易科泰推出土壤微生物碳利用效率監測技術方案

祝賀第23屆世界土壤學大會隆重召開

易科泰推出土壤微生物碳利用效率監測技術方案

第23屆世界土壤學大會（The 23rd World Congress of Soil Science, WCSS2026）將于2026年6月7-12日在南京召開。北京易科泰生態技術公司為契合大會對土壤微生物組學、土壤碳排放與氣候變化、土壤健康檢測評估等領域研究監測需求，特推出高時間分辨率土壤碳利用效率CUE測量等技術方案：

1) 基于高精度、高分辨率CO2和O2同步測量技術，可得到土壤實時RQ、ARQ、CUE等指標，判斷土壤固碳還是排碳，區分土壤“真呼吸"和“物理釋放"（如干旱區土壤碳酸鹽溶解釋放CO2）等

2) 通過表觀呼吸商可以區分土壤呼吸組分--不同有機組分對土壤呼吸的貢獻、自養與異養、有氧與厭氧過程，追蹤土壤呼吸不同組分的季節變化和氣候變化影響

3) SoilBox-FGA便攜式多功能土壤呼吸測量儀，可野外和實驗室測量各種土壤動物、土壤根系、地表生物結皮光合呼吸、土壤微生物等的呼吸氣體交換等

4) SoilLab多通道土壤呼吸實驗測量系統，可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、土壤污染呼吸響應、土壤種子庫活力評估等

部分國內外案例如下：

研究案例1 基于CO?與O?測量技術連續監測土壤微生物碳利用效率與生物合成的新方法

微生物消耗土壤有機質，既用于呼吸供能，也用于合成生物量；其中被固定為生物量而非呼吸損失的碳比例，即為碳利用效率（CUE）。微生物生物量與胞外產物的合成是土壤有機碳長期固存的關鍵路徑，CUE則決定了微生物所利用碳的最終去向。新生成的微生物生物量會在數小時至數天內死亡形成殘體碳，殘體碳可通過物理保護、化學穩定、礦物結合等機制長期留存，成為土壤有機碳的重要組成。目前學術界共識為CUE越低，碳越易被呼吸消耗； CUE越高，碳越易被循環固存。遺憾的是，CUE長期難以測量，更無法連續實時監測。

呼吸商（RQ）是研究土壤呼吸代謝的新興手段，定義為CO?產生量與O?消耗量的比值。Smart 等（2025）采用多通道土壤呼吸商監測系統，實現2小時分辨率、非破壞性、長期連續的土壤RQ精準監測，建立葡萄糖底物下RQ與CUE的定量理論關系，實現CUE實時連續估算。葡萄糖誘導呼吸期RQ顯著>1.0，由微生物生物合成（CUE>0）驅動，而非底物類型變化；碳添加量升高導致C:N上升、氮限制增強，CUE下降、呼吸損失比例增加。

研究案例2 方解石溶解與沉淀對量化土壤呼吸的掩蓋效應

旱地占地球陸地面積的40%，是全球重要的碳庫，干旱區與??之間的碳交換可能會調控??中CO2 的年際變化率。土壤凈CO?交換通?；诘乇硐涫椒ɑ驕u度協方差法測量，碳交換主要由光合固定與土壤（及植物）呼吸釋放的相對速率決定。但旱地的其他過程也會影響土壤CO?通量，如壓力泵吸與土壤碳酸鹽溶解/沉淀。在含碳酸鹽的農田土壤中，氮肥引發的酸化會導致碳酸鹽礦物溶解并釋放CO?。因此旱地土壤究竟是大氣CO?的凈匯還是碳源仍存爭議，現有方法難以厘清。為此，Gallagher 等（2020）提出無損監測土壤碳酸鹽動態的新方法：通過高頻、高精度測量土壤O?與CO?，反演碳酸鹽溶解與沉淀過程。通過控制實驗模擬脈沖降水，研究其對碳酸鹽行為與土壤呼吸量化的影響。

根據實驗設計，使用FMS便攜式呼吸代謝儀定制自動化采樣系統，每4小時測定20cm深度土壤孔隙CO?與O?濃度，進而分析表觀呼吸商ARQ動態變化：加水后前30小時，方解石溶解主導，ARQ低至0.20；35小時后，ARQ>1，凈沉淀開始；60小時后穩定在1.30，持續沉淀至二次加水后再次出現約37小時的凈溶解。處理組土壤CO?的δ13C比對照組高6‰以上，證實富13C方解石溶解進入土壤溶液并與氣相CO?交換，是ARQ變化的主因。方解石溶解會嚴重低估土壤呼吸，沉淀會高估土壤呼吸。土壤表觀呼吸商測量分析是分離生物呼吸與無機碳循環的關鍵手段。全球近1/5土壤呼吸受碳酸鹽影響，區域/全球碳匯評估必須校正其掩蓋效應。

研究案例3 堆肥生物降解動態呼吸儀在無土栽培生長基質穩定性檢測方面的應用

英國開放大學（The Open University，簡稱OU）是一所公立研究型大學，也是國際遠程教育大學。OU大學的環境、地球和生態系統科學學院擁有7套獨立的16通道SSI模塊式堆肥生物降解動態呼吸儀。

該院Graham Howell教授團隊在國際園藝學《Horticulturae》雜志發表了“Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions"一文，詳細介紹了SSI呼吸代謝技術構建的堆肥生物降解動態呼吸儀測量五種無土栽培生長基質（分別為厭氧沼渣纖維、樹皮、椰殼纖維、木纖維和綠色堆肥）在有氧條件下單一材料的微生物活性、水分對測試的影響、添加營養物質對測試的影響、以及不同生長基質混合的交互作用影響等的研究成果。

研究結果顯示，該動態呼吸測定法是評估現有和新生長培養基原材料及其在混合物中的相互作用的合適工具。使用源自標準方法的呼吸測定技術，成功鑒定了不同生長培養基之間微生物穩定性的差異。此外，通過模擬真實可復制的條件，該技術可以通過添加額外微生物或其它要素生產新的生長基培養物。

 更多土壤微生物碳利用效率CUE測量等詳細實驗方法、技術細節與應用等請致電北京易科泰生態技術有限公司咨詢。

易科泰生態技術公司設有EcoTech®實驗室、呼吸與能量代謝實驗室、光譜成像實驗室，歡迎合作！