一、DGT创新性研究
第—作者：李财，盛虎
通讯作者：赵国强
第—/通讯单位：中国科学院南京地理与湖泊研究所（湖泊与流域水安全全国重点实验室）
DOI：10.1038/s41467-025-59637-x
文献导读
近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所赵国强及合作者在国际期刊《Nature》子刊《Nature Communications》（影响因子14.7）上发表重要研究成果，研究团队利用薄膜扩散梯度技术（DGT/DET）、电化学表征和同步辐射等先进技术，系统揭示了水生植物根系昼夜节律性泌氧如何激活土壤中热力学稳定态铁矿物，进而促进磷的释放与植物吸收的关键过程与机制。
研究亮点
机制创新：发现ROL通过昼夜氧化-还原循环(昼间氧化Fe2+→Fe3+，夜间还原Fe3+→Fe2+)诱导铁矿物动态转化，形成RMPS(如水铁矿)，其电子交换容量(EEC)达3.2 mmol e-/g，是根际土壤的1.6倍。
技术突破：研究团队基于 DGT 技术原理构建扩散凝胶膜成像系统，实现了对根际土壤和沉积物中活性磷和可溶性铁分布的可视化监测。同时，将DGT与激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱（LA-ICPMS）联用，精准捕捉铁斑中铁、磷元素的动态变化。数据显示，植物根系在昼夜交替中，通过径向氧损失（ROL）驱动铁、磷元素呈现同步波动：白天光照下，根际土壤和沉积物可溶性 Fe (II) 浓度升高；夜间缺氧时，Fe (II) 快速释放至孔隙水。这一发现不仅完善了学界对植物 - 土壤元素交互机制的认知空白，更凸显了 DGT 技术在微观环境过程研究中的优势。
应用潜力：提出通过调控稻田干湿交替灌溉增强氧化还原波动，激活土壤遗留磷库，减少磷肥依赖。
全球意义：量化ROL激活的磷释放量(0.2 Mt/年)，相当于全球稻田磷肥投入量的8.7%(2.3 Mt/年)，年经济价值达5.2亿美元，其中印度(0.15亿)和中国(0.08亿)受益最大。
Li., Nat. Commun., 2025
水生植物根际区域磷和铁的昼夜波动变化。a. 昼夜节律性径向氧损失（ROL）通过反应性矿物相（RMPs）增强磷生物有效性的示意图。b. 实验设置中根系的摄影图像。c, d. 利用扩散梯度薄膜成像系统对根际活性磷和可溶性铁（Fe(II)）浓度的昼夜波动进行可视化。e, f. 根际氧含量和氧化还原电位的昼夜变化。g. 根际pH值的时间动态变化。
结论
研究人员发现，在水生植物根际区域普遍存在但此前被忽视的昼夜节律性ROL诱导的氧化还原波动，可激活热力学稳定的铁矿物，从而显著提升磷的生物可利用性。ROL引发的周期性氧化还原过程促使根际周围形成高度氧化还原活性RMPs，可在昼夜交替的氧环境中高效地将土壤中的可用磷转运至根际孔隙水中。在频繁发生氧化还原波动的区域，如湖泊-流域消落带、水稻田、海岸带、地下水潜水层等，可能是RMPs的形成的活跃地带，成为磷活化的重要热区。
Li, C., Sheng, H., Tan, M. et al. Rhythmic radial oxygen loss enhances soil phosphorus bioavailability. Nat Commun 16, 4413 (2025).
二、DGT技术简介
作为国内 DGT 技术产业化推广的先导者，智感环境的DGT技术产品自2010年开始发展，至2017年形成完备的产品体系，2022年起便专注于该技术的标准化应用推广。由智感环境团队主持与参与制定的2项DGT团体标准于2024年正式实施，为行业发展树立榜样。智感环境的DGT系列产品经过超千次环境模拟测试，在高空间分辨率、低检测限、强抗干扰能力和多指标同步监测等方面均已实现性能大幅度提升。
【技术简介】薄膜扩散梯度采样技术（DGT）：水体/土壤/沉积物中30余种营养盐、重金属以及稀土元素的原位监测
产学研合作
今后，智感环境将积极把握契机，继续深化与高校院所的产学研合作，在保持产品核心性能优势的基础上，针对科研机构、环保企业等不同用户需求，提供定制化技术解决方案。无论是复杂环境下的长期生态监测，还是突发性污染事件的应急响应，智感环境都将以成熟的产品体系与专业技术服务，推动 DGT 技术在更多应用场景中落地生根，为环境治理与科研创新注入源源不断的动力。
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