Picarro博客

加拿大不连续多年冻土中泥炭厌氧分解的实验性激发效应研究

  在皮卡罗 (Picarro) 公司,我们乐于听到研究小组如何将我们的系统运用到他们的项目中。克里斯蒂安·埃斯托普-阿拉贡内斯 (Cristian Estop-Aragonés)、利亚姆•霍夫曼 (Liam Heffernan) 和大卫·奥莱费尔特 (David Olefeldt)加拿大阿尔伯塔大学可再生资源系花时间撰写了一篇短文,其中讲述了他们如何在最近的热喀斯特沼泽研究中使用 Picarro G2201-i 分析仪小样本引入模块 (SSIM)。感谢这三位人士与我们分享经验。

  北部地区气候变暖加剧和野火频发导致永久冻土泥炭地和泥炭高原大面积解冻。这些生态系统代表了土壤有机碳的陆地热点,而整个土壤剖面的解冻通常会将这些泥炭高原转变成热喀斯特沼泽。此类沼泽的特点在于地面沉降和渍水土壤,而葱郁的林木则会被更喜栖潮湿环境的植被物种所取代(图 1)。在这些缺氧土壤中,微生物活动会将泥炭中储存的有机碳转化为 CO2 和 CH4,从而导致这些温室气体可能被释放到大气中。植被还可能会释放土壤中的新鲜碳输入,这会增强泥炭的分解(激发效应)。

  为模拟这些碳输入可能会对泥炭分解产生的潜在激发效应,我们在土壤中添加了富含 13C 的基质,并使用小样本引入模块 (SSIM) 在 Picarro G2201-i 分析仪中测量 CO2 和 CH413C 含量。一旦实验室培养项目中积累了足量的气体,我们就会从顶部(图 2)取出样本,将其与零位空气气体混合,以获得分析仪适当范围内的浓度,然后使用 SSIM 将其注入。富含 13C 基质的特征清晰明了,如所测量的进化 13C-CO2 所示(图 2)。凭借这些结果,我们就可以运用质量平衡原理来量化来自土壤碳和来自新增基质的气体的含量。SSIM 测量简便快捷,能够处理大量样本。


 图 2:左侧是一个装有土壤样本的不透明(无关)培养罐。橡胶隔片和注射器针头用于从顶部提取气体样本并将样本输送到 SSIM 中。在右侧,来自三个培养罐复件的 13C-CO2 值,其中在对照培养罐中添加了糖。

  研究目的是确定添加基质是否“激发”泥炭分解,也即来自土壤有机碳的 CO2 和 CH4 的生产率是否在添加基质后增加。在具有不同有机物质性质的各类土壤层中对此类潜在激发效应进行研究,以便更好地了解这些生态系统中的碳循环。我们将在未来几个月实施进一步的测量,最终结果会在国际期刊上如期发表。

  Picarro 为我们提供了各种工具,这些工具支持我们为表征温室气体源与汇的行为所实施的实地研究和实验室研究工作。北纬陆地和海洋环境代表了重要的研究领域;如果我们想要确定它们在碳循环过程和氮循环过程中所扮演的角色,那么了解这些生态系统的演变就是关键所在。