普瑞亿科：温室气体分析仪和碳计量方案提供商

2018年，由北京普瑞亿科科技有限公司研发的PRI-8800生态系统温室气体培养与环境模拟平台，一经推出便得到了广泛关注。该系统在土壤有机质分解速率、Q₁₀及其调控机制方面提供了一整套高效的解决方案，为科研人员提供室内变温培养模拟野外环境的条件，让科研可以更广、更深层次地开展。目前以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达43篇，其中2026年发表文章5篇。

今天与大家分享的是科研论文“Fine-scale topographic heterogeneity regulates the temperature sensitivity of SOM decomposition in permafrost forests”，近期在线发表在中科院一区期刊《Catena》。论文第一作者为东北林业大学在读博士刘成，通讯作者为东北林业大学青年教师李杰，合作者包括东北林业大学何念鹏教授以及中国科学院地理科学与资源研究所徐丽副研究员等。

探讨问题：北坡与南坡的 SOM 分解速率及其Q₁₀是否存在差异？在不同坡向内部，微尺度海拔和坡度如何影响这些过程？

作者单位：东北林业大学

发表期刊：Catena ，中科院一区

研究背景和科学问题

复杂地形广泛分布于全球，其造成的太阳辐射、温度和水分空间异质性能够改变局地微气候，进而影响植被分布、微生物活动及土壤碳循环。土壤有机质（SOM）分解是陆地碳循环的重要组成部分，其温度敏感性（Q₁₀）直接关系到土壤碳释放对气候变暖的响应。多年冻土森林储存着大量碳，对气候变暖尤为敏感。然而，现有研究主要关注大尺度海拔梯度，对低山和丘陵景观内部的微地形异质性关注不足，可能因此增加地形差异对土壤碳动态及碳汇评估的不确定性。地形对土壤碳过程的调控可能具有明显的坡向依赖性（图 1）。本研究重点探讨两个问题：北坡与南坡的 SOM 分解速率及其Q₁₀是否存在差异？在不同坡向内部，微尺度海拔和坡度如何影响这些过程？

图1. 气候变化背景下地形对植被、土壤及微生物过程影响的概念框架

本研究以中国东北大兴安岭呼玛河地区的典型多年冻土森林为研究对象，在北坡和南坡布设配对样带，并沿坡脚至坡顶设置 8 个微地形海拔位置（图 2）。利用 PRI-ECO 自动控温土壤通量系统（PRI-8800，中国，北京普瑞亿科科技有限公司），在 10–30 ℃ 范围内开展土壤培养实验，量化 SOM 分解速率及其温度响应。研究旨在揭示微地形（坡向、海拔和坡度）与土壤水热环境之间的联系，阐明地形影响土壤碳分解及其温度敏感性的潜在机制，并识别可能对碳损失更为敏感的地形单元，为提高多年冻土森林土壤碳动态评估的精细度提供依据。

图2. 研究区（a）、采样点分布（b）以及北坡与南坡配对样带设计（c）

研究结果亮点

研究发现，两个坡向的平均SOM分解速率均随微尺度海拔和坡度增加而显著下降。这表明，即使在连续且相对平缓的坡面上，微地形差异也能显著改变土壤碳矿化过程。我们推测，北坡相对有利的水分条件和更稳定的微气候可能有利于微生物分解活动，而南坡较强的太阳辐射和蒸散作用可能加剧水分胁迫。尽管北坡与南坡的平均Q₁₀不存在显著差异，但两者沿微地形梯度呈现出截然不同的变化趋势：北坡的Q₁₀随微地形海拔和坡度增加而显著升高，而南坡则显著降低。这一结果说明，仅比较不同坡向的平均 Q₁₀，可能无法揭示其温度响应的空间异质性。我们认为，这种相反的变化模式可能与两个坡向的局地温度、水分、底物可利用性及微生物生理状态差异有关。在北坡，较低的温度可能构成分解过程的限制，而增温可能缓解这种限制；在南坡，较强的水分胁迫则可能削弱增温对微生物代谢的促进作用。

图3. 不同坡向下，微地形因子（海拔和坡度）影响SOM分解温度敏感性（Q₁₀）的假设性直接和间接作用路径

分段结构方程模型（piecewise SEM）进一步揭示了不同坡向下微地形的潜在调控路径。微地形既具有直接正向作用，也通过调节微生物活性和土壤养分相关路径产生间接正向作用（图 3）。相比之下，在南坡，微地形对 SOM 分解速率和Q₁₀均表现出显著的直接负向作用，而通过微生物活性和土壤理化性质影响 Q₁₀ 的间接路径并不显著。

研究意义

本研究的重要意义在于，揭示了微地形对多年冻土森林 SOM 分解及其温度敏感性的影响，并强调坡向与微地形海拔、坡度之间的相互作用可能造成显著的土壤碳过程空间异质性。现有陆地碳循环模型通常采用平均地形条件或较粗分辨率的环境变量，可能无法充分反映这种异质性，从而增加区域土壤碳通量和碳汇估算的不确定性。因此，将不同微地形位置的Q₁₀纳入模型参数化，有望改善多年冻土森林土壤碳动态的评估。不过，本研究仅覆盖中国东北一个多年冻土森林研究点，使用 0–20 cm 表层土壤，并在夏季采样后开展 10–30 ℃ 的短期培养实验，尚不能完整反映全年野外碳释放及季节性冻融过程。此外，南坡 Q₁₀的模型解释率较低，也表明相关机制仍有待深入研究。未来需要结合多地点配对样带、土壤温湿度连续监测、冻融动态观测及微生物功能性状分析，进一步验证这些规律的普遍性，并明确微地形在多年冻土森林碳循环及其气候反馈中的作用。

相关论文信息

相关科研论文“Fine-scale topographic heterogeneity regulates the temperature sensitivity of SOM decomposition in permafrost forests”近期在线发表在中科院一区期刊《Catena》。论文第一作者为东北林业大学在读博士刘成，通讯作者为东北林业大学青年教师李杰，合作者包括东北林业大学何念鹏教授以及中国科学院地理科学与资源研究所徐丽副研究员等。本研究得到中国国家重点研发计划项目（2023YFF1305900）、黑龙江省自然科学基金青年项目B类（YQ2025D002）以及中央高校基本科研业务费专项资金（2572025JT06）的共同资助。

相关论文信息：Cheng Liu, Jie Li, Li Xu, Hua Chai, Zhihu Sun, Cong Yu, Jinchao Kong, Yang Zhao, and Nianpeng He. "Fine-scale topographic heterogeneity regulates the temperature sensitivity of SOM decomposition in permafrost forests." CATENA (2026): 110608.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2026.110608

@各位老师

截至目前，以PRI-8800为关键设备发表的相关文章已达43篇，分别发表在10余种影响因子较高的国际期刊上——

数据来源：https://sci.justscience.cn/

很荣幸PRI-8800可以为这些高质量学术研究贡献一份力量，感谢各位老师对普瑞亿科产品的支持和信任。即日起，如果您成功发表文章，并且在研究过程中使用了普瑞亿科的国产仪器设备，请与我们公司联络，我们为您准备了一份小礼物，以感谢您对国产设备以及普瑞亿科的信任和支持！

PRI-8800
生态系统温室气体培养与环境模拟平台
新外观高性能享安全

为响应国家“双碳”目标，针对国内“双碳”行动有效性评估，普瑞亿科全新升级了PRI-8800 生态系统温室气体培养与环境模拟平台，结合了连续变温培养和高频土壤呼吸在线测量的优势，模式的培养与测试过程非常简单高效，这极大方便了大量样品的测试或大尺度联网的研究，可以有效服务科学研究和生态观测。PRI-8800的成功推出，为“双碳”目标研究和评价提供了强有力的工具。

PRI-8800是如何工作的？

土壤有机质分解速率（R）对温度变化的响应非常敏感。温度敏感性参数（Q₁₀）可以刻画土壤有机质分解对温度变化的响应程度。Q₁₀是指温度每升高10℃，Ｒ所增加的倍数；Q₁₀值越大，表明土壤有机质分解对温度变化就越敏感。Q₁₀不仅取决于有机质分子的固有动力学属性，也受到环境条件的限制。Q₁₀能抽象地描述土壤有机质分解对温度变化的响应，在不同生态类型系统、不同研究间架起了一个规范的和可比较的参数，因此其研究意义重大。

以往Q₁₀研究通过选取较少的温度梯度（3-5个点）进行测量，从而导致不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题无法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度的响应曲线可以有效解决上述问题。PRI-8800全自动变温土壤温室气体在线测量系统为Q₁₀的研究提供了强有力的工具，不仅能用于测量Q₁₀对环境变量主控温度因子的响应，也能用于测量其对土壤含水量、酶促反应、有机底物、土壤生物及时空变异等的响应。PRI-8800为Q₁₀对关联影响因子的研究，提供了一套快捷、高效、准确的整体解决方案。

01 主要特点

可设定恒温或变温培养模式；
温度控制波动优于±0.05℃；
平均升降温速率不小于1°C/min；
307mL样品瓶，25位样品盘；
一体化设计，内置 CO₂ H₂O 模块；
可外接高精度浓度或同位素分析仪。

02 选型推荐

为了更好地助力科学研究，拓展设备应用场景，普瑞亿科重磅推出「加强版」PRI-8800——PRI-8800 Plus生态系统温室气体培养与环境模拟平台。

选型推荐：

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加强版来了！PRI-8800 Plus生态系统温室气体培养与环境模拟平台

实验设计

1）原状土冻融过程模拟：气候变化改变了土壤干湿循环和冻融循环的频率和强度。这些波动影响了土壤微生物活动的关键驱动力，即土壤水分利用率。虽然这些波动使土壤微生物结构有少许改变，但一种气候波动的影响（例如干湿交替）是否影响了对另一种气候（例如冻融交替）的反应，其温室气体排放是如何响应的？通过PRI-8800 Plus 的冻融模拟，我们可以找出清晰答案。

2）湿地淹水深度模拟：在全球尺度上湿地甲烷（CH₄）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO₂）排放的温度敏感性不受水位影响。复杂多样的湿地生态系统不同水位的变化及不同温度的变化如何影响和调控着湿地温室气体的排放？我们该如何量化不同水位的变化及不同温度的变化下湿地的温室气体排放？借助PRI-8800 Plus，通过淹水深度和温度变化的组合测试，可以查出真相。

3）温度依赖性的研究：既然温度的变化会极大影响土壤呼吸，基于温度变化的Q₁₀研究成为科学家研究中重中之重。2017年Robinson提出的最低20个温度梯度拟合土壤呼吸对温度响应曲线的建议，将纠正以往研究人员只设置3-5个温度点(大约相隔5-10℃)进行呼吸测量的做法，该建议能解决传统方法因温度梯度少而导致的不同土壤的呼吸对温度变化拟合相似度高的问题，更能提升不同的理论模型或随后模型推算结果的准确性。而上述至少20个温度点的设置和对应的土壤呼吸测量，仅仅需要在PRI-8800 Plus程序中预设几个温度梯度即可完成多个样品在不同温度下的自动测量，这将极大提高科学家的工作效率。

除了上述变温应用案例外，科学家还可以依据自己的实验设计进行诸如日变化、月变化、季节变化、甚至年度温度变化的模拟培养，通过PRI-8800 Plus的“傻瓜式”操作测量，将极大减少科学家实验实施的周期和工作量，并提高了工作效率。

PRI-8800 Plus除了具有上述变温培养的特色，还可以进行恒温培养，抑或是恒温/变温交替培养，这些组合无疑拓展了系统在不同温度组合条件下的应用场景。

4）水分依赖性的研究：多数研究表明，在温度恒定的情况下，Q₁₀很容易受土壤含水量的影响，表现出一定的水分依赖特性。PRI-8800 Plus可以通过手动调整土壤含水量的做法，并在PRI-8800 Plus快速连续测量模式下，实现不同水分梯度条件下土壤呼吸的精准测量，而PRI-8800 Plus的逻辑设计，为短期、中期和长期湿度控制条件下的土壤呼吸的连续、高品质测量提供了可能。

5）底物依赖性的研究：底物物质量与Q₁₀密切相关，这里的底物包含不限于自然态的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/难分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸碱盐度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物质碳、微生物种群、各种肥料、呼吸促进/抑制剂、同位素试剂等。通过PRI-8800快速在线变温培养测量，能加速某些研究进程并获得可靠结果，如生物质炭在土壤改良过程中的土壤呼吸研究、缓释肥缓释不同阶段对土壤呼吸的持续影响、盐碱土壤不同改良措施下的土壤呼吸的变化响应等等。

6）生物依赖性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（>90%）和土壤动物呼吸（1-10%），土壤微生物群落对Q₁₀影响重大。通过温度响应了解培养前后的微生物种群和数量的变化以及对应的土壤呼吸速率的变化有重要意义。外源微生物种群的添加，或许帮助科学家找出更好的Q₁₀对土壤生物依赖性的响应解析。