Robot系统测定旱地N_(2)排放的方法优化及其与其他方法的对比研究

作者：李承霖; 魏志军; 吴敏; 单军; 颜晓元

来源：土壤学报, 2022, 1-12.

• N_(2)排放
• 乙炔抑制法
• Robot系统(Robotized incubation and analyzing system)
• RoFlow系统(Robotized continuous flow incubation system)

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（N_(2)）的最主要过程。由于空气中背景N_(2)浓度高达78%，在如此高的背景浓度N_(2)环境中直接和准确测定反硝化过程产生的微量N_(2)，一直是个巨大的挑战。Robot系统（Robotized incubation and analyzing system）是基于无N_(2)背景（氦环境）的用以研究纯菌或土壤体系N_(2)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N_(2)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N_(2)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N_(2)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N_(2)排放速率差异的响应较好，并且对旱地土壤N_(2)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N_(2)排放速率时具有N_(2)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N_(2)排放及相关机理方面有较好的应用前景。

• 单位
  中国科学院大学; 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