北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

土壤呼吸 | 草原“微呼吸”的秘密:水与氮,如何撬动温室气体N2O的释放?

日期: 2025-07-08
浏览次数: 395

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。

 

土壤呼吸 | 草原“微呼吸”的秘密:水与氮,如何撬动温室气体N2O的释放? 

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。

土壤呼吸 | 草原“微呼吸”的秘密:水与氮,如何撬动温室气体N2O的释放? 

2. 2020年土壤温度和土壤湿度影响下N2O通量月变化。图中不同圈出的数字代表不同的月份。①:一月;②:二月;③:三月;④:四月;⑤:五月;⑥:六月;⑦:七月;⑧:八月;⑨:九月;⑩:十月;⑪:十一月;⑫:十二月。红色代表N2O通量高,蓝色代表N2O通量低。

 

土壤呼吸 | 草原“微呼吸”的秘密:水与氮,如何撬动温室气体N2O的释放? 

 

3. (a) 2020年5月土壤N2O通量及土壤温度、湿度日动态。(b) 2020年8月土壤N2O通量及土壤温度、湿度日动态。处理:对照(CK)、氮添加(N4)、水添加(W1)、氮水结合(W1N4)。

 

土壤呼吸 | 草原“微呼吸”的秘密:水与氮,如何撬动温室气体N2O的释放? 

 

5. 氮水添加条件下土壤N2O排放量的月变化。处理:对照(CK)、氮添加(N4)、水添加(W1)和氮水结合(W1N4)。不同小写字母表示同一月份不同处理间差异显著,不同大写字母表示同一处理不同月份差异显著(p < 0.05)。

主要发现:水+氮,协同“激活”微生物释放N2O

研究表明:

单独添加氮或水时,土壤 N2O 排放反应并不显著。

但水与氮共同添加时,N2O 排放量显著上升。

这一现象的背后机制在于:水氮共同作用提高了土壤的可溶性有机碳含量(DOC)和微生物量碳(MBC),这为微生物活动提供了更充足的“燃料”,从而增强了反硝化过程中的N2O生成。

同时,土壤的硝态氮(NO3-)增加,也为N2O的产生提供了底物支持。

研究意义

精准调控草原土壤N2O排放的关键

 

这项研究揭示了草原生态系统中 N2O 排放受水氮耦合作用控制的重要机制。对今后的温室气体模型预测、草原生态系统管理及减排策略制定具有重要指导意义:

从单因子走向多因子调控:不能仅仅看氮的输入或水分变化,需要把两者协同视为整体系统进行调控。

微生物是关键驱动者:未来在草原管理中,关注微生物群落结构与活性的变化可能比单纯的养分调控更有效。

 

原文

原始论文信息

 

论文标题:

Nitrogen and Water Additions Affect N₂O Dynamics in Temperate Steppe by Regulating Soil Matrix and Microbial Abundance
DOI:https://doi.org/10.3390/agriculture15030283

 

结语

草原虽远,N2O不远

在碳中和与“双碳”战略背景下,每一个生态系统的温室气体贡献都值得被关注。这篇研究提醒我们——草原深处的那一缕“微呼吸”,同样关乎人类共同的气候未来。

 


News / 相关新闻 More
2026 - 08 - 24
小麦蛋白质含量直接影响面粉的加工品质与经济价值。传统凯氏定氮法虽准确,但耗时且会破坏样品,难以满足快速检测需求。近红外高光谱成像为蛋白质无损估算提供了新方法,但海量波段也带来了较高的数据处理和设备成本。因此,如何筛选少量关键波长,在简化模型与硬件的同时保持估算精度,成为推动该技术实际应用的关键。针对这一问题,印度科学与创新研究院与澳大利亚皇家墨尔本理工大学联合团队利用高光谱成像技术,结合混合波长筛选与光谱分箱方法,从147个波长中锁定6个关键波长,实现了小麦蛋白质含量的准确估算,相关成果发表于《Food Chemistry》。 图1.实验流程:数据处理、光谱预处理、波长选择、光谱分箱及模型构建。实验设计研究团队采集了2021至2022年度印度5个小麦主产区的621份样本,蛋白含量覆盖9.5%至17.25%的宽幅范围。采用Resonon Pika NIR-320高光谱成像仪获取光谱数据,每份...
2026 - 08 - 24
研究背景多年冻土区CH₄排放是全球变暖的重要潜在正反馈,但已有研究和模型大多以CH₄通量与温度呈单调响应为基本假设,对CH₄产生/氧化过程可能存在的非线性阈值特征、以及升温—降温季节间水热条件的不对称性关注较少。这提示相同温度在升温相与降温相可能对应不同的通量状态(即“滞后效应”),但这一现象在水文异质性较强的森林—湿地过渡带此前尚缺乏长期原位证据的检验。为此,哈尔滨师范大学臧淑英老师团队依托中国东北大兴安岭北极镇,开展两年高频监测,系统检验CH₄通量的相位依赖性温度阈值及其水文—微生物调控机制,成果发表于《Journal of Forestry Research》。图1.研究区域、样地位置和实验装置。研究方法研究区位于中国东北大兴安岭北极镇,地处欧亚多年冻土带南缘,多年冻土退化剧烈;设置三个关键采样期:活动层融化初期(5 月初)、生长旺季(7 月中旬)、土壤冻结前期(10 月末)。每个生...
2026 - 08 - 17
研究背景生物多样性如何影响入侵,是生态学的核心议题。经典理论认为物种丰富的群落更能抵御外来入侵,但这一认知几乎全部建立在生长季活体植物的研究之上,对植物衰老后凋落物产生的持续影响关注较少。凋落物分解既能释放氮、磷等养分,促进入侵植物生长,也可能携带真菌病原菌,对入侵植物形成生物抑制。这两种相反作用如何共同影响植物入侵,以及本地植物与入侵植物之间的系统发育亲缘关系是否会改变其作用方向,仍有待深入研究。基于此,兰州大学吴纪华老师团队研究以3种入侵菊科植物和12种本土植物凋落物为对象,通过设置不同凋落物多样性、亲缘关系及杀菌处理开展温室实验。结果表明,近缘凋落物主要通过病原菌溢出抑制入侵植物,远缘凋落物则通过养分富集促进其生长,为揭示植物亲缘关系调控多样性—可入侵性关系提供了数据支撑。成果发表于《New Phytologist》。图1.概念图展示了凋落物多样性与入侵性之间潜在机制的关系。研究方法...
2026 - 08 - 17
研究背景萱草(Hemerocallis citrina Baroni),俗称黄花菜,是我国重要的药食两用植物,富含蛋白质、多糖、黄酮和酚类物质,具有抗氧化、抗抑郁和免疫调节等生物活性。我国萱草种植面积居世界前列,其干鲜产品具有较高的食用和经济价值。传统生产中,常通过施用有机肥及氮、磷肥改善土壤养分状况,以促进萱草生长和品质形成。然而,盲目施肥可能产生负面影响,且土壤中的部分碳、氮、磷养分需经微生物矿化和酶促转化后才能被植物有效利用。因此,厘清土壤养分及微生物特征与萱草品质之间的关系,对高品质萱草生产具有重要意义。基于此,山西农业大学毕如田老师团队以大同萱草及其种植土壤为研究对象,分析土壤碳、氮、磷及微生物特征与萱草食用品质的关系,并结合高光谱技术构建土壤参数监测与品质预测模型,为萱草品质早期预测和高品质生产提供数据支撑。相关成果发表于《Applied Food Research》。图1.采...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910124070  010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 



 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开