用数字土壤模型等方法进行数字制图，进行成果凝练与总结。　　五、普查主要成果　　(一)数据成果。形成全国土壤类型、土壤理化和典型区域生物性状指标数据清单，形成土壤退化与障碍数据，特色农产品区域、盐碱地调查等专题调查土壤数据，适宜于不同土地利用类型的土壤面积数据等。　　(二)数字化图件成果。形成分类普查成果图件，主要包括全国土壤类型图，土壤养分图，土壤质量图，耕地盐碱、酸化等退化土壤分布图，土壤利用适宜性分布图，特色农产品生产区域土壤专题调查图等。　　(三)文字成果。形成各类文字报告，主要包括土壤三普工作报告、技术报告，全国土壤利用适宜性(适宜于耕地、园地、林地和草地利用)评价报告，全国耕地、园地、林地、草地质量报告，东北黑土地、盐碱地、酸化耕地等改良利用、特色农产品区域土壤特征等专项报告。　　(四)数据库成果。形成集土壤普查数据、图件和文字等国家级、省级土壤三普数据库，主要包括土壤性状数据库、土壤退化与障碍数据库、土壤利用等专题数据库。　　(五)样品库成果。形成标准化、智能化的国家级和省级土壤样品库、典型土壤剖面标本库。　　六、普查组织实施　　(一)组织方式　　土壤普查是一项重要的国情国力调查，涉及范围广、参与部门多、工作任务重、技术要求高。土壤三普工作按照“统一领导、部门协作、分级负责、各方参与”的方式组织实施。国家层面成立国务院第三次全国土壤普查领导小组，负责统一领导，协调落实相关措施，督促普查工作按进度推进。领导小组下设办公室(挂靠农业农村部)，负责组织落实普查相关工作，定期向领导小组报告普查进展 负责组织制定土壤三普工作方案、技术规程、技术标准等 负责组织全国普查的技术指导、省级普查技术培训和省级普查质量抽查 负责组织建立土壤三普工作平台、数据库，汇总提交普查报告等。　　各省(自治区、直辖市)成立省级人民政府第三次土壤普查领导小组(下设办公室)，负责本省(自治区、直辖市)土壤普查工作的组织实施，开展以县为单位的普查。依据本工作方案和土壤三普技术规程，结合本省份实际，编制土壤普查实施方案，明确组织方式、队伍组建、技术培训、进度安排等，报国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室备案后实施。各省(自治区、直辖市)土壤三普领导小组办公室具体负责本地区土壤普查工作落实、质量督查和成果验收等。　　(二)进度安排　　2022年启动土壤三普工作，开展普查试点 2023—2024年全面铺开普查 2025年进行成果汇总、验收、总结。“十四五”期间全部完成普查工作，形成普查成果报国务院。　　1. 2022年开展土壤三普试点工作　　出台普查通知，建立组织机构，全面动员部署，印发工作方案和技术规程，构建普查工作平台，校核完善土壤二普形成的土壤分类图，完善普查底图，完成外业采样点位布设。在31个省(自治区、直辖市)的80个以上县开展试点，验证和完善土壤三普技术路线、方法及技术规程，健全工作机制，培训技术队伍。启动并完成盐碱地普查工作。　　(1)动员部署。贯彻落实《通知》要求，以国务院第三次全国土壤普查领导小组名义召开电视电话会议动员部署，印发工作方案，正式启动土壤三普工作。　　(2)选定试点县。在全国31个省(自治区、直辖市)的80个以上县开展试点，验证和完善土壤三普技术路线、方法及技术规程，健全工作机制，培训技术队伍。推动全国盐碱地普查优先开展并于年底前完成。　　(3)开展试点培训。各省(自治区、直辖市)组建省级土壤三普技术专家组和外业调查采样专业队伍，并组织开展技术培训、业务练兵、质量控制等。　　(4)做好试点工作。按照普查工作内容、技术路线、技术规程、技术方法、工作手册等要求，完成各个环节试点任务。　　(5)完善工作机制。总结试点工作经验，完善土壤三普技术规程、工作平台等，强化组织保障，压实各方责任，落实普查条件，加强宣传动员。　　2. 2023—2024年全面开展土壤三普工作　　开展多层级技术实训指导，分时段完成外业调查采样和内业测试化验，强化质量控制，开展土壤普查数据库与样品库建设，形成阶段性成果。　　(1)开展技术实训指导。组织普查技术专家对土壤三普工作平台应用、调查采样、测试化验、数据汇总等，分级分类分层次开展技术实训指导、质量控制等。　　(2)组织外业调查采样。各省份组织专业队伍，依靠县级支持，依据统一布设样点，严格按照相关技术规范在农闲空档期开展外业实地调查和采样，实时在线填报相关信息，按相关规范科学储运、分发样品至测试单位和存储单位。2024年11月底前完成全部外业调查采样工作。　　(3)组织内业测试化验。测试化验机构按照统一检测标准、检测方法，开展样品测试化验，实时在线填报测试结果。2024年底前完成全部内业测试化验任务。　　(4)组织抽查校核。根据工作进展，国家级和省级技术专家组分别开展外业调查采样、内业测试化验等核心环节的抽查校核工作，并根据抽查校核结果开展补充完善工作。　　3. 2025年形成土壤三普成果　　国家级和省级组织开展土壤基础数据、土壤剖面调查数据和标本、土壤利用数据的审核、汇总与分析。绘制专业图件，撰写普查报告，形成数据、文字、图件、数据库、样品库等普查成果并与有关部门等共享。完成全国耕地质量报告和土壤利用适宜性评价报告，以及黑土地、盐碱地、酸化耕地改良利用等专项报告，全面总结普查工作。2025年上半年，完成普查成果整理、数据审核，汇总形成第三次全国土壤普查基本数据 下半年，建成土壤普查数据库与样品库，完成普查成果验收、汇交与总结，形成全国耕地质量报告和土壤利用适宜性评价报告。　　七、普查保障措施　　(一)组织保障。全国土壤普查在国务院第三次全国土壤普查领导小组统一领导和普查领导小组办公室具体组织推进下有序开展。领导小组成员单位要各司其职、各负其责、通力协作、密切配合，加强技术指导、信息共享、质量控制、经费物资保障等工作。各省级人民政府是本地区土壤普查工作的责任主体，要加强组织领导、系统谋划、统筹推进，确保高质量完成普查任务。地方各级人民政府要成立相应的普查领导小组及办公室，负责本地区普查工作的组织和实施。　　(二)技术保障。国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室加强技术规程制定、技术培训、技术指导，以及相关技术队伍体系组建等技术保障工作。成立专家咨询指导组和技术工作组，在领导小组和办公室领导下，负责土壤普查相关基础理论、技术原理，以及重大技术疑难问题的咨询、指导与技术把关等。各省(自治区、直辖市)组建省级技术专家组，并组建由省级技术专家组和各级基层技术推广机构参与的专业队伍体系，承担本区域以县级为单位的外业调查和采样等工作。　　(三)经费保障。土壤普查经费由中央财政和地方财政按承担的工作任务分担。中央负责全国技术规程制定、平台系统构建、工作底图制作、样点规划布设等 负责国家级层面的技术培训、专家指导服务、内业测试化验结果抽查校核、数据分析和成果汇总等。地方负责本区域的外业调查采样、内业测试化验、技术培训、专家指导服务、数据分析、成果汇总和数据库样品库建设等。地方各级人民政府要根据工作进度安排，将经费纳入相应年度预算予以保障，并加强监督审计。各地可按规定统筹现有资金渠道支持土壤普查相关工作。　　(四)宣传引导。通过报纸、电视、广播、网络等媒体和自媒体等渠道，大力宣传土壤普查对耕地保护和建设，促进农产品质量安全，推进农业高质量发展，支撑“藏粮于地”战略实施，夯实国家粮食安全基础，促进乡村振兴，推进生态文明建设，实现“碳中和”目标的重要意义，提高全社会对土壤三普工作重要性的认识。认真做好舆情引导，积极回应社会关切的热点问题，营造良好的外部环境。　　(五)安全保障。严格执行国家信息安全制度，建立并落实普查工作保密责任制，确保普查信息安全。　　国务院将开展第三次全国土壤普查 附仪器配置清单

当下CT系统多专注于三维成像，随着原位实验需求与日俱增，静态3D结果已无法满足科研和工业需求。TESCAN显微CT不仅可实现多尺度的高分辨（亚微米）、高通量三维成像，也可进行长时间连续扫描（几百小时）以及快速“4D”动态成像。由仪器信息网主办的第二届无损检测技术进展与应用网络会议将于2023年9月26-27日召开。会议期间，TESCAN资深应用工程师袁明春将分享报告《TESCAN Micro-CT系统及原位动态4D应用介绍》，展示如何使用动态CT对原本无法观测的连续变化或只能模拟仿真的实验实现实时观测。欢迎大家报名听会，在线交流。附：参会指南为推动我国无损检测技术发展和行业交流，促进新理论、新方法、新技术的推广与应用，仪器信息网定于2023年9月26-27日组织召开第二届无损检测技术进展与应用网络会议，会议设置四大专场，邀请领域内科研、应用等专家老师围绕无损检测理论研究、技术开发、仪器研制、相关应用等展开研讨。1、进入第二届无损检测技术进展与应用网络会议官网（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ndt2023/）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、报名开放时间为即日起至2023年9月25日。3、会议召开前一周进行报名审核，审核通过后将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人：高老师（电话：010-51654077-8285 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）6、赞助联系人：周老师（电话：010-51654077-8120 邮箱：zhouhh@instrument.com.cn）

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。