土壤学报

作者：李承霖，魏志军，吴敏，单军，颜晓元

单位：李承霖，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 210008;中国科学院大学, 北京 100049;中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏常熟 215555；,魏志军，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 210008;中国科学院大学, 北京 100049;中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏常熟 215555；,吴敏，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 210008;中国科学院大学, 北京 100049;中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏常熟 215555；,单军，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 210008;中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏常熟 215555；shanjun@issas.ac.cn,颜晓元，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 210008;中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏常熟 215555；,

关键词：N₂排放|乙炔抑制法|Robot系统（Robotized incubation and analyzing system）|RoFlow系统（Robotized continuous flow incubation system）

基金：国家自然科学基金项目（U20A20113，42177303）和中国科学院科研仪器设备研制项目（YJKYYQ20170058）共同资助

反硝化是生态系统氮循环的最后一环同时也是活性氮转化为惰性氮(N2)的最主要过程。由于空气中背景N2浓度高达78%,在如此高的背景浓度N2环境中直接和准确测定反硝化过程产生的微量N2,一直是个巨大的挑战。Robot系统(Robotized incubation and analyzing system)是基于无N2背景(氦环境)的用以研究纯菌或土壤体系N2排放速率的方法,该系统平台搭建简单且测定效率高,目前应用比较广泛。但该系统在运行过程中需要频繁利用微量注射器进行取样和测定,极易造成外界N2的渗漏。为解决这一问题,通过使用预先置于氦环境的橡胶隔垫、采用充氦后的蒸馏水配制溶液及实施破坏性取样的处理,对Robot系统测定旱地N2排放速率的方法进行优化,同时与乙炔抑制法和RoFlow系统(Robotized continuous flow incubation system)的测定结果进行对比。研究结果表明,通过方法优化,可以大幅降低Robot系统的N2渗漏率,方法优化后系统的渗漏率在0~0.78 μL·L-1·h-1之间。优化后的Robot系统对碳源和氮源添加后N2排放速率差异的响应较好,并且对旱地土壤N2排放速率的测定误差最小(0.003~0.045 mg·kg-1·d-1),显著优于乙炔抑制法(0.34~3.29 mg·kg-1·d-1)和RoFlow系统(0.41~1.02 mg·kg-1·d-1)。综上,优化后的Robot系统在测定旱地N2排放速率时具有N2渗漏率低,对外源底物添加响应好及测定结果精确度高的特点,未来在研究旱地土壤背景N2排放及相关机理方面有较好的应用前景。

来源：2023年第3期

《土壤学报》期刊编辑部

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