第23届世界土壤学大会（The 23rd World Congress of Soil Science, WCSS2026）将于2026年6月7-12日在南京召开。北京易科泰生态技术公司为契合大会对土壤微生物组学、土壤碳排放与气候变化、土壤健康检测评估等尖端领域研究监测需求，特推出高时间分辨率土壤碳利用效率CUE测量等技术方案：

• 基于高精度、高分辨率CO2和O2同步测量技术，可得到土壤实时RQ、ARQ、CUE等指标，判断土壤固碳还是排碳，区分土壤“真呼吸”和“物理释放”（如干旱区土壤碳酸盐溶解释放CO2）等
• 通过表观呼吸商可以区分土壤呼吸组分--不同有机组分对土壤呼吸的贡献、自养与异养、有氧与厌氧过程，追踪土壤呼吸不同组分的季节变化和气候变化影响
• SoilBox-FGA便携式多功能土壤呼吸测量仪，可野外和实验室测量各种土壤动物、土壤根系、地表生物结皮光合呼吸、土壤微生物等的呼吸气体交换等
• SoilLab多通道土壤呼吸实验测量系统，可用于多通道实验室土壤呼吸、土壤动物呼吸、根系呼吸、土壤微生物活性评估、土壤污染呼吸响应、土壤种子库活力评估等

部分国内外案例如下：

研究案例1 基于CO₂与O₂测量技术连续监测土壤微生物碳利用效率与生物合成的新方法

  微生物消耗土壤有机质，既用于呼吸供能，也用于合成生物量；其中被固定为生物量而非呼吸损失的碳比例，即为碳利用效率（CUE）。微生物生物量与胞外产物的合成是土壤有机碳长期固存的关键路径，CUE则决定了微生物所利用碳的最终去向。新生成的微生物生物量会在数小时至数天内死亡形成残体碳，残体碳可通过物理保护、化学稳定、矿物结合等机制长期留存，成为土壤有机碳的重要组成。目前学术界共识为CUE越低，碳越易被呼吸消耗； CUE越高，碳越易被循环固存。遗憾的是，CUE长期难以测量，更无法连续实时监测。

  呼吸商（RQ）是研究土壤呼吸代谢的新兴手段，定义为CO₂产生量与O₂消耗量的比值。Smart 等（2025）采用多通道土壤呼吸商监测系统，实现2小时分辨率、非破坏性、长期连续的土壤RQ精准监测，首次建立葡萄糖底物下RQ与CUE的定量理论关系，实现CUE实时连续估算。葡萄糖诱导呼吸期RQ显著>1.0，由微生物生物合成（CUE>0）驱动，而非底物类型变化；碳添加量升高导致C:N上升、氮限制增强，CUE下降、呼吸损失比例增加。

图1 高时间分辨率碳利用效率CUE随时间变化曲线图（引自K.E.Smart 等，2025）

研究案例2 方解石溶解与沉淀对量化土壤呼吸的掩盖效应

  旱地占地球陆地面积的40%，是全球重要的碳库，干旱区与⼤⽓之间的碳交换可能会调控⼤⽓中CO2 的年际变化率。土壤净CO₂交换通常基于地表箱式法或涡度协方差法测量，碳交换主要由光合固定与土壤（及植物）呼吸释放的相对速率决定。但旱地的其他过程也会影响土壤CO₂通量，如压力泵吸与土壤碳酸盐溶解/沉淀。在含碳酸盐的农田土壤中，氮肥引发的酸化会导致碳酸盐矿物溶解并释放CO₂。因此旱地土壤究竟是大气CO₂的净汇还是碳源仍存争议，现有方法难以厘清。为此，Gallagher 等（2020）提出无损监测土壤碳酸盐动态的新方法：通过高频、高精度测量土壤O₂与CO₂，反演碳酸盐溶解与沉淀过程。通过控制实验模拟脉冲降水，研究其对碳酸盐行为与土壤呼吸量化的影响。

  根据实验设计，使用FMS便携式呼吸代谢仪定制自动化采样系统，每4小时测定20cm深度土壤孔隙CO₂与O₂浓度，进而分析表观呼吸商ARQ动态变化：加水后前30小时，方解石溶解主导，ARQ低至0.20；35小时后，ARQ>1，净沉淀开始；60小时后稳定在1.30，持续沉淀至二次加水后再次出现约37小时的净溶解。处理组土壤CO₂的δ¹³C比对照组高6‰以上，证实富¹³C方解石溶解进入土壤溶液并与气相CO₂交换，是ARQ变化的主因。方解石溶解会严重低估土壤呼吸，沉淀会高估土壤呼吸。土壤表观呼吸商测量分析是分离生物呼吸与无机碳循环的关键手段。全球近1/5土壤呼吸受碳酸盐影响，区域/全球碳汇评估必须校正其掩盖效应。

图2 随时间变化的（a）土壤呼吸CO2、（b）土壤O2和（c）表观呼吸商值ARQ（引自 T.M. Gallagher, 2020）

研究案例3 堆肥生物降解动态呼吸仪在无土栽培生长基质稳定性检测方面的应用

  英国开放大学（The Open University，简称OU）是一所公立研究型大学，也是国际知名的远程教育大学。OU大学的环境、地球和生态系统科学学院拥有7套独立的16通道SSI模块式堆肥生物降解动态呼吸仪（相关链接参见https://www5.open.ac.uk/stem/environment-earth-ecosystem-sciences/research/analytical-facilities/ecosystems-laboratories）。

  该院Graham Howell教授团队在国际园艺学《Horticulturae》杂志发表了“Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions”一文，详细介绍了SSI呼吸代谢技术构建的堆肥生物降解动态呼吸仪测量五种无土栽培生长基质（分别为厌氧沼渣纤维、树皮、椰壳纤维、木纤维和绿色堆肥）在有氧条件下单一材料的微生物活性、水分对测试的影响、添加营养物质对测试的影响、以及不同生长基质混合的交互作用影响等的研究成果。

研究结果显示，该动态呼吸测定法是评估现有和新生长培养基原材料及其在混合物中的相互作用的合适工具。使用源自标准方法的呼吸测定技术，成功鉴定了不同生长培养基之间微生物稳定性的差异。此外，通过模拟真实可复制的条件，该技术可以通过添加额外微生物或其它要素生产新的生长基培养物。

 更多土壤微生物碳利用效率CUE测量等详细实验方法、技术细节与应用等请致电北京易科泰生态技术有限公司咨询 010-82611572 或微信公众号留言。

易科泰生态技术公司设有EcoTech®实验室、呼吸与能量代谢实验室、光谱成像实验室，欢迎合作！