在全球变化背景下，大气氮沉降持续增加。氮，既是植物生长的重要养分，也可能悄然改变地下生态系统的运行方式。在土壤碳循环中，丛枝菌根真菌（AMF）长期被认为是连接植物与土壤的重要“桥梁”。然而，它们自身的呼吸作用——尤其是菌丝呼吸，在多大程度上参与土壤碳释放？又会如何响应不断增加的氮输入？一直缺乏直接证据。基于此，来自中国科学院地理科学与资源研究所牛书丽老师团队在青藏高原高山草甸开展了长期田间实验，研究了氮添加对AMF菌丝呼吸作用的影响。其相关研究刊发在《Functional Ecology》。该团队通过微孔网格排除法，成功分离并定量了AMF菌丝的呼吸作用，揭示了AMF菌丝呼吸对氮添加的阈值效应，明确了氮添加如何在超过一定阈值后显著抑制AMF的呼吸作用，从而为进一步理解氮沉降对草甸生态系统碳排放的潜在影响提供了科学依据。 图1.施氮样地的试验设计。研究方法 研究在四川若尔盖高寒草甸设置了6 个氮添加水平（0、2、4、8、16、32 g N·m-²·year-¹），模拟从当前背景到未来潜在高氮情景。通过微孔筛网排除法，研究人员将：土壤总呼吸异养呼吸AMF 菌丝呼吸进行分离与定量，并同步监测植物群落、土壤理化性质及 AMF 群落结构。为避免装置扰动带来的误差，所有菌丝呼吸测量均在装置安装 2 年后 才正式开展，确保数据稳定可靠。2022年5月至9月生...
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2026
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研究背景：岩石风化如何成为气候救星？为应对日趋严峻的全球气候危机，除减少碳排放外，能够主动清除大气CO₂的“负排放技术”已成为迫切需求。其中，“增强岩石风化”作为一种通过施用特定岩石粉末以加速天然固碳过程的地球工程技术，近年来受到广泛关注。过往的研究多聚焦于农田系统，证实了该技术在固碳与改善土壤肥力方面的双重效益。然而，作为地球碳汇体系的重要组成部分，森林生态系统中有机碳储存和树木生长的响应研究相对较少。实际上，森林碳汇不仅来自土壤碳库，还与植被生长及系统级碳循环过程密切相关。在此背景下，中国科学院沈阳应用生态研究所团队在《Forest Ecology and Management》发表了最新研究成果。基于为期两年的落叶松人工林实地试验，研究者通过施用硅灰石，追踪了土壤呼吸、无机碳与有机碳变化以及树木生长等关键过程，系统揭示了增强岩石风化在森林生态系统中的固碳机制。研究方法：实地添加硅灰石，两年追踪碳足迹实验设计：研究团队在长白山西坡一处20年树龄的落叶林种植园，随机分布12个样地（每个30 m×30 m）。相邻样地之间保持至少20 m的缓冲区，2022年7月31日施用硅灰石，设3个处理水平，每个组4个重复：对照组：不添加硅灰石；低剂量组：5吨/公顷；高剂量组：10吨/公顷；监测指标：土壤CO₂通量、土壤有机碳 / 无机碳变化、树木生物量、凋落物和细根的生长情况等指标；土...
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在全球碳循环的宏大网络中，草原是沉默却关键的“碳仓”。它覆盖了地球陆地面积的三分之一，储存着约34%的陆地有机碳，对维持气候稳定、生态平衡和生物多样性具有不可替代的作用。然而，随着放牧压力的不断增加，这一“碳仓”正面临被重新塑造的风险。在我国北方地区，放牧是草原利用的主要方式。适度放牧可以促进牧草更新、提高土壤养分循环效率，被视为维持草原生态系统活力的重要手段。但另一方面，过度放牧会导致植被退化、土壤板结、碳储量下降，甚至触发荒漠化过程。最近，一项发表在《Journal of Environmental Management》上的研究，以内蒙古的希拉穆仁草原为对象，通过长期的野外实验，深入揭示了不同放牧强度如何像一只“无形的手”，影响着地上的植被和地下的碳循环。 图1.研究框架研究方法：一场持续六年的放牧强度实验实验设计：从2018年起至采样年份，每年5月1日至10月31日进行连续放牧。CK（对照组）：完全不放牧，让草地自然恢复；LG（轻度放牧）：每公顷每月1.5只羊；MG（中度放牧）：每公顷每月3.0只羊；HG（重度放牧）：每公顷每月4.5只羊；采样区设置：每个放牧强度样地选择九个采样点，设置0.5 m × 0.5 m的样方测定植被盖度；监测方法：采集不同深度（0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm）的土壤样本，分析土壤容重、孔隙度、含水量、土壤酶活性及氮、...
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研究背景：从餐桌到碳循环，牡蛎的双重身份气候变化与海洋酸化正成为人类面临的重大挑战。作为全球海洋养殖的主力军，牡蛎、贻贝和蛤等双壳贝类，不仅为人类提供了优质蛋白，也减少了对耕地和淡水资源的依赖。以牡蛎为例，它在碳收支问题上的角色一直颇具争议：一方面，牡蛎壳能长期储存碳，被誉为“蓝色碳库”；另一方面，牡蛎壳钙化过程中会释放CO₂，可能加剧酸化。 图1.研究地点和围格系统为什么是牡蛎？牡蛎不仅是全球海水养殖的重要品种，还能通过滤食作用改变水体生态过程：它们会过滤海水中的浮游植物，促进有机碳的形成与沉降；在生长过程中，牡蛎贝壳和组织能储存碳元素；这种“生物泵”效应可降低表层海水中CO₂的分压，增强大气–海水界面的CO₂吸收潜力，从而在一定程度上缓解局部海水酸化。过去，人们争论：牡蛎养殖到底是碳汇还是碳源？答案直到最近才更加清晰。 图2.牡蛎养殖生态系统环境参数的时间变化规律最新发现：牡蛎养殖是碳去除热点2025年9月，《PNAS》刊发了中国科研团队的重要研究成果：牡蛎养殖驱动的有机碳生产和沉降，封存的碳是牡蛎壳中碳的2.39倍；养殖场整体表现为净碳汇，同时提高了海水pH，有助于缓解海洋酸化；牡蛎养殖兼具粮食安全与气候减缓的双重价值，堪称可规模化推广的自然解决方案（Nature-based Solution）。此项研究成果不仅为终结贝类碳汇争议提供科学依据，更为推动养殖贝类纳入蓝碳框架及全...
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研究背景：被忽视的“冬季脉冲”释放一氧化二氮（N2O）作为一种高效温室气体，其单位质量对全球变暖的影响是二氧化碳的近300倍。特别是在寒冷草原地区，每年春季的“冻融期”会爆发剧烈的N2O“热时刻”，而这些短暂却强烈的排放事件，往往被全球温室气体模型忽略。研究目标：揭秘雪下土壤N2O的爆发机制中国科学院植物研究所的研究团队，首次结合“原位高频自动通量监测”与“区域土壤柱模拟实验”，系统揭示了加深的冬季积雪如何显著放大草地土壤N2O排放，并进一步明确了水分与微生物联动机制在这一过程中的核心作用。图1. 研究区概况实验一：原位自动监测，捕捉全年N2O变化趋势地点：内蒙古草原生态系统研究站（IMGERS）方法：在天然草地中布设雪围栏制造“深雪处理”，并使用SF-3500系列多通道土壤气体通量测量系统（北京理加联合科技有限公司），配合高精度激光光腔分析仪，实现全年不间断、每日高频率N2O通量监测。亮点数据：深雪下冻融期内最大N2O通量高达252μgNm⁻² h⁻¹，是自然雪层的近9倍；短短46天的冻融期贡献了全年的57%通量。实验二：12地土壤柱，揭示区域差异与机制区域：覆盖干旱、典型、湿润草甸草原，横跨1500公里方法设计：每个站点采集天然土壤柱，维持原始结构不扰动；设置4种模拟雪深处理（0、8、16、28cm），以冰替代雪后融化再冻融，重建真实的土壤温度与水分变化；用...
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2025
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草原“微呼吸”的秘密近年来，全球变暖与温室气体排放问题引发了社会广泛关注。相比家喻户晓的二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4），一氧化二氮（N2O）这个“沉默杀手”常常被忽视。其实，它的温室效应是 CO₂的近300倍！而土壤，尤其是草原生态系统中的土壤，是N2O排放的关键源头。那么，自然界中的水和氮如何共同作用，影响N₂O的释放？这正是本文关注的焦点。 研究背景草原土壤中的N2O释放机制依然模糊温带草原在全球陆地生态系统中占据重要地位。由于人类活动增强，氮沉降和气候变化正在改变草原的养分与水分格局，但我们对这些变化如何影响土壤 N2O 排放的理解仍不充分。为此，研究团队在内蒙古典型草原区开展了一项连续三年的现场实验，通过控制氮添加、水分添加以及两者联合作用，深入剖析水氮互作对N2O释放的驱动机制。 图1. 2020年不同月份氮和水添加条件下土壤N2O通量的变化。处理：对照（CK）、氮添加（N4）、水添加（W1）、氮水结合（W1N4）。 本研究中土壤N2O通量使用激光气体分析仪与LICA SF-3000多通道自动土壤通量测量系统联合进行长期观测。该系统配备自动开闭呼吸室和多通道切换器，支持无人值守连续监测，助力科研人员精准捕捉N2O日变化与季节动态。此外，土壤水分、温度等环境因子通过连接SR-21测量舱的探头实时监测，确保数据的高精度与一致性。 图2. 2020年土壤温度和土壤湿度影响...
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当我们谈到气候变化时，总会关注北极冰川、碳达峰、绿色能源……但你是否知道，一片荒漠草原的土壤，也在悄然影响着全球碳循环？近期，内蒙古农业大学草地资源团队在《植物生态学报》发表研究成果，揭示了荒漠草原土壤在不同“冻融阶段”下，对气候变暖和氮沉降的响应机制。图1. 土壤不同冻融阶段对应的平均气温、降水量、土壤温度和含水量。A,平均气温和降水量。B, 0–10cm深度的土壤温度。C, 0–10cm深度的土壤含水量。D,不同处理下的土壤冻融阶段。黑色垂直线区分生长季(Gs)和非生长季节(Ngs), 灰色垂直虚线之间的区域是冬季冻结期(Sfw), 黑色垂直虚线之间的区域是秋季冻结期(Saf); Sst, 春季解冻期。CK, 对照; N, 氮添加; W, 增温; W+N, 增温+氮添加。Freezing, 秋-冬季冻结; Frozen, 冬季冻结; Thawed, 融化; Thawing, 冬-春季解冻。图2. 不同处理下土壤CH4全年和季节性累积吸收通量以及季节性吸收通量对全年通量的相对贡献。A, 土壤CH4累积吸收通量(平均值±标准误)。B, 土壤CH4季节性吸收通量对年吸收通量的相对贡献。CK, 对照；N, 氮添加；W, 增温；W+N, 增温+氮添加。Gs、Saf、Sfw和Sst分别指生长季、秋季冻结期、冬季冻结期和春季解冻期。不同小写字母表示同一时期不同处理间差异显著(p ...
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森林约占全球土壤碳库的70%，是调节大气CO2浓度的关键因素。湿地作为陆地和水生系统的过渡区，通常地下水位接近地表。全球变暖导致北方低地森林被湿地取代，造成景观破碎化，并可能改变碳通量。土壤CO2通量占大气碳的20-38%，其主要来源是土壤呼吸，包括自养和异养呼吸。异养呼吸受温度、湿度和溶解有机物（DOM）影响。低分子量化合物（LMW）更易降解，促进微生物活动和土壤呼吸。解冻期雨雪事件可将DOM输送至湿地，影响土壤CO2通量。本研究假设，解冻期森林湿地集水区的土壤CO2通量受DOM运动的影响，目标是分析CO2通量变化，确定DOM的影响， 并探索微生物在其中的作用。图们江位于中国、朝鲜和俄罗斯的交界处，最终流入日本海，地处中高纬度地区，范围为北纬41.99°到44.51°（图1(a)）。布尔哈通河是图们江的重要支流，其上游流域面积为1560平方公里。该流域以山地森林为主，森林、农田和湿地的覆盖率分别为81.7%、12.0%和2.0%（图1(b)）。主要植被为蒙古栎、白桦、红松和苔草，分别分布在混交林和湿地中。土壤类型包括壤土、粉质黏壤土和黏土，深度分别为0–11、11–34和34–64厘米。水东森林湿地流域（SFWC）是布尔哈通河流域的一个子流域，面积为0.98平方公里，其中森林、农田和湿地面积比例分别为93.1%、0.7%和2.2%。此外，高地森林汇聚...
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2024
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高纬度苔原和针叶林、中纬度阔叶林和草原、高山和 高原地区普遍存在季节性、昼夜性甚至持续数小时的冻融循环。北半球近55%的陆地面积经历季节性冻融，土壤冻融循环持续时间从几天到150天不等。频繁的冻融循环改变了土壤微生物群落结构和代谢，加速土壤有机质的分解，并以温室气体（如CO2、CH4和N2O）或溶解有机碳（DOC）的形式排放。这些过程已成为生态学、冻土学和生物地球化学研究的重点。冻融循环对地表土壤CO2和CH4通量的影响备受关注。一项研究发现，积雪对冬季土壤呼吸的影响是短暂的，厚度变化对CO2通量影响小。了解活动层过程对多年冻土区土壤CO2和CH4动态的响应和反馈至关重要。冻融循环频率和持续时间对高寒地区土壤碳通量具有重要调控作用。不同生态系统在融化期具有较高的CO2和CH4通量，研究表明，在近地表土壤冻结期间CO2通量达到峰值，随后显著下降。春季融化期（20-30天）的甲烷通量占全年总量的11%。本研究在内蒙古自治区大兴安岭生态系统国家野外观测研究站（NFORS-DXAE）进行。该地区具有典型的大陆性季风半干旱气候，多年平均气温为-4.4°C，年蒸发潜力800-1200毫米，年降水量450-550毫米，其中60%集中在7月和8月，降雪期为9月至次年5月，平均降雪厚度约30厘米。实验地块位于海拔820米的北坡落叶松林，主要乔木为兴安落叶松和白桦，平均胸高10 c...
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当今社会，人们越来越关注气候变化和环境保护，而农业生产对这些问题有着重要的影响。GVP系统（Greenhouse Vegetable Production System）作为一种新型的蔬菜生长系统，被认为是减少化肥使用、提高农作物产量、减少温室气体排放的有效途径。那么，在GVP系统下蔬菜生长过程中产生的一氧化二氮（N2O）的排放量是怎样的呢？对环境又会造成什么影响呢?下面这篇相关论文，一起来探讨下。中国北方寿光设施蔬菜生产系统高土壤氧化亚氮排放中国的设施蔬菜生产（GVP）系统正在迅速发展，其面积已超过4百万公顷，占全球的80%以上。山东省是中国蔬菜主产区，其中寿光地区被誉为“中国设施蔬菜之乡”， GVP面积超过当地土地面积的四分之一（图1b）。为了实现产量及利润的最大化， GVP系统通常过量灌水和施肥，年灌水量约2000mm，年氮肥施用量通常在2000 kg N ha-1以上，是露天菜地的2～5倍，谷类作物的4～5倍。大量的灌水和施肥能够促进硝化和反硝化作用的发生，有利于土壤氧化亚氮（N2O）的释放。已有一些研究关注到GVP系统中N2O的排放，发现常规施肥条件下N2O的年排放量在3.9～63 kg N ha-1yr-1之间。这种差异一方面反映了GVP系统中N2O排放的空间异质性，另一方面也反映了对于频繁灌溉的GVP系统，低频率采样可能带来的不确定性。此外，先前多数研究只关注了作物的...
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