土壤微生物是土壤生態系統的核心組成部分，其代謝過程直接參與土壤有機質分解、養分循環及污染物降解等關鍵過程。葡萄糖作為土壤中廣泛存在的易降解碳源，其濃度變化會顯著影響微生物的生長繁殖速率、代謝途徑及能量轉化效率，進而改變土壤生態系統功能。

微生物代謝過程中伴隨的熱量的變化，代謝熱的強度與動態變化可直觀反映微生物的代謝活性與群落功能狀態。傳統評估土壤微生物活性的方法（如呼吸速率測定、酶活性檢測等）存在操作復雜、耗時較長、無法實時捕捉代謝動態過程等局限，且難以在統一條件下實現多濃度梯度樣品的平行對比。

多通道等溫微量熱儀憑借高靈敏度、精準恒溫以及高通量的核心優勢，可實時、同步記錄不同葡萄糖濃度下土壤微生物的完整熱流曲線，通過量化分析代謝熱峰值、累計放熱量等關鍵參數，揭示底物濃度與微生物代謝活性的關聯規律。

圖1 中科熱儀MIC-90型多通道等溫微量熱儀

中科熱儀的MIC-90型多通道等溫微量熱儀使用基于帕爾貼的高靈敏度熱流傳感器，通過Seebeck效應能夠精準將通道內的熱效應轉換為熱流信號輸出，同時通過實時參比差示的方式能夠有效地降低環境因素造成的熱流基線擾動。

儀器的核心優勢：

• 空氣循環浴精確控溫，基線快速穩定；

• 帕爾貼量熱傳感器，提供很高靈敏度；

• 可選3通道或8通道兩種量熱模塊，并可以由用戶在這兩種模塊間進行切換；

• 樣品池容積25/100mL，可選材質有玻璃、金屬或其他聚合物；

• 可以進行原位混合以研究外加劑等影響因素；

• 混合池配有電控自動攪拌裝置，轉速可調；

• 可以定制各種形態、材質的樣品池，以滿足不同壓力、原位混合類型的應用。

1.實驗條件

測試儀器：中科熱儀MIC-90型多通道等溫微量熱儀

實驗樣品：土壤樣品、去離子水、葡萄糖

實驗溫度：25℃

2.實驗結果

圖2 土壤樣品代謝熱流-時間曲線

本次實驗通過MIC-90多通道等溫微量熱儀連續監測，得到不同底物濃度下的土壤微生物代謝熱流曲線，如圖2所示，對應的數據見下表。不添加葡萄糖的空白土壤熱流曲線平緩，無明顯峰值，表明自然土壤中原有易降解碳源匱乏，微生物代謝活性較低。

表1土壤樣品代謝熱流數據

添加葡萄糖的實驗組均呈現出雙峰結構，第一個峰的出現為消耗外加葡萄糖所產生的代謝熱，且代謝熱響應與葡萄糖濃度呈正相關。當外加營養物質消耗完后，微生物會繼續再利用土壤本身所含營養物質。根據營養物質種類和質量的不同，分解代謝產生的熱流曲線的形狀可能就會起伏不定。同時，出現第二個峰的原因可能是在代謝后期瓶內氧氣消耗殆盡，進入無氧狀態，厭氧菌開始進行發酵代謝；或是在代謝衰亡期時，瓶內葡萄糖已經耗凈，生長的微生物利用死亡的微生物作為能量源^[1]。