成果动态--陕西关中平原区域环境变化与综合治理国家野外科学观测站

NC：关中平原国家站提出自然光驱动二氧化碳资源化通用性方案

二氧化碳作为最主要的人为排放温室气体，其持续排放加剧温室效应，对全球气候系统构成威胁。然而，从资源视角看，二氧化碳不仅是地球碳库中最活跃的循环载体，更是一种可利用的碳源，具备转化为可再生能源与化工产品的巨大潜力。植物通过光合作用，巧妙地将结构简单的二氧化碳和水转化为复杂的养分分子，为人类借助化学手段实现温室气体二氧化碳的资源化利用提供了自然范例。然而，人工模拟光合作用的过程仍面临科学挑战，其关键瓶颈在于：光激发功能材料所产生的电子（用于还原二氧化碳）与空穴（用于氧化水）寿命极短，难以实现二者反应的同步与持续进行。关中平原国家站科研团队受植物光合作用启发，提出了一种实现二氧化碳与水协同转化的通用策略。该方案模拟植物暂存光生电子的生理机制，创新性地设计出一种电子存储路径，通过定向设计、制备材料结构，使其能够在光照条件下储存电子、在需要时精准释放，实现对二氧化碳与水反应速率和程度的精确调控。基于这一思路，研究团队成功构建出具有电子存储功能的银修饰三氧化钨（Ag/WO3）材料（图1）。将其与催化活性组分酞菁钴复合对比验证，发现二氧化碳转化效率较纯酞菁钴提升了近百倍。此外，这一策略具备良好的通用性与适用性，可根据实际需求构建多种结构适配的复合催化剂体系（图2）。更重要的是，该方案能够在自然光条件下稳定运行，为利用太阳能规模化转化二氧化碳、生产一氧化碳、甲烷等清洁能源提供了可行的技术路径。该成果近期在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications），我站站长黄宇研究员为第一作者和通讯作者。研究得到国家自然科学基金（42507620）和黄土科学全国重点实验室项目等的支持。Huang Yu, Shi Xianjin, Zhang Hongna, Cao Junji, Lee Shuncheng, Bioinspired charge reservoir enables efficient CO2 photoreduction with H2O via tungsten valence oscillation. Nature Communications, 2026.全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-68991-3图1 模仿植物光合作用的电子存储工作机制图2 电子存储方案通用性与实用潜力的验证结果

2026-02-10

关中平原国家站以微生物生长与呼吸的视角揭示微生物碳利用效率的驱动机制

微生物碳利用效率（CUE）是调控土壤有机碳动态的关键参数，反映微生物将吸收的碳分配于生长与呼吸的比例。准确理解CUE对预测土壤碳库响应全球变化具有重要意义。传统研究常将CUE视为整体参数，但其主要包含生长与呼吸两个过程，二者受不同机制驱动。对此，本文梳理了生长与呼吸在驱动机制上的差异。微生物生长主要受碳、氮、磷等养分的协同限制，取决于资源可用性；而呼吸速率更依赖于底物的化学性质，如碳氮比与结构复杂性。此外，在气候变化情境下，如增温、干旱或二氧化碳升高，生长与呼吸往往呈现同步或异步响应，掩盖了CUE的潜在驱动机制。因此，将CUE解耦为生长与呼吸两个组分，有助于揭示环境变化下土壤碳周转的微观机制。为推进该研究框架，关中平原国家站科研团队提出未来应在模型中独立表征生长与呼吸过程，以提升土壤碳动态模拟的机制性与预测准确性。同时，需结合稳定同位素探针技术与宏基因组功能分析，在群落乃至功能基因层面识别调控碳同化与呼吸的关键类群与代谢途径，从而系统阐明微生物代谢对土壤碳循环的调控机制。综上所述，通过将CUE解耦为微生物生长与呼吸，旨在建立一个更具机理性的框架（图1），为深入理解与预测土壤碳库在全球变化下的响应提供科学依据。相关成果发表于国际知名期刊The Innovation Geoscience。中国科学院地球环境研究所博士后周嘉聪为第一作者，陈骥研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（32301405, 32471685）、陕西省博士后项目（2024BSHYDZZ018）及陕西省杰青项目（2024JC-JCQN-32）共同资助。Zhou J., Liu J., Hungate B.A., Smith P., Sinsabaugh R.L., Kuzyakov Y., Noormets A., Chen J., 2026. Digging deeper into microbial carbon use efficiency in soil: Perspectives from microbial growth and respiration. The Innovation Geoscience, 4: 100183.https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2026.100183图1 微生物碳利用效率解耦为生长与呼吸组分的必要性与潜在解决方案

2026-01-30

关中平原国家站通过方法学突破，首次实现城市大气微/纳塑料量化研究

自2004年“微塑料”概念（尺寸小于5毫米的塑料碎片）被提出后，在过去的二十年间，微塑料及更小的纳米塑料（小于1微米）已被发现广泛存在于地球系统的所有环境介质（水、土壤、空气及生物等）中。它们通过物理与化学的复合作用，对从生物个体到生态系统的多个层级构成潜在且长期的威胁。近年来，极地、高山等偏远地区的观测证据进一步揭示，大气传输已成为塑料全球循环的关键通道。同时，微米及纳米级塑料颗粒可经呼吸道进入深部肺区及血液，是除摄食外另一重要的人体暴露途径。传统分析方法依赖显微镜下对塑料形状、颜色和透明度的人工识别，难以实现对环境样品中微米级塑料的准确定量，更无法精准识别纳米级塑料，这构成了该领域研究的关键瓶颈。作为一种可通过大气通道快速扩散至全球的新型污染物，尽管学术界日益关注微/纳塑料在大气中的存量、传输、转化及归趋，但受限于定量方法的缺乏，其气候、环境与健康效应一直难以系统评估。为应对这一挑战，关中平原国家站科研团队联合国内外学者，开发了一种半自动显微分析方法，首次实现对环境样品中小至200纳米塑料颗粒的有效定量。该方法基于计算机控制的扫描电子显微技术，通过逐颗粒定位并测量其粒径、形貌与元素组成等微观理化参数，系统揭示了西安、广州两座千万级人口城市大气气溶胶、降水（雨、雪）、降尘和扬尘中微塑料与纳米塑料的丰度（图1）。研究发现，道路扬尘与降雨过程主导着大气塑料的跨环境介质传输，并观测到微/纳塑料在大气中与矿物尘、黑碳等颗粒物发生了异质混合（图2）。该工作通过方法学创新，将大气塑料研究的空间分辨率从微米推进至纳米尺度，为精准量化微/纳塑料的大气过程提供了有力工具。基于粒径分辨的形貌与化学组成实测数据，研究深化了对大气塑料环境行为的认识，为评估其对辐射强迫与生态系统的影响提供了直接依据。此外，研究首次发现的大气异质混合现象，也为深入探究微/纳塑料的健康风险与气候效应拓展了新的研究思路。该成果近期发表于Science Advances。中国科学院地球环境所胡塔峰副研究员为第一作者，中国科学院大气物理所曹军骥研究员、我站站长黄宇研究员、香港中文大学何建辉教授和日本熊本县立大学张代洲教授并为共同通讯作者。研究获得中国科学院兰州资源环境科学大型仪器区域中心“仪器设备方法开发技术创新项目（lz2026g106）”和黄土科学全国重点实验室“2025年度全重重点项目（SKLLQGZD2503）”资助。Tafeng Hu, Chongchong Zhang, Yuqing Zhu, Jing Duan, Suixin Liu, Niu Jin, Yingpan Song, Feng Wu, Jianjun Li, Ting Zhang, Hongya Niu, Xuxiang Li, Hong Huang, Gary S. Casuccio, Yu Huang, Kin-Fai Ho, Junji Cao, Daizhou Zhang(2026). Abundance of microplastics and nanoplastics in urban atmosphere. Science Advance.https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz7779图1、城市大气微塑料和纳米塑料丰度、通量与组成示意图图2、城市大气环境样品中塑料颗粒的异质聚集. (A) 大气塑料粒子与黑碳和矿物尘粒子聚集体的相对含量；(B) 微/纳尺度异质聚集体的典型形貌

2026-01-15

关中平原国家站揭示全球变化下植物氮磷计量比及回收效率的解耦现象

长期以来，学术界普遍认为氮循环与磷循环是紧密耦合的。然而，这一假设尚未在全球变化背景下得到严格验证，这限制了我们对氮磷循环的预测能力。关中平原国家站团队通过整合107篇已发表文献中的1341个数据点，对过去二十年来叶片氮磷回收效率（nitrogen and phosphorus resorption efficiency; NRE and PRE）对主要全球变化因子（包括气候变暖、干旱、降水增加、CO2浓度升高、氮肥施用和磷肥施用）的响应进行了整合分析。研究发现，植物氮磷回收对这些全球变化因子的响应存在显著差异，表明全球变化背景下植物氮磷循环发生了解耦（图1）。NRE与PRE对单一全球变化因子的响应呈现显著分异：大部分全球变化因子导致NRE与PRE发生方向相反的改变，而CO2浓度升高虽使二者同向变化，但变化幅度存在显著差异。我们进一步利用叶片氮磷比, 植物氮磷限制的指示指标, 来探究NRE和PRE对全球变化因子的差异性响应是否由植物养分限制状态的改变所驱动。结果发现，在增温、CO2浓度升高、施氮和施磷条件下，叶片氮磷比的变化与NRE呈负相关，但与PRE呈正相关。然而，在干旱和降水增加条件下，上述变量间未观察到显著相关性。这些结果指示了叶片氮磷回收的解耦主要源于全球变化诱导的氮磷限制转变，这可能表明氮磷循环的解耦可能是植物适应养分限制的策略。多重全球变化因子对氮磷回收普遍具有加和效应。这种普遍存在的加和效应可能将显著简化模型预测——由于不再需要考虑因子间的交互作用，模型仅需纳入各因子的独立效应即可。当氮施肥与磷施肥、增雨或增雨共同作用时，氮施肥主导了这些复合效应的加和作用。这一结果表明，未来大气氮沉降和农业施肥导致的陆地氮输入持续增加，将成为驱动植物氮磷循环解耦的关键因素，尤其在氮限制生态系统中。本研究揭示了全球变化下植物氮磷回收过程的普遍解耦现象，为理解生态系统养分循环响应机制提供了新视角。这一发现突破了传统氮磷循环解耦的理论假设，强调生态模型应纳入植物氮磷循环的解耦机制，以更准确地预测生态系统对全球变化的响应。研究结果发表在国际生态学经典期刊Journal of Ecology。我站陈骥研究员和中山大学生态学院洪艺雪博士为论文的共同第一作者，中山大学生态学院陈浩副教授为论文的通讯作者。该研究受到广东省面上项目、深圳市面上项目，国家自然科学基金面上项目等项目的资助。Yixue Hong#, Ji Chen#, Xiao-Tao Lü, Dejun Li, Mohamed S. Sheteiwy, Fernando T. Maestre, Pete Smith, Raúl Ochoa-Hueso, Robert L. Sinsabaugh, Hao Chen. Decoupling of plant nitrogen and phosphorus under global change over the last two decades. Journal of Ecology. 2025.全文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70081图. 单一及多重全球变化因子对叶片氮磷回收效率的影响

2025-11-27

关中平原国家站提出大气沙尘颗粒老化过程中二次有机气溶胶非均相氧化生成的新证据

沙尘粒子作为全球陆源气溶胶的主要组成部分，其新鲜粒子通常呈疏水性。然而在老化过程中，沙尘表面形成的硫酸盐、硝酸盐等二次组分，能显著增强其吸湿性与反应活性，使之成为液相二次有机气溶胶（aqSOA）生成的重要介质。以往外场观测表明，沙尘事件期间超微米颗粒中常出现草酸盐与硝酸盐的共存现象，揭示沙尘表面可能参与并促进了二次有机酸的形成，但仍需更多观测资料证实。为探究关中地区近地面人为污染对高山自由对流层大气环境的影响，关中平原国家站气溶胶理化过程及环境效应团队在华山开展系统观测，并在之前的研究中发现，夏季白天的谷风可将地表的污染物输送至山顶影响自由对流层的化学组成，但冬季低温导致的边界层压低显著抑制了局地污染物向山顶的扩散，使高海拔地区气溶胶主要来源于远距离输送。本研究进一步聚焦于冬季观测期间的一次强沙尘事件，分析沙尘传输过程中近地面和山顶大气气溶胶中二元羧酸类SOA的分子组成和稳定碳同位素分布的垂直差异。结果表明：非沙尘期，草酸（C2）主要通过在细颗粒物中的液相氧化反应生成；而在沙尘期间，其形成路径则转变为在粗颗粒物表面的非均相化学反应（图1）。高海拔站点大气颗粒物主要源于远距离输送，受沙尘影响尤为显著，具体表现为：气溶胶老化指标增强（C2/C4比值升至7.75，图2）、δ13C值富集（较非沙尘期增加+8.3‰，图3）以及C2从细模态向粗模态的明显迁移（图4）。研究指出，粒径分布的转变与沙尘老化过程中形成的Ca(NO3)2吸湿性涂层密切相关，其催化的表面氧化反应与金属-草酸盐络合作用产生协同效应，共同导致δ13C显著富集。本研究阐明了沙尘老化过程中C2生成路径、粒径分布及δ13C特征的改变，并揭示了其显著的海拔差异性，为理解沙尘传输过程中二次有机气溶胶的转化提供了关键依据，并深化了对山地大气化学和区域气候效应的认知。该研究结果发表于大气环境领域著名期刊Atmospheric Chemistry and Physics，地球环境研究所特别研究助理沈敏霞为论文第一作者，我站李建军研究员为通讯作者。研究受到国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、黄土科学全国重点实验室开放基金及中国科学院青年创新促进会等项目的资助。Shen, M., Qi, W., Liu, Y., Zhang, Y., Dai, W., Li, L., Guo, X., Cao, Y., Jiang, Y., Wang, Q., Li, S., Wang, Q., and Li, J.: Measurement report: Observational insights into the impact of dust transport on atmospheric dicarboxylic acids in ground region and free troposphere, Atmos. Chem. Phys., 25, 16147–16165, https://doi.org/10.5194/acp-25-16147-2025, 2025.图1 沙尘驱动草酸粒径迁移与生成途径示意图图2 华山山脚与山顶PM2.5中草酸的稳定碳同位素（δ13C）组成图3 沙尘事件期间华山山脚与山顶 (a)二元羧酸及其相关化合物的分子组成(b)主要二元羧酸相对百分比及(c)C2/C4与C3/C4比值图4 沙尘期与非沙尘期华山山脚和山顶二元羧酸的粒径分布对比

2025-11-27

关中平原国家站在城市减排对周边地区大气PM2.5化学特征的影响方面取得进展

近年来，随着我国人为污染物排放的持续下降，大气PM2.5浓度整体呈现显著降低的积极态势。目前，对二次气溶胶的生成和转化过程仍缺乏全面的研究，尤其是分子层面的生成机制尚不明确，这已成为制约PM2.5深度减排的关键瓶颈。2021至2022，为防控疫情传播，西安市实施了包括交通、工业及居民活动在内的全面管控措施，导致人为污染物排放显著下降，为研究二次气溶胶生成对PM2.5污染的贡献提供了宝贵契机。关中平原国家站李建军研究员课题组于2021年至2022，在关中平原国家站开展了大气PM2.5的实地观测，覆盖了西安封控前、封控期间以及解封后春节期间的三个典型排放情景。研究对PM2.5中的碳质组分、水溶性离子及有机化合物组分进行了系统分析，并对二次气溶胶的生成机制进行了深入探讨。研究结果显示，尽管封控期间严格的管控措施导致NO2和SO2浓度显著下降，但PM2.5浓度却不降反升，甚至出现两次超过200 µg·m-3的严重污染事件。分子示踪分析与源解析结果表明，与封控前相比，封控期间生物质燃烧对PM2.5的贡献增加了70%以上，这可能源于居家隔离期间郊区取暖和烹饪所用生物质燃料的增加。此外，液相氧化过程在封控期间生成了大量二次气溶胶，对PM2.5的贡献超过50%，在重度污染事件中甚至达到了72%。春节期间，烟花燃放释放的金属离子显著促进了硫酸盐的液相生成，使二次硫酸盐相关来源对PM2.5的贡献上升至33%。研究揭示了生物质燃烧/烟花燃放与液相氧化之间的协同作用对二次气溶胶生成的重要贡献，并指出不均衡的减排措施可能会加剧污染物间的相互作用，从而导致空气质量的进一步恶化。因此，实现有效的空气质量管理需采取多种污染物协同控制的减排策略。上述研究成果近期发表于国际学术期刊iScience，该项工作得到了陕西省自然科学基础研究计划（2025JC-YBQN-450）、黄土科学全国重点实验室开放基金（SKLLOG2307）、国家自然科学基金（42407156）和中国科学院青年创新促进会等的支持。Yali Liu, Xiao Guo, Yifan Zhang, Yue Cao, Yingkun Jiang, Weining Qi, Minxia Shen, Lu Li, Qian Wang, Wenting Dai, Jianjun Li. Chemical Characteristics of Wintertime PM2.5 in Background Region of Northwest China During Urban Emission Reduction. iScience, 2025, 113528.文章链接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.113528图1 观测期内气象参数(a)和PM2.5主要化学组分浓度（b-e）的时间序列图2 西安封控期间(a)和春节期间(b)，NOR、SOR和ALWC随RH的升高趋势图3 西安封控前，封控期间和春节期间PM2.5的来源解析

2025-11-21

关中平原国家站在棕碳的吸光贡献和直接辐射效应模式估算方面取得进展

棕碳是重要的短期气候变化驱动因子之一，其吸光特性可能会对区域气候变化带来重要影响。通常在气候模式中假设生物质和生物燃料燃烧是一次棕碳的主要来源，而越来越多的研究表明棕碳的形成是由燃烧条件决定的，低效率的化石燃料燃烧同样可以产生棕碳。外场观测表明，尤其是在我国的燃煤采暖季，居民煤炭燃烧排放棕碳的光吸收不亚于生物质燃烧的排放。为准确估算棕碳的吸光性和辐射效应，关中平原国家站李国辉研究员团队将棕碳的主要一次排放源（居民煤炭燃烧、生物质燃烧和生物燃料燃烧、车辆排放）以及二次生成棕碳纳入区域气候模型。研究表明，在模式中考虑棕碳后的模拟方案，对气溶胶吸光性特征的模拟有较大的改善。结果表明，棕碳在华北平原冬季呈现较显著的空间异质性，近地面平均浓度为5.2 µg m-3，河北和汾渭平原是高值区。而在365 nm波长处棕碳对气溶胶吸收的贡献达16.4%，居民煤炭燃烧是最大的贡献源。棕碳整体（同时考虑其散射和吸收性）在大气层顶产生的直接辐射效应平均为-0.09 W m⁻²。但由于其光吸收对有机气溶胶散射效应的抵消，使有机碳冷却效应减弱了约28.0%。华北平原棕碳吸光性带来的平均辐射效应可达+0.40 W m-2。研究时段内，居民煤炭燃烧、生物质燃烧、机动车和二次生成棕碳吸光性带来的大气层顶直接辐射效应平均分别为+0.26 W m-2、+0.11 W m-2、+0.01 W m-2和+0.02 W m-2。该研究表明气候模式不仅需要考虑有机气溶胶的吸光性，还必须重视化石源尤其是低效燃烧煤炭源排放的棕碳。研究有助于深入理解和认识棕色碳的气候效应，提高模式对未来气候变化的模拟能力。研究成果发表于中国科学院一区期刊Atmospheric Chemistry and Physics，第一作者为周家茂高级工程师，通讯作者为李国辉研究员。该研究得到国家自然科学青年基金（No.42107127）和国家重点研发计划（No.2022YFF0802502）的联合资助。原文详见：Zhou,J.,Wu,J.,Su,X.,Wang,R.,EI Haddad,I.,Li,X.,Jiang,Q.,Zhang,T.,Dai,W.,Cao,J.,Prevot,A. S. H.,Tie,X.,and Li,G.:Source-explicit estimation of brown carbon in the polluted atmosphere over the North China Plain: implications for distribution,absorption,and the direct radiative effect,Atmos. Chem. Phys.,25,7563–7580.原文链接：https://doi.org/10.5194/acp-25-7563-2025图. 不同来源棕碳吸光性的直接辐射效应空间分布（a）居民煤炭燃烧源，（b）生物质燃烧源，（c）机动车源和（d）二次源

2025-11-20

关中平原国家站构筑新型材料高效灭活生物气溶胶

生物气溶胶是病原体空气传播的重要媒介，对人类生命健康构成严重威胁。光催化技术作为一种由光生自由基驱动的绿色消杀技术，与传统紫外照射、化学消毒等技术相比，具有环境友好、无耐药性风险及可避免产生致癌副产物等优势，极具应用前景。但现有光催化体系需百瓦级强光照射数小时，才能生成足够有效灭活病原体的自由基，且其对遗传物质的破坏机制仍不明确。因此，我站人员开发兼具低能耗、快速与高效特性的新材料，并系统揭示其在分子水平上对病原体遗传物质的灭活机制，不仅将深化对环境催化理论的科学认知，也可推动光催化新型材料在室内空气消毒与公共卫生防护领域的产业化应用。关中平原国家站污染物资源化利用与生态功能提升方向空气净化新技术团队（AirPNT）基于在异质结界面对电子传输的精确调控，构筑了一种能稳定低价态Cu(I)的新型Cu2O/ZIF-8材料（图1）。新型材料在低至13 W的弱光环境中，仅需5 µg mL-1的材料投加浓度，即可在15分钟内实现对革兰氏阴性菌和阳性菌的广谱彻底灭活，展现出极具市场竞争力的光催化性能。机制分析发现，新型材料在异质界面处基于费米能级匹配形成的富电子层结构，不仅有效稳定了Cu(I)价态，还促进了光生载流子的空间分离与定向迁移，显著提升了长寿命超氧自由基的生成效率，从而有效实现对病原体膜结构的破坏，并使其DNA断链（图2）。转录组学分析进一步揭示了其不可逆的遗传物质灭活机制，差异表达基因涉及膜结构破坏、遗传物质失活、蛋白功能紊乱，及氧化应激损伤等关键生物过程（图3）。气相微反应器中的生物气溶胶光催化灭活实验以及大气颗粒物共存体系下的性能评估，则充分验证了该材料在环境空气应用中的高效光催化活性与优异稳定性（图4）。相关成果发表于Environment Science & Technology。本工作受国家自然科学基金（42403080和42407150）、中国科学院青年交叉团队（JCTD-2022-17）和黄土科学全国重点实验室重点项目（SKLLQGZD2503）共同资助。全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c08583.图1. Cu2O/ZIF-8异质结的界面电子分布（a）与光催化灭活病原体性能对比（b）图2. 异质结光催化破坏病原体膜结构和DNA断链机制图3. 异质结光催化过程影响遗传物质表达机制图4. 气相微反应器光催化灭活生物气溶胶实验（a）与大气颗粒物共存体系下的性能评估实验（b）

2025-11-14

关中平原国家站在揭示种植固氮植物可增加土壤有机碳储量方面取得进展

固氮植物因其具有固定大气氮的能力，在全球造林和农业种植中被广泛应用。这一固氮能力使得固氮植物在提高土壤氮浓度、缓解生态系统氮限制、增加植被生产力等方面发挥着重要作用。然而，种植固氮植物对土壤有机碳储量的影响仍存在很大的不确定性。鉴于土壤碳库是陆地生态系统的最大碳库，研究固氮植物种植对全球土壤有机碳储量的影响对于减缓气候变化至关重要。基于此，本研究依托陕西关中平原区域生态环境变化与综合治理国家野外科学观测研究站，通过整合了全球136项研究中的385个配对观察值（图1），系统比较了在固氮植物与非固氮植物种植条件下土壤有机碳储量的差异。结果发现，与非固氮植物相比，种植固氮植物使土壤有机碳储量增加了16%（图2a）。土壤有机碳的增加与土壤氮储量的增加密切相关(图2b-c)：平均每增加1克土壤氮伴随着7.8克土壤有机碳的累积（图2d）。气候能够调节固氮植物种植对土壤有机碳储量的效应。在较干旱和较温暖的区域（图3：MAT为正相关、MAP为负相关），特别是热带区域（图5d-e），种植固氮植物对土壤有机碳储量的促进作用更显著。此外，种植策略也会影响固氮植物对土壤有机碳储量的效应（图4）。相比于种植固氮作物，种植固氮树对土壤有机碳的促进作用更明显。长期种植固氮植物对土壤有机碳储量的提升效果优于短期种植。最后基于全球预测，本研究估算通过在植树造林实践、农业种植及边际土壤的恢复中种植固氮植物，可使全球土壤有机碳储量每年额外增加0.29-0.75 Pg C（图5）。综上，该研究从提高土壤有机碳储量的角度回答了四个问题：固氮植物是否可以种？在哪里种？该怎么种？种植潜力如何？本研究的结果强调可将固氮植物种植作为基于自然的气候缓解的重要策略。研究结果以“Meta-analysis shows that planting nitrogen-fixing species increases soil organic carbon stock”为题在线发表在生态学权威期刊Nature Ecology & Evolution上。我站人员陈骥研究员和中山大学生态学院陈浩副教授为共同通讯作者。孙锡斌博士为论文的第一作者。本研究受到了广东省面上项目、深圳市面上项目、国家自然科学基金等项目的资助。全文链接：https://www.nature.com/articles/s41559-025-02861-x.图1. 本整合分析中所纳入研究的全球分布图2. 种植固氮植物对土壤有机碳（SOC）储量的影响及其关键驱动因子图3. 混合效应Meta回归结果：气候、土壤性质和种植策略对固氮植物种植下土壤有机碳变化的影响（Estimate正/负分别表示正/负相关）图4. 种植策略调节固氮植物对土壤有机碳储量的效应图5. 种植固氮植物对土壤有机碳储量效应的全球预测

2025-11-11

关中平原国家站在我国人为源排放有机气溶胶质谱研究方面取得进展

有机气溶胶（OA）是大气气溶胶颗粒的主要成分，对空气质量、气候和人类健康具有重要影响。OA是由数百种有机化合物组成的复杂混合物，其完全识别面临重大分析挑战，采用气溶胶质谱技术结合先进的受体解析模型，能够直接测量高时间分辨率OA质谱特征，并对其进行来源解析研究大气过程机制。因此，认识不同人为源排放OA的质谱特征，对于量化其来源贡献并制定针对性减排策略至关重要。尽管已有一些关于源排放OA质谱的研究，但仍缺乏国内本地化的质谱数据。基于此，气溶胶理化过程及环境效应团队通过气溶胶化学组分监测仪（ACSM）测量获取了我国主要人为来源的OA质谱特征。结果发现，农作物秸秆燃烧（CRBOA）、薪柴燃烧（WBOA）、烹饪（COA）、煤炭燃烧（CCOA）和机动车尾气（VEOA）的源排放 OA 质谱均以烃类离子及其含氧衍生物为主。其中，标志性碎片及诊断比值的特征模式能够可靠地区分主要人为源类别，如VEOA具有较高的m/z 43和57信号以及f44/f60与f85/f87比值，CRBOA与WBOA具有较高的m/z 60信号和f60/f73比值，COA则表现出较高的f55/f57比值。在亚类对比方面，不同农作物秸秆类型、薪柴类型和汽车工况的OA质谱内部高度相似；相比之下，三种 COA 亚类在两两对比中一致性有限或较差；类似地，烟煤和蜂窝煤与无烟煤和半焦相比也表现出有限或较差的一致性。此外，通过对本研究和前人获得的57个OA质谱进行聚类分析，进一步证明了它们在区分OA来源方面的有效性，同时也揭示了某些子源的错误分类，突出了表征本地化和精细化OA质谱的重要性。这些发现为基于ACSM的大气OA数据受体分析提供了关键参考，不仅适用于中国，也对具有类似排放结构的其他地区具有借鉴意义。该项成果已发表在Journal of GeophysicalResearch: Atmospheres期刊上，工作获得中国科学院“西部之光—交叉团队”重点实验室专项（xbzg-zdsys-202219）、国家自然科学基金（42473086）、中国科学院青年创新促进会（2022416和Y2023110）等项目的联合资助。论文详细信息如下：Tian, J., Wang, Q*., Li, L., Ran, W., Zhang, Y., Zhou, Y., Liu, H., Gao, M., Wang, Y., Ni, H., Wei, C., Ma, N., Han, Y., and Cao, J*. (2025). Similarities and differences in mass spectral signatures ofprimary organic aerosol from biomassburning, cooking, coal combustion, andvehicle exhaust. Journal of GeophysicalResearch: Atmospheres, 130,e2025JD044129. https://doi.org/10.1029/2025JD044129.图1. （a）农作物秸秆燃烧、（b）薪柴燃烧和（c）烹饪源排放有机气溶胶的质谱特征图2. （a）煤炭燃烧和（b）机动车尾气源排放有机气溶胶的质谱特征图3. 本研究和前人研究获得OA质谱的聚类分析结果

2025-11-06