一、DGT創新性研究
第—作者：李財，盛虎
通訊作者：趙國強
第—/通訊單位：中國科學院南京地理與湖泊研究所（湖泊與流域水安全全國重點實驗室）
DOI：10.1038/s41467-025-59637-x
文獻導讀
近日，中國科學院南京地理與湖泊研究所趙國強及合作者在國際期刊《Nature》子刊《Nature Communications》（影響因子14.7）上發表重要研究成果，研究團隊利用薄膜擴散梯度技術（DGT/DET）、電化學表征和同步輻射等優良技術，系統揭示了水生植物根系晝夜節律性泌氧如何激活土壤中熱力學穩定態鐵礦物，進而促進磷的釋放與植物吸收的關鍵過程與機制。
研究亮點
機制創新：發現ROL通過晝夜氧化-還原循環(晝間氧化Fe2+→Fe3+，夜間還原Fe3+→Fe2+)誘導鐵礦物動態轉化，形成RMPS(如水鐵礦)，其電子交換容量(EEC)達3.2 mmol e-/g，是根際土壤的1.6倍。
技術突破：研究團隊基于 DGT 技術原理構建擴散凝膠膜成像系統，實現了對根際土壤和沉積物中活性磷和可溶性鐵分布的可視化監測。同時，將DGT與激光剝蝕-電感耦合等離子體質譜（LA-ICPMS）聯用，精準捕捉鐵斑中鐵、磷元素的動態變化。數據顯示，植物根系在晝夜交替中，通過徑向氧損失（ROL）驅動鐵、磷元素呈現同步波動：白天光照下，根際土壤和沉積物可溶性 Fe (II) 濃度升高；夜間缺氧時，Fe (II) 快速釋放至孔隙水。這一發現不僅完善了學界對植物 - 土壤元素交互機制的認知空白，更凸顯了 DGT 技術在微觀環境過程研究中的優勢。
應用潛力：提出通過調控稻田干濕交替灌溉增強氧化還原波動，激活土壤遺留磷庫，減少磷肥依賴。
全球意義：量化ROL激活的磷釋放量(0.2 Mt/年)，相當于全球稻田磷肥投入量的8.7%(2.3 Mt/年)，年經濟價值達5.2億美元，其中印度(0.15億)和中國(0.08億)受益最大。
Li., Nat. Commun., 2025
水生植物根際區域磷和鐵的晝夜波動變化。a. 晝夜節律性徑向氧損失（ROL）通過反應性礦物相（RMPs）增強磷生物有效性的示意圖。b. 實驗設置中根系的攝影圖像。c, d. 利用擴散梯度薄膜成像系統對根際活性磷和可溶性鐵（Fe(II)）濃度的晝夜波動進行可視化。e, f. 根際氧含量和氧化還原電位的晝夜變化。g. 根際pH值的時間動態變化。
結論
研究人員發現，在水生植物根際區域普遍存在但此前被忽視的晝夜節律性ROL誘導的氧化還原波動，可激活熱力學穩定的鐵礦物，從而顯著提升磷的生物可利用性。ROL引發的周期性氧化還原過程促使根際周圍形成高度氧化還原活性RMPs，可在晝夜交替的氧環境中高效地將土壤中的可用磷轉運至根際孔隙水中。在頻繁發生氧化還原波動的區域，如湖泊-流域消落帶、水稻田、海岸帶、地下水潛水層等，可能是RMPs的形成的活躍地帶，成為磷活化的重要熱區。
Li, C., Sheng, H., Tan, M. et al. Rhythmic radial oxygen loss enhances soil phosphorus bioavailability. Nat Commun 16, 4413 (2025).
二、DGT技術簡介
作為國內 DGT 技術產業化推廣的先導者，智感環境的DGT技術產品自2010年開始發展，至2017年形成完備的產品體系，2022年起便專注于該技術的標準化應用推廣。由智感環境團隊主持與參與制定的2項DGT團體標準于2024年正式實施，為行業發展樹立榜樣。智感環境的DGT系列產品經過超千次環境模擬測試，在高空間分辨率、低檢測限、強抗干擾能力和多指標同步監測等方面均已實現性能大幅度提升。
【技術簡介】薄膜擴散梯度采樣技術（DGT）：水體/土壤/沉積物中30余種營養鹽、重金屬以及稀土元素的原位監測
產學研合作
今后，智感環境將積極把握契機，繼續深化與高校院所的產學研合作，在保持產品核心性能優勢的基礎上，針對科研機構、環保企業等不同用戶需求，提供定制化技術解決方案。無論是復雜環境下的長期生態監測，還是突發性污染事件的應急響應，智感環境都將以成熟的產品體系與專業技術服務，推動 DGT 技術在更多應用場景中落地生根，為環境治理與科研創新注入源源不斷的動力。
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