SoilLab土壤呼吸實驗測量系統(tǒng)應用于干旱區(qū)土壤研究

     SoilLab多通道實驗室土壤呼吸實驗測量系統(tǒng)由土壤呼吸測量室、氣流抽樣控制系統(tǒng)、CA-10氣體分析儀等組成，用于多通道實驗室土壤呼吸、土壤動物呼吸、根系呼吸、土壤微生物活性評估、地表生物結皮光合呼吸、土壤污染呼吸響應、土壤種子庫活力評估等測量研究分析，適用于各類土壤包括耕地、旱地土壤、濕地土壤、工業(yè)污染土壤、固廢等的呼吸測量和Microcosm-test（微生態(tài)實驗模擬觀測），還可進行土壤不同干擾條件下（如水分、養(yǎng)分、污染、溫度等）的呼吸動態(tài)。

SoilLab系統(tǒng)主要功能特點如下：

1.模塊式配置，可根據(jù)實驗要求靈活配置、擴展，如配置4通道、8通道、16通道乃至24通道測量系統(tǒng)，或組配用于土壤、凋落物、植物、昆蟲、土壤動物、甚至嚙齒類動物的呼吸等；

2.高精度氧氣分析儀和CO2分析儀，還可選配O2分析儀、甲烷分析儀、水汽分析儀等；

3.根據(jù)需求可選配便攜式測量系統(tǒng)，分析儀、氣體抽樣系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集器等都集成在一個便攜箱內，便于野外原位測量土壤呼吸等；

4.可根據(jù)實驗需求選配不同類型的土壤呼吸室或微生態(tài)模擬室（Microcosm chamber），或與FytoScope植物生長室組合，以觀測不同實驗控制模擬條件下土壤呼吸、群落光合呼吸、土壤微生物活性等；

5.可根據(jù)SIR底物誘導呼吸法（ISO 14240-1 Soil quality – Determin

應用案例：干旱地區(qū)土壤生物結皮與土壤地化循環(huán)

旱地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤養(yǎng)分和有機碳（C）的循環(huán)通常是由被稱為生物土壤結皮（biocrusts）的土壤表面群落介導的，這些生物結皮在土壤頂部約0–2厘米處循環(huán)C和養(yǎng)分。然而，尚不清楚生物結皮在多大程度上影響了深層地下礦質土壤中的土壤肥力和生物地質化學循環(huán)（biogeochemical cycles）。人們猜測，土壤滲漏液中的溶質從生物結皮轉移到更深的土壤層，可能是生物結皮肥力物質向下轉移到礦質土壤中更深的微生物群落和植物根系的主要機制之一。美國德克薩斯大學生物科學學院（Biological Sciences, University of Texas）的Kristina E. Young等，研究了生物結皮滲漏液在促進地下營養(yǎng)和可溶性碳庫以及地下微生物循環(huán)中的作用。研究結果發(fā)表在2022年1月的《Geoderma》上。

Kristina等收集了處于三個演替階段的生物結皮，并在多個土壤深度采集原狀土樣本，進行培養(yǎng)后使用SoilLab土壤呼吸測量系統(tǒng)測量土壤樣本的呼吸速率，用于評估土壤微生物的生物量和其活性。同時收集滲漏液，測量每個演替階段的養(yǎng)分和有機C濃度以及代謝物組成。研究發(fā)現(xiàn)，生物結皮和地下礦質土壤之間的養(yǎng)分和C連通性程度取決于生物結皮演替階段和其養(yǎng)分元素，生物結皮演替階段對礦質土壤CO2通量的影響可能與長期資源積累有關。在較長的時間段和后期演替階段，可以通過對養(yǎng)分的可利用性和CO2通量的反饋，來評估旱地土壤的生物地質化學循環(huán)狀況。

ation of soil microbial biomass, Part 1: Substrate-induced respiration method），評估測定土壤微生物生物量；

6.可選配EasyChem全自動離子分析儀，勇于分析土壤營養(yǎng)與土壤呼吸的關系等。

應用案例：干旱區(qū)土壤水分與營養(yǎng)對C循環(huán)的影響

《ECOLOGY》2022年3月1日刊登了美國猶他州立大學荒地資源系和猶他州洛根生態(tài)中心（Department of Wildland Resources, Utah State University and the Ecology Center, Logan, UT, USA）的Ryan T. Choi等的論文，Ryan T. Choi認為目前人們對于干旱地區(qū)土壤碳循環(huán)過程中土壤水分、土壤C、N、P之間的相互作用的理解還明顯不足，于是展開了研究。Ryan把來自科羅拉多高原的旱地生態(tài)系統(tǒng)的土壤進行不同水分含量處理，和施加不同C肥（葡萄糖）、氮肥、磷肥的處理，使用SoilLab土壤呼吸測量系統(tǒng)測量土壤的呼吸速率。研究發(fā)現(xiàn)，雖然水、C 和 N 都可以通過一系列復雜作用影響土壤的碳循環(huán)，但單獨的水處理對土壤生物的呼吸影響極小，而水 + C的處理會導致土壤碳循環(huán)顯著增加，這表明水處理和C處理在一定程度上的功能共限作用（co-limitation）。單獨添加氮不會導致土壤碳循環(huán)發(fā)生變化，但是當?shù)c水和碳一起添加時，相對于不加氮（只添加水和碳），氮大大增加了土壤碳循環(huán)速率。磷添加對碳循環(huán)沒有影響。結果表明資源之間的相互作用令人驚訝，這有助于我們理解生態(tài)學中的關鍵理論，比如瞬時極大值假說（Transient Maxima Hypothesis），支持多資源處理比單獨水分處理能夠更好地解釋旱地脈沖動態(tài)C循環(huán)（pulse-dynamic C cycling）這一現(xiàn)象。

參考文獻

Ryan T. Choi, et al. 2022. Multiple resource limitation of dryland soil microbial carbon cycling on the Colorado Plateau, Ecology ( IF 5.499 ) Pub Date : 2022-03-01 , DOI: 10.1002/ecy.3671

Kristina E. Young, et al. 2022. Vertical movement of soluble carbon and nutrients from biocrusts to subsurface mineral soils, Geoderma 405 (2022) 115495