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（ky.com），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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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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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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微塑料是指直径小于5毫米的塑料颗粒，它们主要来源于塑料制品的磨损、降解和破碎，对环境和生态系统产生了不容忽视的影响。微塑料广泛分布在河流、湖泊、海洋等水体中，对水环境会造成污染，也可被水生生物摄取，进而在食物链中传递，最终影响到人类健康。此外，微塑料还可能影响浮游动物的摄食、生长和繁殖，从而影响整个生态系统的功能。针对微塑料是否会影响生物扰动活动，国外的一组团队展开了研究。淡水沉积物中的微塑料影响主要生物扰动者在生态系统功能中的作用 微塑料（粒径≤5mm）是塑料废物中的一部分，会通过沿海径流和河流进入到海洋。根据其密度差异，或漂浮在水中或进入沉积物中。沉积物-水界面是水中生物主要活动区，通过生物地球化学过程在生态系统功能中发挥着重要作用。这些生物地球化学过程主要由微生物活动驱动，而底栖无脊椎动物生物扰动作用明显，可凭借进食、排泄、推土、掘穴以及建造洞穴、土堆和坑等行为影响各界面间的养分动态及微生物过程。但目前尚不清楚微塑料的存在是否会影响生物扰动者在沉积物中的生理和活动。基于此，为填补研究空白，国外的一组研究团队在法国东南部Lone des Pêcheurs河床收集沉积物，过筛后，于-20℃储存以杀死微生物。然后测量了沉积物样品的颗粒物粒径分布、总有机碳（TOC）和总氮含量（TN）。将沉积物和微塑料在玻璃瓶中混合以形成4个微塑料浓度（0 颗粒物/kg沉积物干物质（对照）...
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在青藏高原的腹地，巍峨的唐古拉山脉伫立于世界之巅，其冰川如同大自然的年轮，默默记录着地球气候的每一次微妙变化。冰川之中，那些被冰封的气泡，就像是时间的容器，保存着过去气候的密码。冰芯气泡，是冰川积累过程中空气被困于冰层之中形成的。它们不仅仅是简单的空气囊泡，而是携带着过去气候信息的宝贵资源。当雪花飘落并逐渐积累成冰时，其中的空气被封存，形成了气泡。这些气泡中的空气成分，包括温室气体如二氧化碳和甲烷，以及它们的浓度，都是反映当时大气成分的重要指标。科学家们通过分析这些冰芯中的气泡，揭示了气候变化的历史，而冰芯中的δ18O值更是成为了解这一历史的关键线索。青藏高原中部冰芯气泡δ18O指示晚全新世冰川变化 冰芯中的气泡是冰初形成时的地球大气，蕴含了关于过去的无穷讯息，是研究古大气环境最直接的方法，且已广泛用于区域或全球气候重建。极地和高山冰川冰芯中空气含量的变化除了与积雪速率和气温变化有关，主要与太阳辐射强度有关，已用于建立冰芯年代学。冰芯气泡的氧同位素比率（δ18Obub）可以指示气温高低的变化。然而，由于缺乏长期连续的数据记录，人们对其在山地冰川中的气候影响知之甚少。基于此，在本文中，来自中国科学院青藏高原研究所的研究团队在青藏高原中部的唐古拉冰山（33°06'36.6' N，92°04'24.4' E）钻取了190.3 ...
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水是地球上最丰富的天然资源之一，它是所有生物体的基本需求。水在地球上循环的过程中，植物水分吸收与蒸腾演绎着重要的角色。植物通过根系吸收水分，并将水分输送到植物的各个部位。植物通过蒸腾作用释放水分到大气中，形成了大气中的水蒸气。植物水分的来源和分配是植物生长和发育过程中的重要环节，也是相关科研的重点，水同位素技术成为科研过程中十分重要的一种科研手段。今天推荐给大家的优秀文章与此相关。利用同位素技术解析植物水分来源的不确定性因为蒸腾占据了61%-65%的陆地生态系统蒸散量，植物水分吸收在全球水循环中发挥着重要作用。植物是土壤和大气水文过程的纽带，这就是实施植物恢复可以改善区域环境的原因之一。在此背景下，研究植物水源划分为如何提高植被生产力和水资源可持续管理提供重要信息。因为植物和环境条件相互作用，水分吸收是一个复杂的过程，这使得植物水源分配变得复杂。近几十年来，同位素广泛应用于植物水源划分，因为它可以标记不同水源，且激光光谱技术使其测量更容易。然而，植物水分来源解析存在很大的不确定性（如示踪剂选择、修正方法及混合模型选择）。基于此，来自西北农林科技大学的研究团队以陕西省长武黄土塬区苹果树（18和26年树龄）为研究对象，在6月至10月的生长季节，每月采集0~6 m（20 cm间隔）的土壤样品及土壤采样点周围四棵苹果树的1年生枝条（n=50），快速剥离树皮和韧皮部以避免同位素分馏。同时收集...
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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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