一種室內(nèi)模擬干濕交替響應(yīng)下測定土壤呼吸的實驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測定土壤呼吸的實驗方法技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)模擬干濕交替響應(yīng)下測定土壤呼吸的實驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣二氧化碳濃度升高會直接導(dǎo)致大氣吸收太陽的長波輻射的增加，引起全球性的氣溫上升，使氣候激烈波動。有關(guān)研究機(jī)構(gòu)預(yù)計，大氣二氧化碳濃度上升1倍使全球增溫2?4°C，極地增溫尤盛。極地永凍冰層的快速融化，使海平面在100?200年的時間里上升5m，大大減少陸地面積，威脅著人類與陸地生物的居住安全。因此，全球氣候變暖是目前全球環(huán)境變化研究中的一個熱點問題。
[0003]土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳素循環(huán)的主要環(huán)節(jié)，已成為向大氣釋放C02最大的源，土壤貯存的碳高達(dá)1.394X10lsg，流通量每年達(dá)68±4X1015g，它的很小變化都會引起大氣0)2濃度的很大改變。森林土壤碳是全球碳庫的重要組成部分，也是人類活動影響大氣C02濃度升高的關(guān)鍵生態(tài)過程。
[0004]從上個世紀(jì)初開始，人們就一直關(guān)注著土壤呼吸，隨之而來的是尋找某種合適的方法來測定土壤呼吸的速率。
[0005]根據(jù)土壤培養(yǎng)處理方式的不同，將測定土壤呼吸的實驗方法分為野外測定和室內(nèi)培養(yǎng)測定。野外測定就在野外土壤表面直接進(jìn)行測量，多采用大型儀器；室內(nèi)培養(yǎng)測定主要是按照一定的取土方法將新鮮土樣帶回實驗室進(jìn)行培養(yǎng)，采用不同方法進(jìn)行測定。
[0006]上述土壤呼吸的測定方法，又分為土壤呼吸直接測定法和間接測定法。土壤呼吸直接測定方法分為三大類，分別是靜態(tài)氣室法、動態(tài)氣室法和微氣象法。
[0007]靜態(tài)氣室法是測定一定時間內(nèi)，密閉氣室內(nèi)土壤呼吸產(chǎn)生的C02量，通過兩種方法測定，一種是用氣相色譜分析儀、紅外分析儀測定一定時間前后抽取出氣體的0)2濃度差，也稱為密閉氣室法；另一種是用堿滴定法或堿稱重法吸收并計算0)2排放量，可稱為靜態(tài)堿液吸收法。動態(tài)氣室法，對氣室內(nèi)co2濃度進(jìn)行連續(xù)測定，一種是在密閉氣室中，用紅外氣體分析儀直接測定，另一種是通過流通氣體，用紅外氣體分析儀或者堿液測定0)2隨時間的變化。微氣象法，依據(jù)氣象學(xué)原理測定地表氣體排放通量。
[0008]除了要測定土壤呼吸，還要進(jìn)行干濕交替的水分控制與土壤長時間培養(yǎng)，測定方法與盛土裝置之間需要組裝起來。紅外氣體分析儀搭配測量容器上部空氣濃度，但在土壤培養(yǎng)裝置中，C02氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)較重，位于裝置下部，但測定時如不進(jìn)行晃動，氣體不混勻，測定值就會偏低，且儀器較昂貴。
[0009]若是便攜式氣體分析儀與LI6400便攜式光合作用測定儀則需要考慮在氣密性的裝置中形成回路。氣相色譜分析儀測定抽取出來的氣體，但是單個樣本的測定價錢較昂貴，不適于樣本數(shù)量大的室內(nèi)模擬實驗?，F(xiàn)有堿液吸收法多搭配在盛土裝置內(nèi)放置小燒杯，再對盛土容器進(jìn)行密封，但是其密封必須是可拆開并再次組裝的，因為堿液吸收有一定的上限，一般在一定時間內(nèi)取出，進(jìn)行滴定，滴定得出吸收的0)2量，堿液也只能吸收一次然后進(jìn)行滴定，再放入新的堿液?；虿捎霉艿阑蛭掌窟M(jìn)行堿液吸收法，若同一管道或吸收瓶測定，測定的樣本數(shù)量有限，材料準(zhǔn)備時間長，測量時間也長，氣密性不能保證，測量值可能不準(zhǔn)確；若給每個樣本安裝該管道或吸收瓶，恒溫培養(yǎng)箱所需要的空間又很大。堿液稱重法主要對天平的稱量范圍和精讀有要求，每次稱量前也要對容器外部擦凈，操作繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種室內(nèi)模擬干濕交替響應(yīng)下測定土壤呼吸的實驗方法。所述實驗方法在室內(nèi)模擬干濕交替響應(yīng)下，能準(zhǔn)確多次測定指定時間內(nèi)的土壤呼吸值。所述的實驗方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中檢測方法繁瑣，裝置昂貴、占用空間大，組裝不便的問題。
[0011]本發(fā)明所述實驗方法是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0012]一種室內(nèi)模擬干濕交替響應(yīng)下測定土壤呼吸的實驗方法，至少包括以下步驟:
[0013]第一步:選用廣口瓶并記錄其重量，在所述廣口瓶中裝入定量的風(fēng)干土，并記錄廣口瓶與風(fēng)干土的總重量；通過連接繩將干燥劑包懸空設(shè)置于廣口瓶內(nèi)，廣口瓶的瓶口設(shè)有與其匹配的帶孔橡膠塞，及設(shè)置于帶孔橡膠塞的孔內(nèi)的玻璃管，并使玻璃管的頂端和底端分別設(shè)置于帶孔橡膠塞的兩側(cè)，所述玻璃管的頂端套設(shè)有乳膠管，乳膠管的頂端采用止水夾封堵，使廣口瓶形成一個密封的空間，并將所述廣口瓶放置于溫度控制系統(tǒng)中；
[0014]第二步:采用堿液吸收及酸堿滴定法對土壤呼吸排出的氣體進(jìn)行測量。
[0015]所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，在第一步中，在裝入廣口瓶前對風(fēng)干土中的雜質(zhì)剔除，以及對風(fēng)干土研磨、篩選。
[0016]所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，在第一步中，所述溫度控制系統(tǒng)為恒溫光照培養(yǎng)箱。
[0017]所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，在第一步中，所述乳膠管的內(nèi)徑小于玻璃管的外徑。
[0018]所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，在第二步中，采用堿液吸收及酸堿滴定法對土壤呼吸排出的氣體進(jìn)行測量的步驟包括:
[0019](1)取氣體??每24h從溫度控制系統(tǒng)的廣口瓶中抽取定量的氣體；測定時，晃動廣口瓶使其內(nèi)的氣體混勻，并防止設(shè)置于廣口瓶中的干燥劑包與風(fēng)干土接觸及干燥劑包中的干燥劑灑落，將針管的針頭穿過乳膠管的一側(cè)壁，從廣口瓶中抽取氣體；
[0020](2)堿液吸收及滴定:將針頭插入待測液體中，將針管內(nèi)的氣體注入待測液體中，且以待測液體充分吸收氣體為宜，并向待測液體加入蒸餾水調(diào)整待測液體的體積后；向待測液體滴入3滴酚酞指示劑，之后采用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液進(jìn)行滴定，滴入第一滴標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液前滴定管內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液體積的數(shù)值為滴定始點，當(dāng)溶液的顏色由粉色變?yōu)闊o色時，記錄此時的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的體積數(shù)值；再向待測液體中滴入4滴甲基橙指示劑，繼續(xù)向待測液體中滴入標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液，當(dāng)待測液體的顏色由橘黃色變?yōu)槌壬珪r，記錄此時的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的體積數(shù)值，并作為滴定終點；所述待測液體為過量的NaOH溶液；
[0021](3)透氣:經(jīng)過上述滴定后，打開帶孔橡膠塞，先取出干燥劑包，用風(fēng)扇對著廣口瓶的瓶口通氣2-10min ;
[0022](4)水分重量控制:將廣口瓶放置于天平上，記錄其重量，通過膠頭滴管向廣口瓶內(nèi)滴入蒸餾水控制廣口瓶內(nèi)土壤的濕潤程度，或通過更換干燥劑包控制廣口瓶內(nèi)土壤的干燥程度，從而控制廣口瓶內(nèi)土壤的干濕狀態(tài)；
[0023](5)密封:拔下乳膠管，剪去帶有針孔的一截乳膠管，將乳膠管剩余的部分再次套設(shè)于玻璃管上，采用止水夾封閉乳膠管的頂端，將橡膠塞蓋緊廣口瓶的瓶口，最后將廣口瓶放置于溫度控制系統(tǒng)中繼續(xù)培養(yǎng)，并記錄放入溫度控制系統(tǒng)的時間；直到24h后再抽取廣口瓶中的氣體進(jìn)行滴定測試；
[0024](6)數(shù)據(jù)處理:根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的濃度及所消耗的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液的體積，通過計算得出針管中的二氧化碳?xì)怏w的含量，以及得出廣口瓶中土壤產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w的含量。在上述步驟中，步驟(1)-(6)循環(huán)操作實現(xiàn)了廣口瓶內(nèi)土壤干濕狀態(tài)的交替變換及二氧化碳?xì)怏w含量的測定。
[0025]進(jìn)一步地，所述干燥劑包采用變色硅膠制成。從廣口瓶取出的干燥劑包在110°C烘干2h后能重新循環(huán)使用。
[0026]一種室內(nèi)模擬干濕交替響應(yīng)下測定土壤呼吸的實驗方法，至少包括以下步驟:
[0027]第一步:選用廣口瓶并記錄其重量，在所述廣口瓶中裝入定量的風(fēng)干土，并記錄廣口瓶與風(fēng)干土的總重量；通過連接繩將干燥劑包懸空設(shè)置于廣口瓶內(nèi)，廣口瓶的瓶口設(shè)有與其匹配的帶孔橡膠塞，帶孔橡膠塞上設(shè)有兩個孔，且每個孔設(shè)有與其匹配的玻璃管，并使玻璃管的頂端和底端分別設(shè)置于帶孔橡膠塞的兩側(cè)，且兩個玻璃管的頂端均設(shè)有乳膠管，且乳膠管采用止水夾封堵，使廣口瓶形成一個密閉的空間，并將所述廣口瓶放置于溫度控制系統(tǒng)中；
[0028]第二步:采用儀器測定法對土壤呼吸排出的氣體進(jìn)行測量。
[0029]所述的技術(shù)方案優(yōu)選為，在第二步中，采用儀器測定法對土壤呼吸排出的氣體進(jìn)行測量的步驟包括:
[0030](1)取氣體與測定:每24h將廣口瓶從溫度控制系統(tǒng)中取出，晃動廣口瓶使其內(nèi)的氣體混勻，并防止設(shè)置于廣口瓶中的干燥劑包與風(fēng)干土接觸及干燥劑包中的干燥劑灑落，將玻璃管頂端的一個乳膠管與便攜式氣體分析儀的入氣口，另一個乳膠管與便攜式氣體分析儀的出氣口連通，將乳膠管上的止水夾移至玻璃管處，廣口瓶中的二氧化碳?xì)怏w依次經(jīng)過便攜式氣體分析儀的入氣口、出氣口，所述便攜式氣體分析儀記錄二氧化碳?xì)怏w的濃度；
[0031](2)透氣:打開帶孔橡膠塞，先取出干燥劑包，用風(fēng)扇對著廣口瓶的瓶口通氣2-10min ；
[0032](3)水分重量控制:將廣口瓶放置于天平上，記錄其重量，通過膠頭滴管向廣口瓶內(nèi)滴入蒸餾水控制廣口瓶內(nèi)風(fēng)干土的濕潤程度，或通過更換干燥劑包控制廣口瓶內(nèi)土壤的干燥程度，從而控制廣口瓶內(nèi)土壤的干濕狀態(tài)；
[0033](4)密封:將橡膠塞蓋緊廣口瓶的瓶口，最后將廣口瓶放置于溫度控制系統(tǒng)中繼續(xù)培養(yǎng)，并記錄放入溫度控制系統(tǒng)的時間；直到24h后再抽取廣口瓶中的氣體進(jìn)行測試；
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