在地球的水循环中，土壤水就像“中枢神经”，连接着大气、植被和水文过程。气候变化加剧干旱，土壤缺水成了生态系统的“紧箍咒”。在喀斯特山区，浅薄的土层和复杂的地貌，让水分变化更为“变幻莫测”，这给植被恢复和水资源管理带来巨大挑战。那么，坡地上的土壤水分到底是谁在操控？是天上的雨，还是地上的植物？01 研究背景：喀斯特——天然的水文实验室喀斯特地区土层浅薄、裂隙发育，是研究复杂坡地水文过程的理想场所。已有研究关注过地形和土壤厚度等因素，但降雨特征与植被类型如何共同作用于土壤水分和产流机制，一直没有明确答案。（图1.（a）研究区和（b）中国西南部贵州省关岭喀斯特生态系统观测研究站观测点的位置。（c）花生、花椒和弃耕地土壤水分传感器和土壤水分同位素采样点示意图。红色数字表示土壤水分传感器的安装位置，蓝色数字表示土壤水同位素样品的采集点。）02 实验设计：同位素追踪水的“身份证”研究团队在贵州关岭喀斯特生态系统观测站，选取了同一坡面上的三个样地：· 花生地（PN）—— 高覆盖度农田· 花椒地（ZB）—— 乔木型经济林· 弃耕地（AL）—— 裸露度高、植被稀疏通过连续两年的观测，团队监测了土壤水分含量、稳定同位素（δ²H、δ¹⁸O）组成以及地表径流。同位素就像水的“指纹”，帮助我们分辨径流是来自新下的雨，还是土壤里存的“旧水”。样品水分提取采用了...
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2025
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研究单位：西北农林科技大学试验地点：陕西杨凌 · 关中平原研究周期：2022–2024冬小麦生长季图1. 中国关中平原研究区（a）、两种冬小麦种植模式（b）及2022-2024年日降水量、平均气温和相对湿度（c）。以第一年7月至次年7月为一年。FP，粗播；RP，沟垄膜播。在关中平原这样的半湿润地区，冬小麦种植面临着“雨水来了却留不住、水一蒸发就白费”的难题。传统的平作（FP）方式，不仅易失水，想要提高产量也常常遇到瓶颈。为此，研究人员尝试了一种更节水的方式——垄沟覆膜种植（RP）：在田里起垄，沟里播种，再覆盖地膜。这种方法在西北干旱区已广泛使用，但在降雨稍多的关中，是否也同样适用？水分利用是否更高效？这是本研究要回答的问题。研究方法：科学追踪水的“去与留”为了揭示RP到底好在哪，研究团队连续两年在田间开展试验，采用随机区组设计对比RP与FP两种种植方式的差异。他们利用δ²H和δ¹⁸O稳定同位素技术，像给水分贴上“身份证”，追踪水从“下雨”到“被小麦吸收”的全过程。实验中，研究人员采集并分析了多个来源的水样，包括：· 降雨水样· 不同深度土壤水样· 小麦茎秆内水样土壤和茎秆样品在-15℃冷冻保存直至水分提取。采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联合科技有限公司）从土壤和茎秆样品中提取水分，提取率约为99.0%，...
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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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在中国海沿岸的红树林中，有一种名叫桐花树 (Aegiceras corniculatum) 的植物，静静地记录着环境的蛛丝马迹。近日，广东海洋大学与中科院广州地化所、加州理工学院等单位合作，结合叶蜡正构烷烃和脂肪酸的δ2H分析及环境参数监测，首次构建了盐度-代谢调控-同位素分馏的关联模型，不仅修正了红树林同位素分馏理论模型，还为重建热带沿海古环境提供了全新视角。图1.研究区概况· 研究地点：湛江红树林国家级自然保护区植物叶片中的蜡质化合物，能“记住”它们吸收水分的氢同位素特征（δ²H），而这一特征受降水、盐度等因素影响。团队选取了湛江高桥、九洲与营仔三条河口，分别在旱季（2021年11月）与雨季（2022年6月），采集了桐花树的叶片、木质部、叶水、水体和沉积物孔隙水等样品，系统分析了不同季节和盐度梯度下的氢氧同位素变化。在本研究中，科研人员采用LI-2100 全自动真空冷凝抽提系统，对红树植物叶片和木质部中的水分进行了高效提取。这款设备由北京理加联合科技有限公司自主研发，能够在确保同位素不发生分馏的前提下，实现高回收率（98%）的水分萃取。图2. 不同盐度下地表水 (SW)、孔隙水 (PW)、木质部水 (XW) 和叶水 (LW) 氢氧同位素和叶蜡C27、C29和C31正构烷烃以及C16:0和C18:0正构脂肪酸中的氢同位素的相关图图3. 盐度与脂质及源水之间的净...
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在应对气候变化的全球行动中，“土壤碳汇”这一关键词越来越频繁地出现在科学家们的研究中。在全球气候治理日益紧迫的今天，如何提升土壤碳汇能力，成为科学界关注的热点。近日，一项发表在国际期刊《Land Degradation & Development》的最新研究，聚焦非洲萨赫勒地区，通过实地采样与建模分析，揭示了不同放牧强度对草原土壤有机碳储量的影响机制。 图1. 研究区域和实验地点的位置。 研究背景 非洲萨赫勒地区是全球典型的半干旱草原生态系统，牧业在当地生计中占据重要地位。然而，关于放牧对土壤碳储量的具体影响，尤其是在不同强度下的机制，一直缺乏系统的实地数据。研究方法§采用多点样方布设，覆盖不同放牧压力区域§采集0–30cm深度的土壤进行碳氮分析§结合ASDLabSpec4地物光谱仪进行快速土壤属性预测§使用结构方程模型（SEM）解析变量间直接与间接作用关系研究亮点团队在塞内加尔Dahra地区设置了四个不同放牧强度等级（重度、中度、轻度与禁牧）下的观测样地，结合近地遥感、土壤样品分析与结构方程建模，得出了颇具启发性的发现：1. 重度放牧区土壤碳储量反而最高？是的，你没看错！研究显示，重度放牧区域的表层土壤有机碳（SOC）储量明显高于其他区域。这是因为牲畜粪便的大量积累、踩踏导致植物凋落物更快混入土壤，以及植物多样性变化带来的间接影响，...
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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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研究背景牛奶作为一种富含蛋白质、钙和多种维生素的基础性食品，在日常饮食中占据着举足轻重的地位，是儿童成长、老年人骨骼健康以及全民营养均衡的重要保障。然而，在庞大的消费市场需求下，部分不法商家为追逐利润，采取掺水稀释、以低价牛奶冒充高价值山羊奶或绵羊奶等方式牟利。这类掺假行为不仅损害了消费者的知情权和选择权，还可能引发营养成分失衡、食品过敏等健康风险，更破坏了乳制品市场的公平秩序和行业声誉。如何高效、可靠地识别这类掺假行为，成为保障乳品质量安全、提升消费者信任度和推动行业健康发展的关键课题。一、技术需求与挑战传统实验室检测方法虽具备较高准确度，但存在样品制备复杂、检测周期长、现场应用受限等不足。鉴于牛奶及不同动物奶品成分相近，快速、灵敏且无损的检测手段迫在眉睫。二、仪器与方法概述本研究采用 LabSpec 4 Standard-Res 便携式地物光谱仪，结合主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLSDA）与随机森林等多变量统计方法，对掺水及不同奶种混合的牛奶样本进行定性与定量分析。主要特点如下：光谱范围：350–2500 nm，VNIR 分辨率 3 nm，SWIR 分辨率 10 nm；测量模式：Contact Probe® ATR 多次反射采样，减少杂散光干扰，无需破坏样品；便携性：设备轻便，可现场实时测量。三、实验是如何开展的？本研究围绕两种常见掺假行为展开：1、用...
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在干旱少雨的黄土高原，种树是生态修复的重要手段。但你知道吗？树种得太密，反而可能加剧水资源紧张！最近，中国科学院生态环境研究中心的团队，在《Catena》上发表了一项新研究，给我们带来了新的思考：“合理间伐”——也就是适当间隔砍掉一部分树木，竟然能让森林更健康、更省水！为什么要给森林“瘦身”？在黄土高原这样的半干旱地区，水分原本就稀缺。如果森林种得过密，树木们为了生存，只能展开“抢水大战”，结果大家都活得不好：· 土壤里的水被快速抽干· 树木长势变弱，易枯死· 生态修复变得不可持续而间伐，就像给森林做“减肥手术”，腾出空间，减少竞争，让留下来的树能更好地“喝水”、更好地“呼吸”。研究团队做了什么选取人工刺槐林（Robinia pseudoacacia，黄土高原很常见的一种树），设置了4种不同的管理方式：重度间伐（砍掉55%）中度间伐（砍掉45%）轻度间伐（砍掉35%）不间伐（啥也不动）图1. 研究区概况连续3年（2020-2022年）通过观测土壤水分、树干液流和稳定同位素（δ2H、δ18O和δ13C）等一系列指标。对土壤和木质部样品进行三次重复水分提取时，使用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联合科技有限公司），每次提取时间为3小时，确保了样品中水分提取效率达到98%以上，且无同位素分馏的问题。此外，采用激光同位素分析仪测定土壤水和雨水的同...
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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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你买的牛肉，真的是“草饲”的吗？在如今“绿色”“有机”越来越受欢迎的消费趋势下，草饲牛肉因其脂肪含量更低、Omega-3更高、抗氧化能力强，还能兼顾生态环境保护，成了不少人的首选。但问题来了：“草饲”标签靠谱吗？真的能靠外观判断？本研究带来一项新突破：利用可见光-近红外光谱技术（Vis–NIRS），就能快速、无损地识别出牛的实际饲养方式！研究背景：样品来自加拿大牛肉主产区在加拿大阿尔伯塔省和萨斯喀彻温省，养牛是重要产业。到2024年初，这两个省共饲养超过100万头牛，其中大多数采用谷物饲养，谷物类型主要为西部大麦和东部玉米，旨在提升增重速度、肉质大理石花纹和脂肪颜色。研究团队选用了45头安格斯×西门塔尔杂交牛，按饲喂方式分成三组：草饲组：8个月放牧+30天苜蓿+79天黑麦草大麦饲组：先30–40天过渡饲粮，再进入148–197天高精料大麦日粮玉米饲组：类似大麦组，但主粮为玉米牛在平均16.7月龄、体重约638 kg时屠宰，胴体冷藏3天后取样分析。光谱技术怎么“看出牛吃过什么”？本研究使用的是ASD LabSpec®4 地物光谱仪，搭载20mm接触式光纤探头，扫描范围为350–2500nm，每个样本光谱由50次扫描平均而得，采样时间仅约5秒！采集部位包括：完整肉块（Longissimus thoracis）皮下脂肪绞碎后的肉样数据处理方式：使用偏最小二乘判别分析（...
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