【儀表網 儀表研發】土壤有機質(SOM)對溫度變化的響應，不僅影響土壤養分循環、還影響陸地生態系統碳源/匯效應。土壤有機質分解的溫度敏感性(Q10)不僅是生態學和土壤學研究的核心科學問題之一，也是變化生態學研究的熱點領域。國內外學者對Q10的影響因素或機制開展了大量卓有成效的研究工作，并有不少相關的綜述或展望；然而，迄今為止有關培養與測定模式的探討卻非常少。
傳統上，科研人員廣泛采用了恒溫培養+間斷測定模式(CDM模式)；即通過設置3~6個恒定溫度對土壤進行培養(如5、10、15、20、25oC等)，然后在天、周、月間隔，測定土壤有機碳分解速率(Rs)；在測試方法上，大多采用堿液吸收法或氣相色譜法進行測定，然后再利用所測定的Rs和對應溫度計算Q10。后來，也有人在此基礎上提出將土壤培養改良為連續變溫的模式，即連續變溫培養+間段測試模式(VDM模式)。這兩種經典模式極大地推動了SOM分解對溫度響應的研究，但卻無法從理論、算法、操作上克服其固有的問題(詳見原文討論)。
為了克服CDM和VDM模式的弊端，在總結前人相關研究基礎上，中國科學院地理科學與資源研究所何念鵬研究團隊發展了連續變溫培養結合連續–高頻土壤微生物呼吸速率的測定裝置與技術(PRI-8800)，并發展了Q10研究的連續變溫培養+連續自動測試的新模式(圖, VCM模式)。VCM模式充分利用連續變溫培養+連續–高頻土壤微生物呼吸測定裝置聯用的優勢，實現了對土壤樣品連續變溫培養，基本克服了CDM模式中土壤微生物對特定培養溫度的適應性和底物消耗不均的重要缺陷。VCM模式通過開發連續–高頻土壤微生物呼吸測定系統，可結合培養過程的溫度特征，在升/降溫過程中對每個樣品進行連續的、高頻度的測試。通過測定更多溫度下土壤微生物呼吸速率，從而提高Q10的擬合精度。同時，在新設備支持下，VCM模式的培養與測試過程非常簡單快捷，有利于開展大量樣品測試或大尺度聯網研究。
在理論上深入探討三種模式優缺點的基礎上，研究團隊結合三種模式開展了多點的對比性案例研究，有關VCM模式優缺點和應用前景的相關論文近期在土壤學領域期刊soil Biology & Biochemistry 正式在線發表。該論文是團隊前期大量研究的延續，為今后國內外開展SOM分解對溫度變化響應的相關研究提供了可借鑒的方法學。
相關研究受到國家自然科學基金項目(31770655,41571130043)、國家重點研發計劃項目(2016YFC0500102)、生態系統觀測與模擬重點實驗室青年團隊項目(LENOM2016Q0005)等的資助。
SOM分解對溫度變化響應的連續變溫培養+連續測定模式(VCM模式)
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