一种土壤CO2通量原位测定方法及装置

一种土壤CO2通量原位测定方法及装置1

高程达1，孙向阳1，曹吉鑫1，张强1，栾亚宁1，郝虎东2，李泽江2，唐青云3 1北京林业大学水土保持学院，北京（100083）

2内蒙古农业大学生态环境学院，呼和浩特（010019）

3北京市华云分析仪器研究所有限公司，北京（100035）

E-mail：gaochd@https://www.wendangku.net/doc/8017815011.html,

摘要：本文介绍了一种土壤CO2通量原位测定的方法及装置：改装具有仲裁效力的大气二氧化碳红外线气体分析仪到土壤CO2通量原位测定，连接自制的二氧化碳收集容器，对陆地生态系统土壤二氧化碳的释放或吸收做定量测定。该方法和装置可用于自然状况下多地点、多样地（点）土壤表层二氧化碳通量测定，具有便于携带、操作简单、省时间、经济、测定数据直接、快速可靠等优点。

关键词：土壤二氧化碳通量，原位测定，方法，装置

0.引言

土壤二氧化碳是土壤空气的主要气体成分[2，11，13，21，27]，也是大气主要温室气体的重要来源或存储库[12，30，37]。土壤二氧化碳通量作为陆地与大气界面温室气体交换量的重要度量指标,反映了土壤物理、化学、生物性质和人类对土地利用、地下矿产资源[35，25]、岩溶[33，28]等状况，由于对全球气候变化的贡献和影响很大，已经受到世界各个国家的关注和重视。为了准确地进行陆地生态系统的碳核算，实施《联合国气候变化框架公约》，履行《京都议定书》义务，对土壤表面二氧化碳通量做比较精确的测定，具有实质而重要的意义[3，20，24，30，34]。

土壤二氧化碳的测定方法经历了一个比较长的历史。最早的报道可追溯到Boussingault 和Lewy于1853年所发表的文章，他们采用了氢氧化钡溶液吸收土壤空气中二氧化碳的化学方法，在其后的一百多年的历史中，测定方法主要依靠在此基础上的化学吸收和物理气压计量测定，尽管在土壤化学和土壤生物化学方面进行了努力，其灵敏度问题仍然无法克服。到二十世纪五十年代末，气相色谱（GC）方法的发明以及在土壤学方面的广泛应用，极大地提高了土壤二氧化碳测定的灵敏度[15，4]；相继发明了以涡度相关技术为核心的微气象学方法[22]、静态和动态箱法等方法[5-10，19，23]，随着现代科学技术的发展，土壤二氧化碳测定从单一化学方法，到化学-物理-生态学的多方位、多角度的测定方法，都有实足的进展。

在诸多的测定方法和设备装置中，应用比较广泛的土壤二氧化碳通量原位测定方法为微气象学方法和箱法。Oswald[18]、Mosier[17]、Jennifer and James[14]等人先后对不同的测定方法作了比较分析和研究。

微气象学测定方法（micrometeorological method）是建立在气象学基础上的微型化气象测定方法。它根据气温、地温、风向、风速、太阳辐射、降雨量等气象因子来推算土壤二氧化碳通量，要求建立观测站，包括观测塔和相关的气象观测仪器和设备，代价昂贵，需要维护，适于大范围、中长期定位观测，对于土壤二氧化碳通量的测定相对比较间接[16]。

箱法测定（chamber method）包括静态(static)和动态(dynamic)箱法两种。静态箱法又分作静态箱—碱液吸收法和静态箱—气相色谱法。静态箱—碱液吸收法是一种应用最早的化学方法。在该法测定时，先把盛有碱溶液的容器敞口置于一个下端开口的样品箱里，快速密封

1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（20050022014），国家自然基金（30671660）和教育部新

世纪优秀人才支持计划的资助。

样品箱，扣在待测样地上，一段时间后拿出做酸碱滴定，然后计算土壤二氧化碳通量。该方法简单、易行，技术成熟，不要求昂贵的仪器设备，可以多点、长时间测定，但在野外不大方便，测定结果常常偏低[14]。静态箱—气相色谱法即用密封的箱子在野外收集二氧化碳，用注射器采集气体样品，在实验室用气相色谱(GC)测定二氧化碳的浓度，进而推算此时此地的土壤二氧化碳通量。该方法的优点是结果稳定，重现性良好，缺点是需要配备价格昂贵、保养困难、专业操作的气相色谱仪，同时比较间接，需要将样品从野外拿到实验室分析，不方便[1，32]。

动态箱法是通过测定所覆盖箱体进出口二氧化碳的浓度差，以及流速和箱体覆盖面积，计算出土壤二氧化碳通量。动态箱法通常包括动态密闭箱法和动态开放箱法。动态开放箱法的优点在于比较客观而真实，缺点是容易受箱体内外气压差的影响造成较大的误差，一般需要校正；动态密闭箱法一般不需要校正。动态开放箱法目前被认为是比较理想的方法[14，26]，但是，仪器设备昂贵，主要靠国外进口；加之微电脑控制，操作复杂，需要经过培训，一个主机最多可控制16个样点箱，仅能做一个样地的监测，不便移动；需要供电，在野外测定受到限制。

目前国内测定土壤二氧化碳通量多使用静态箱-碱液吸收法和静态箱-气相色谱法，未见有类似成熟的动态箱法技术和仪器设备。本研究针对这个问题，利用国内现有技术、设备力量，设计制作一套土壤二氧化碳通量原位测定的技术方法和装置，试图解决同类方法和仪器中价格昂贵、操作复杂、测定数据间接、携带不方便等问题和困难。

1.方法原理

土壤二氧化碳产生于土壤动物、土壤微生物和植物根系新陈代谢（土壤呼吸）和土壤有机质分解、碳酸盐的矿化或沉积，受土壤温度、土壤湿度、土壤孔隙度、土壤结构、土壤质地等土壤物理、化学和生物性质以及地上植被、大气、人类利用方式等因素的影响，随时间、空间分布而发生变化。

本研究利用密闭的可以移动的箱体，盖在所选样地上，根据红外线对二氧化碳气体特殊吸收的物理性质，测定土壤在一定时间内放出或吸收二氧化碳的动态变化，根据公式计算出土壤二氧化碳通量。具体为：在提前放置好的一定面积的底圈上（剪去圈内植物），盖上具有一定体积大小、连通接管的密封盖子，接管通向CO2红外线测定仪，形成一个闭合回路，定时测量箱体内的CO2浓度变化，根据理想气体计算公式将实地测定的数值转换为标准状况下数值，即可得到标准状态下单位面积和单位时间的土壤二氧化碳通量值。

2.装置构成

本装置由两大部分组成：仪器部分和密封容器部分（具体见图1.简易装置构造图）。1为仪器—便携式红外线分析仪（北京市华云分析仪器研究所有限公司生产），用2和8胶管与容器连接。容器又分做三个小部分：3底圈、6大盖和7小盖。3底圈是土壤和容器连接的媒介体，需要提前固定到待测土壤表层（见图2。剖面图），6大盖上镶有5进气管和10出气管管头与2、8胶管连接，与3底圈密封结合；7小盖由9微型风扇、7小盖和4电池组成，与6大盖以丝口（带橡胶垫片）形式装卸和固定而成。

图1简易装置构造图

图2.剖面图

3.操作步骤

提前固定底圈到待测量土壤表面，尽可能避免干扰所测量范围，去除底圈内的活植物体。底圈的个数根据需要而定，一般一台便携式红外线分析仪可以在3-4hr内测量20~50个样点。测量时，首先用胶管将仪器和大盖按照进气和出气方向对应连接起来，把大盖盖到底圈上，密封起来，这时，打开泵开关，二氧化碳初始浓度值（X1）即在显示器上读出来；然后，尽快将装有微型风扇和电池的小盖拧紧到大盖上。立即记录时间，持续3-5min时，在显示器上所读数值即为该时间二氧化碳的即时浓度值(X2),此时，第一个样点的土壤二氧化碳通量测量完毕，可以逆组装顺序依次卸下小圈、大圈，移向下一个样点进行测量。

4.结果计算

设土壤二氧化碳通量为F(mg.m-2.hr-1),容器的高为H(m)，测定时间变化为?t(hr), 根据理想气体方程得：

F=α×(X2-X1)×H /?t (1)

式中α为换算系数为1.80(25℃,1个标准大气压)

5.案例

某一森林土壤样地的实际测量数据如下表1。

表1 实际测量数据表（单位：ppm）项目样点1 样点2 样点3 总和平均值

初始值X1 480 460 500 1440 480

即时值X2570 520 550 1640 550

测定时间为?t =3分钟

根据给定的计算公式（1）计算如下

F(mg.m-2.hr-1)= K×(X2-X1)×H /?t

=1.8×(550-480) ×0.045×60/3

=113.4(mg.m-2.hr-1)

即该样地此时的土壤二氧化碳通量是向大气中释放113.4 CO2 mg.m-2.hr-1。

6.结论

本研究设计了一套土壤CO2 通量原位测定的装置，介绍了使用该装置测定CO2 通量的原理、方法、步骤、计算公式，并给出了运用该装置和方法测定的数据计算案例，可用于自然状况下多地点、多样地（点）土壤表层二氧化碳通量的原位测定，具有花费小、便于携带、易操作、省时和测定数据可靠、直接、快速等优点。

7.致谢

在研究过程中，北京林业大学土壤学科的老师们给予了方便和支持，在此表示感谢！

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A Method and Apparatus of Measuring CO2 Flux from Soil

In Situ.

Gao Chengda1, Sun Xiangyang1, Cao Jixin1, Zhang Qiang1, Luan Yaning1, Hao

Hudong2, Li Zejiang2, Tang Qingyun3

1 Beijing Forestry University, Beijing, P. R..China. (100083)

2 Inner Mongolia Agricultural University, Huhehaote, P. R. China (010019).

3 Beijing Huayun Analytical Instrument Institute, Beijing, P. R. China (100035).

Abstract

The paper has introduced a measuring method and it’s apparatus for CO2 flux from known areas of soil surface in situ. The apparatus consists of two Parts: an analyzer and an chamber. The Infrared CO2 Gas Analyzer was connected with the closed chamber by soft pipe. The apparatus was specifically designed to provide fast, convenient repeatable, portable survey measurement with adequate spatial and temporal sampling.

Keywords: soil CO2flux , method, apparatus, measuring in situ,

作者简介：

高程达，高级工程师，博士，主要从事生态环境工程和土地资源利用方面的研究；

孙向阳，教授，博士生导师，主要从事森林土壤和营养学方面的研究。

土壤微生物量碳测定方法

土壤微生物量碳测定方法及应用 土壤微生物量碳（Soil microbial biomass）不仅对土壤有机质和养分的循环起着主要作用，同时是一个重要活性养分库，直接调控着土壤养分（如氮、磷和硫等）的保持和释放及其植物有效性。近40年来，土壤微生物生物量的研究已成为土壤学研究热点之一。由于土壤微生物的碳含量通常是恒定的，因此采用土壤微生物碳(Microbial biomass carbon, Bc)来表示土壤微生物生物量的大小。测定土壤微生物碳的主要方法为熏蒸培养法（Fumigation-incubation, FI）和熏蒸提取法（Fumigation-extraction, FE）。 熏蒸提取法（FE法） 由于熏蒸培养法测定土壤微生物量碳不仅需要较长的时间而且不适合于强酸性土壤、加 入新鲜有机底物的土壤以及水田土壤。Voroney (1983)发现熏蒸土壤用0.5mol·L-1K 2SO 4 提取 液提取的碳量与生物微生物量有很好的相关性。Vance等(1987)建立了熏蒸提取法测定土壤 微生物碳的基本方法：该方法用0.5mol·L-1K 2SO 4 提取剂（水土比1：4）直接提取熏蒸和不熏 蒸土壤，提取液中有机碳含量用重铬酸钾氧化法测定；以熏蒸与不熏蒸土壤提取的有机碳增 加量除以转换系数K EC (取值0.38)来计算土壤微生物碳。 Wu等（1990）通过采用熏蒸培养法和熏蒸提取法比较研究，建立了熏蒸提取——碳自动一起法测定土壤微生物碳。该方法大幅度提高提取液中有机碳的测定速度和测定结果的准确度。 林启美等（1999）对熏蒸提取-重铬酸钾氧化法中提取液的水土比以及氧化剂进行了改进，以提高该方法的测定结果的重复性和准确性。 对于熏蒸提取法测定土壤微生物生物碳的转换系数K EC 的取值，有很多研究进行了大量的 研究。测定K EC 值的实验方法有：直接法（加入培养微生物、用14C底物标记土壤微生物）和间接法（与熏蒸培养法、显微镜观测法、ATP法及底物诱导呼吸法比较）。提取液中有机碳的 测定方法不同（如氧化法和仪器法），那么转换系数K EC 取值也不同，如采用氧化法和一起法 K EC 值分别为0.38（Vance等，1987）和0.45（Wu等，1990）。不同类型土壤（表层）的K EC 值有较大不同，其值变化为0.20-0.50（Sparling等，1988，1990；Bremer等，1990）。Dictor 等（1998）研究表明同一土壤剖面中不同浓度土层土壤的转换系数K EC 有较大的差异，从表层 0-20cm土壤的K EC 为0.41，逐步降低到180-220cm土壤的K EC 为0.31。 一、基本原理 熏蒸提取法测定微生物碳的基本原理是：氯仿熏蒸土壤时由于微生物的细胞膜被氯仿破 坏而杀死，微生物中部分组分成分特别是细胞质在酶的作用下自溶和转化为K 2SO 4 溶液可提取 成分（Joergensen,1996）。采用重铬酸钾氧化法或碳-自动分析仪器法测定提取液中的碳含量，以熏蒸与不熏蒸土壤中提取碳增量除以转换系数K EC 来估计土壤微生物碳。 二、试剂配制 （1）硫酸钾提取剂（0.5mol·L-1）：取871.25g分析纯硫酸钾溶解于蒸馏水中，定溶至10L。 由于硫酸钾较难溶解，配制时可用20L塑料桶密闭后置于苗床上（60-100rev·min-1）12小时即可完全溶解。 （2） 0.2 mol·L-1（1/6K 2Cr 2 O 7 ）标准溶液：称取130℃烘2-3小时的K 2 Cr 2 O 7 （分析纯）9.806g 于1L大烧杯中，加去离子水使其溶解，定溶至1L。K 2Cr 2 O 7 较难溶解，可加热加快其溶 解。 （3） 0.1000 mol·L-1（1/6K 2Cr 2 O 7 ）标准溶液：取经130℃烘2-3小时的分析纯重铬酸钾4.903g， 用蒸馏水溶解并定溶至1L。

中国土壤有机碳库及空间分布特征分析

收稿日期:2000205215;修订日期:2000207210 基金项目:中国科学院“九五”重大A 类项目(KZ 95T 203202204)及国家重点科技攻关专题项目(962911201201) [Foundation Ite m :T he Key P ro ject of Ch inese A cadem y of Science ,N o .KZ 95T 203202204;and the Key P ro ject of State Science T echnique ,N o .962911201201] 作者简介:王绍强(19722),男,博士,湖北襄樊市人。1997年在北京师范大学资源与环境科学系获得硕士学位, 2000年在中国科学院地理科学与资源研究所获得博士学位。主要从事全球变化、地理信息系统和遥感的 应用研究,在Int .J .of R emo te Sensing 等刊物发表论文8篇。E 2m ail :w sqlxf @2631net 文章编号:037525444(2000)0520533212 中国土壤有机碳库及空间分布特征分析 王绍强1,周成虎1,李克让1,朱松丽2,黄方红1 (11中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京　100101; 21北京师范大学环境科学研究所,北京　100875) 摘要:土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分,在陆地碳循环研究中有着重要的作用。根据 中国第二次土壤普查实测2473个典型土壤剖面的理化性质,以及土壤各类型分布面积,估算 中国土壤有机碳库的储量约为924118×108t ,平均碳密度为10153kg m 2,表明中国土壤是一 个巨大的碳库。其空间分布总体规律上表现为:东部地区大致是随纬度的增加而递增,北部地 区呈现随经度减小而递减的趋势,西部地区则呈现随纬度减小而增加的趋势。 关　键　词:碳循环;全球变化;土壤有机碳库 中图分类号:S 15912 文献标识码:A 1　前言 全球变化研究引起了许多科学家对陆地生态系统中碳平衡以及碳存储和分布的关注,由于土壤中所存储的碳大约是植被的115～3倍[1,2],而且是全球生物地球化学循环中极其重要的生态因子,因而土壤有机碳的分布及其转化日益成为全球有机碳循环研究的热点[3,4]。 土壤是陆地生态系统中最大且周转时间最慢的碳库。它由有机碳库和无机碳库两大部分组成,且土壤无机碳库占的比例较小[5]。国际上很早就开展了土壤碳研究,其中Po st 根据全球2696个土壤剖面估计全球土壤有机碳为13953×108t [6],而与大气交换的土壤有机碳大约占陆地表层生态系统碳储量的2 3[6]。目前对于全球陆地碳循环认识的不确定性,大部分是关于土壤有机碳库的分布和动力学[7],全球变暖将会加速土壤向大气的碳排放,加剧大气CO 2浓度的上升,这将进一步加强全球变暖的趋势[8]。 土地利用 土地覆盖变化既可改变土壤有机物的输入,又可通过对小气候和土壤条件的改变来影响土壤有机碳的分解速率,从而改变土壤有机碳储量。土地利用的变化,特别是森林砍伐所引起的变化,减少土壤上层的有机碳达20%～50%[9]。不合理的土地利用,会导致土壤储存的碳和植被生物量减少,使更多的碳素释放到大气中,从而导致大气CO 2浓第55卷第5期 2000年9月地　理　学　报A CTA GEO GRA PH I CA S I N I CA V o l .55,N o .5Sep.,2000

农田CO2通量研究的实验与方法

农田CO2通量研究的实验与方法 摘要 由于人类的活动而引发的“温室效应”已成为影响全球气候变化的一个重要而不可 浓度将比工业化前增加一倍，而农业生忽视的因素，估计到21世纪中叶，大气中的CO 2 产活动已成为加速全球变暖不容忽视的人类活动之一，因此农业碳循环的研究必须得到了发展和重视。因此在此基础上进行科学的农田CO2通量研究就显得十分重要。因此，在这里本文将对农田CO 通量研究的实验与方法进行详细的介绍。 2 通量，研究方法 关键词：农田生态系统，CO 2 1 农田CO2通量的研究现状 在现阶段，农田CO2通量的研究属于热门学科，各位学者对此关注都较大。这种现在是现实需要的体现。因为当今社会，人们对环保与温室效应等这些当前热门话题都非常关注。因此，谁能更好地研究这一领域才更有可能对社会做出贡献。 在过去的30年间农业管理以及杂交育种取得了显著的进步，许多农田管理措的施用使得农田产量增大。但是它却不能使净生态系统交换量(NEE)达到最优。Suyker认为生长季节灌溉可以增加生物量的累积，但是也会使微生物和根呼吸有变大的趋势[1]。 根据现有的资料，可以推测目前所排放的CO2有约25%来自土地利用的变化。由于90年代初全球土地面积近乎40%转化为耕地或永久牧场，从而导致生态系统的退化，使其CO2的排放大幅度减弱，而土壤呼吸作用排放的CO2却在增加，成为了新的CO2的排放源。农田生态系统是碳循环的一个重要组成部分，李克让[2]等对中国主要农作物类型变化CO2引起的净排放进行了较为系统的论述。但相对于森林生态系统来说[3~5]，Baldocch 发现在通量观测网络中对农田生态系统CO2通量研究相对较少，通常对农田的CO2通量测定是在有作物的季节测定，在休闲时期CO2的排放观测较少[6]。 现对这一现实，现阶段可行的温室气体减源增汇的农业对策主要包括3个方面：减少化肥用量、增加有机肥；作物品种的选育与推广；退耕还林还草和农业新技术推广。有研究表明[7]：与施化肥的农田相比，不施化肥农田的温室气体综合排放效应下降

实验方案模板

实验方案 第一阶段（3~5月，生菜种植） 一、研究目的 研究不同粪肥（鸡粪、猪粪和有机肥）不同浓度施用对旱地农田土壤生态系统的影响。 二、研究内容 (1)畜禽粪便污染情况： a)畜禽粪便中抗生素残留及抗性基因污染分析； b)堆肥过程抗生素动态变化； … c)堆肥过程中抗性菌及抗性基因（tetG,tetC和sul1等）丰度的变化情况; (2)畜禽粪便施用对农作物的影响 a)植物生理生态指标（叶绿素荧光，光合与蒸腾作用等）； b)抗生素在作物中的富集与分布特征； c)畜禽粪便对植物内生菌的影响。 (3)畜禽粪便施用对农田土壤的影响： a)不同施肥对土壤营养物质的转化情况和土壤肥力状况（土壤酶活，有机质和氮磷钾等）； b)不同施肥对土壤呼吸，土壤温室气体排放的影响（CO2, N2O，CH4）; } c)施肥土壤中的抗生素残留及抗性基因污染情况； d)不同施肥对土壤重金属的影响。 (4) 畜禽粪便对土壤微生物的影响： a)畜禽粪便施用后农田土壤多样性与结构的变化； b)抗生素抗性细菌和抗性基因的变化； c)根据施肥土壤中nifH基因，AOB和AOA的丰度估算粪肥对土壤N循环的影响； d)通过cbbM,oorA等基因的丰度估算粪肥对微生物固碳作用的影响。 三、实验设计 · 试验采用蔬菜土壤，每块样地大小为2m×3m，共计22块样地，132平方米，可根据现场情况调节，具体安排见表1。样地之间设计阻隔, 为防止各试验田小区互相渗透，田埂筑

高为350 mm，并用mm 的HDPF 防渗膜包裹，交接处焊接，防渗膜埋深m。生菜株行距适宜为20cm。 表格 1 粪肥施用量表

设计思路： $ （1）不同粪肥施用对农田土壤生态环境的影响：每种土壤设置4个处理：对照、鸡粪、猪粪、有机肥，3次重复；粪肥施用浓度为3 kg/m-2，粪肥全部作为底肥一次性施入. （2）不同粪肥浓度梯度对农田土壤生态系统的影响：有机肥和猪粪土壤分别设置3个浓度梯度：3 kg/m2、6 kg/m2、9 kg/m2，3次重复，粪肥全部作为底肥一次性施入。 四、样品采集 （1）土壤样品采集 使用无菌不锈钢土钻以五点取样法采集500g土壤样品，每个样品分成三部分，其中一部分土样，去除石砾、蚯蚓和植物残体等杂物，然后立即测定土壤含水率；一部分置于室内自然风干，研磨后，分别过10目和100目筛，置于4℃冰箱冷藏，用于测定土壤理化性质；一部分使用无菌袋密封，存放于-20℃冰箱冷冻保存，用于微生物量碳、酶活性和微生物多样性测试。 （2）植物样品采集 生菜用蒸馏水冲洗后分为两部分（根和叶），然后后用无菌滤纸擦干。用新鲜的叶和根提取植物内生菌。冷冻干燥生菜样品被用来测抗生素含量。取3-5株植株，用去离子水洗净晾干，称其鲜重，称量结束后，带回实验室105度杀青，80度烘干至恒重称其干重。在

温室气体大气通量

温室气体大气通量 大气中温室气体体积分数增加导致的全球气温升高，引起了世界各国政府和科学家的共同关注，已成为全球生态环境研究中的一个热点领域。CO2、CH4、N2O是大气中最主要的3 种温室气体，在对温室效应的贡献中，CO2占70％，CH4占23％，N2O占7％，它们对全球气候变暖的增温贡献分别是60％、15％和5％。人类活动的影响，大气中CO2，体积分数从1800年的80×10-6增加到目前的345 X 10-6，而且目前正以每年0．5％的速度在增长；CH4是大气中除CO2外最为丰富的含碳化合物，虽然在大气中只有10a的存活时间，但它是一种红外辐射活性气体，其红外吸收能力是CO2的20～30倍，是一种很重要的温室气体。20世纪70年代末80年代初，大气CH4含量随时间变化的监测工作开始在世界不同地方进行，随着研究的不断深入，国内外多项观测结果表明，大气中CH4体积分数从过去的0．72×10-6上升到现在的1．78×10-6，已经增长了一倍多，且目前正以每年0.8％-1.1％的年速率在增长。据估计，全球每年排放CH4总量约为420×1012～620×1012g。 1.湿地温室气体国内外研究现状 国外对自然湿地温室气体的排放研究报道较少，中国的湿地温室气体研究主要集中若尔盖和青藏高原的草丛湿地。辽河三角洲芦苇湿地、三江平原的草丛湿地和沿海红树林湿地等湿地的研究。在若尔盖高原沼泽的研究中温度条件是影响沼泽湿地CH4排放的重要因之一，若尔盖高原沼泽地由于其气候条件影响，其CH4排放量平均值仅是我国面积最大的三江平原沼泽湿地排放量的1/5左右。水分条件和温度条件是影响沼泽地CH4排放地域差异的主要因子。对芦苇湿地温室气体CH4进行研究发现，其排放有明显的季节性变化规律性，大量的CH4发生在夏季，之前因土壤含水量低，表现为吸收CH4，秋季排水后，CH4排放明显减少。芦苇植株不仅能通过其根系的作用促进CH4产生，而且还能将土壤中产生的CH4传到大气中去，芦苇湿地CH4排放与温度呈现正相关。湿地稻田CH4抑制剂的研究、高产低CH4排放的水稻田品种的培育也是当今研究的热点，也是最佳途径。目前世界上研究较为完善的是日本等发达国家。典型草甸小叶章湿地的N20排放与5cm地温的相关性较大，而沼泽化草甸小叶章湿地与之相关并不明显，积水环境条件对其影响更为明显。三江平原沼泽湿地是N2O排放的源，冬季则表现为N2O的汇。地壤温度是影响N2O排放通量季节性娈化的重要环境因素，生长季内的积水水位与土壤温度则会影响到N2O排放通量的年际变化。三江平原沼泽湿地N20与C02排放通量问相关性显著，促使二者之间产生这种内在联系的因素：温度、植物根系、有机质分解及植物气孔行为调节等，这些因素的共同作用使得N20与CO2。排放间存在较为密切的联系]，三江湿地毛果苔草沼泽和小叶章湿地草甸贴地气层中植物冠层附近CH4浓度相对较高，冠层以上随高度增加，CH4浓度递减明显。 2大气通量的测量方法 2．1箱法 箱法是目前最常用的方法，用来测量土壤和大气间微量气体交换通量，工作原理简单，用特制箱子罩在一定面积的下垫面上方，隔绝箱内外气体的交换，随时间的变化测定箱内温室气体，根据计算得出气体交换通量。主要分为3种类型：密闭式静态箱、密闭式动态箱和开放式动态箱。密闭式静态箱又包括碱液吸收法和气相色谱法2种，碱液吸收法是用溶液吸收CO2，形成碳酸根，主要是NaOH或KOH溶液，吸收结束后进行滴定，计算出土壤在这一段时间内的CO2排放量。采样箱分为透明箱和暗箱2种。透明箱一般用薄聚酯纤维或有机玻璃制成，在理想状况下该法可测得土壤界面或植被界面与大气间痕量气体的交换通量，但太阳辐射会使箱内温度升高进而影响结果。暗箱是指避光的采样箱，其采样原理和操作方法基本与明箱一样，使用暗箱的主要目的就是减少太阳辐射的影响。动态箱法测定温室气体通量开始于20世纪70年代。这种方法是指气体在气室和传感器之间循环，利用传感器来测量气室内待测气体浓度的变化。分为密闭式动态箱和开放式动态箱。密闭式动态箱只是增加了气体

土壤微生物量测定方法

土壤微生物量测定方法 一、土壤微生物生物量碳（氯仿熏蒸－K2SO4提取-碳分析仪器法） 1、试剂 （1）去乙醇氯仿制备：在通风橱中，将分析纯氯仿与蒸馏水按1 ? 2（v : v）加入分液漏斗中，充分摇动1 min，慢慢放出底层氯仿于烧杯中，如此洗涤3次。得到的无乙醇氯仿中加入无水氯化钙，以除去氯仿中的水分。纯化后的氯仿置于试剂瓶中，在低温（4℃）、黑暗状态下保存。 （2）氢氧化钠溶液[c（NaOH）= 1 mol L-1]：通常分析纯固体氢氧化钠中含有碳酸钠，与酸作用时生成二氧化碳，从而影响滴定终点判断和测定的准确度。配制时应先除去碳酸钠，根据碳酸钠不溶于浓碱，可先将氢氧化钠配成50%（w : v）的浓氧溶液，密闭放置3～4 d。待碳酸钠沉降后，取56 ml 50%氢氧化钠上清液（约19 mol L-1），用新煮沸冷却的除去二氧化碳的蒸馏水释稀到1 L，即为浓度1 mol L-1 NaOH溶液，用橡皮塞密闭保存。 （3）硫酸钾提取剂[c（K2SO4）= mol L-1]：取1742.5 g分析纯硫酸钾，用研钵磨成粉末状，倒于25 L塑料桶中，加蒸馏水至20 L，盖紧螺旋盖置于摇床（150 r min-1）上溶解24 h 即可。 （4）六偏磷酸钠溶液[ρ（Na）= 5 g 100 ml-1，pH ]：称取50.0 g分析纯六偏磷酸钠溶于800 ml高纯度去离子水中，用分析纯浓磷酸调节至pH ，用高纯度去离子水定容至1 L。要注意的是六偏磷酸钠溶解速度很慢应提前配制；由于其易粘于烧杯底部，若加热常因受热不均使烧杯破裂。 ) （5）过硫酸钾溶液[ρ（K2S2O8）= 2 g 100 ml-1]：称取20.0 g分析纯过硫酸钾，溶于高纯度去离子水中，定容至1 L。值得注意过硫酸钾溶液易被氧化，应避光存放且最多使用7 d。 （6）磷酸溶液[ρ（H3PO4）= 21 g 100 ml-1]：量取37 ml 分析纯浓磷酸（85%），慢慢加入到188 ml高纯度去离子水中即可。 （7）邻苯二甲酸氢钾标准溶液[ρ（）= 1000 mg C L-1]）：取2.1254 g经105℃烘2～3 h的分析纯邻苯二甲酸氢钾，溶于高纯度去离子水，定容至1 L。 2、仪器设备 碳–自动分析仪（Phoenix 8000）、容量瓶（100 ml）、振荡器（300 r min-1）、可调加液器（50 ml）、可调移液器（5 ml）、烧杯（盛滤液用）（50~100 ml）、聚乙烯提取瓶（100，150 ml），聚乙烯塑料桶（20 L，带螺旋盖），三角瓶（150 ml）、其它常规仪器。 3、操作步骤 ; （1）土样前处理 新鲜土壤应立即处理或保存于4℃冰箱中，测定前先仔细除去土样中可见植物残体（如根、茎和叶）及土壤动物（如蚯蚓等），过筛（孔径< 2 mm），彻底混匀。如果土壤过湿，应在室内适当风干，以手感湿润疏松但不结块为宜（约为饱和持水量的40%）。如果土壤过于干燥，用蒸馏水调节至饱和持水量的40%。将土壤置于密封的大塑料桶内在25℃条件下预培养7～15 d，桶内有适量水以保持相对湿度为100%，并在桶内放一小杯1 mol L-1 NaOH 溶液以吸收土壤呼吸产生的CO2。经过预培养的土壤应立即分析。如需保留，应放置于4℃

土壤活性有机碳的测定

土壤活性有机碳的测定 （高锰酸钾氧化法） 土壤样品经粘磨过0.5mm筛，根据土壤全有机碳含量，计算含有15mg碳的土壤样品量作为待测样品的称样重，然后将样品转移至50ml带盖的塑料离心管中，以不加土样作为空白。 向离心管中加入25ml浓度为333mmol/L的高锰酸钾溶液，在25℃左右，将离心管振荡（常规震荡即可）1小时，然后在转速2000rpm 下离心5分钟，将上清液用去离子水以1：250倍稀释，吸取1ml上清液转移至250ml容量瓶中，加去离子水至250ml即可。稀释样品用分光光度计在565纳米处测定吸光值。 配制不同浓度梯度的高锰酸钾的标准溶液，同样于分光光度计上测定吸光值，建立高锰酸钾的浓度和吸光值的线性直线方程，将稀释好的待测样品的吸光值代入方程得到氧化有机碳后剩余高锰酸钾的浓度，同样得到空白的高锰酸钾浓度，前后二者之差即为氧化活性有机碳后高锰酸钾溶液的浓度变化值，根据假设，氧化过程中高锰酸钾浓度变化1mmol/L消耗0.75mM或9mg碳。其中能被333mmol/L高锰酸钾氧化的碳是活性有机碳，不能被氧化的碳上非活性有机碳。 高锰酸钾标准曲线配制：首先配制0（去离子水）、15、30、60、100、150、300mmol/L的高锰酸钾标准梯度溶液，从每个浓度的标准溶液中吸取1ml标准溶液转移至250ml容量瓶中定容（既稀释250倍），这样能够就得到浓度梯度为0、0.06、0.12、0.24、0.4、0.6、1.0、1.2mmol/L的标准高锰酸钾梯度溶液，然后同样用分光光度计在565纳米处测定吸光值，绘制高锰酸钾的浓度与吸光值间的标准曲线。注意标准曲线配制过程中尽量避光，以防高锰酸钾氧化消耗，可以将容量瓶套上信封袋以避光，还有容量瓶等一定要清洗干净，以防高锰酸钾氧化杂质而消耗，影响测定结果。 活性有机碳(mg/g) ＝高锰酸钾浓度变化值×25×250×9 称样重×1000

一种土壤CO2通量原位测定方法及装置

一种土壤CO2通量原位测定方法及装置1 高程达1，孙向阳1，曹吉鑫1，张强1，栾亚宁1，郝虎东2，李泽江2，唐青云3 1北京林业大学水土保持学院，北京（100083） 2内蒙古农业大学生态环境学院，呼和浩特（010019） 3北京市华云分析仪器研究所有限公司，北京（100035） E-mail：gaochd@https://www.wendangku.net/doc/8017815011.html, 摘要：本文介绍了一种土壤CO2通量原位测定的方法及装置：改装具有仲裁效力的大气二氧化碳红外线气体分析仪到土壤CO2通量原位测定，连接自制的二氧化碳收集容器，对陆地生态系统土壤二氧化碳的释放或吸收做定量测定。该方法和装置可用于自然状况下多地点、多样地（点）土壤表层二氧化碳通量测定，具有便于携带、操作简单、省时间、经济、测定数据直接、快速可靠等优点。 关键词：土壤二氧化碳通量，原位测定，方法，装置 0.引言 土壤二氧化碳是土壤空气的主要气体成分[2，11，13，21，27]，也是大气主要温室气体的重要来源或存储库[12，30，37]。土壤二氧化碳通量作为陆地与大气界面温室气体交换量的重要度量指标,反映了土壤物理、化学、生物性质和人类对土地利用、地下矿产资源[35，25]、岩溶[33，28]等状况，由于对全球气候变化的贡献和影响很大，已经受到世界各个国家的关注和重视。为了准确地进行陆地生态系统的碳核算，实施《联合国气候变化框架公约》，履行《京都议定书》义务，对土壤表面二氧化碳通量做比较精确的测定，具有实质而重要的意义[3，20，24，30，34]。 土壤二氧化碳的测定方法经历了一个比较长的历史。最早的报道可追溯到Boussingault 和Lewy于1853年所发表的文章，他们采用了氢氧化钡溶液吸收土壤空气中二氧化碳的化学方法，在其后的一百多年的历史中，测定方法主要依靠在此基础上的化学吸收和物理气压计量测定，尽管在土壤化学和土壤生物化学方面进行了努力，其灵敏度问题仍然无法克服。到二十世纪五十年代末，气相色谱（GC）方法的发明以及在土壤学方面的广泛应用，极大地提高了土壤二氧化碳测定的灵敏度[15，4]；相继发明了以涡度相关技术为核心的微气象学方法[22]、静态和动态箱法等方法[5-10，19，23]，随着现代科学技术的发展，土壤二氧化碳测定从单一化学方法，到化学-物理-生态学的多方位、多角度的测定方法，都有实足的进展。 在诸多的测定方法和设备装置中，应用比较广泛的土壤二氧化碳通量原位测定方法为微气象学方法和箱法。Oswald[18]、Mosier[17]、Jennifer and James[14]等人先后对不同的测定方法作了比较分析和研究。 微气象学测定方法（micrometeorological method）是建立在气象学基础上的微型化气象测定方法。它根据气温、地温、风向、风速、太阳辐射、降雨量等气象因子来推算土壤二氧化碳通量，要求建立观测站，包括观测塔和相关的气象观测仪器和设备，代价昂贵，需要维护，适于大范围、中长期定位观测，对于土壤二氧化碳通量的测定相对比较间接[16]。 箱法测定（chamber method）包括静态(static)和动态(dynamic)箱法两种。静态箱法又分作静态箱—碱液吸收法和静态箱—气相色谱法。静态箱—碱液吸收法是一种应用最早的化学方法。在该法测定时，先把盛有碱溶液的容器敞口置于一个下端开口的样品箱里，快速密封 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（20050022014），国家自然基金（30671660）和教育部新 世纪优秀人才支持计划的资助。

有机肥对农田土壤二氧化碳和甲烷通量的影响

有机肥对农田土壤二氧化碳和甲烷通量的影响 3 董玉红1,2 　欧阳竹 133 (1中国科学院地理科学与资源研究所禹城综合实验站,北京100101;2 中国科学院研究生院,北京100093) 【摘要】　研究了不同有机肥施用(鸡粪、猪粪、牛粪)对夏玉米田土壤CO 2和CH 4通量的影响.结果表明, 不同处理的CO 2通量具有相同的季节变化趋势,受土壤温度和湿度的共同影响,土壤CO 2通量和大气温度、地表温度、地下温度呈显著正相关,当温度不是限制因子的时候,CO 2通量和土壤水分含量呈显著正相关(P <0105).玉米整个生长季大部分时间土壤为CH 4的吸收汇,源汇的变化受环境因子的影响,但是相关分析并不显著.不同处理的土壤CO 2季节平均排放通量为015124～018518g ?m -2?h -1,和CK2相比,玉米种植促进了CO 2的排放,施用有机肥也增加了CO 2的排放,所有有机肥处理的平均排放通量和CK2差异显著,但只有S2和P2和CK1的差异显著.不同处理农田土壤CH 4的季节平均通量为-010068～-010484mg ?m -2?h -1,有机肥施用抑制了土壤对CH 4的吸收,施肥量高抑制作用强,但是统计分析差异并不显著. 关键词　有机肥　CO 2　CH 4　温室气体　土壤文章编号　1001-9332(2005)07-1303-05　中图分类号　S147.2;X511　文献标识码　A E ffects of organic manures on CO 2and CH 4fluxes of farmland.DON G Yuhong 1,2,OU Y AN G Zhu 1(1Y ucheng Com prehensive Ex perimental S tation ,Institute of Geographical Sciences and N atural Resources Research ,Chi 2nese Academy of Sciences ,Beijing 100101,China ;2Graduate School of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100093,China ).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2005,16(7):1303～1307. This paper studied the effects of chicken manure ,swine waste and cattle manure on the CO 2and CH 4fluxes of a farmland planted with summer maize.The results showed that the CO 2flux had the same trend under different organic manure application ,which was influenced by soil temperature and soil water content.The flux was signif 2icantly related with air temperature ,soil surface temperature and soil temperature (P <0105).When soil temper 2ature was not a limiting factor ,soil water content was significantly related with soil CO 2flux.At most maize growth stages ,soil was a sink of CH 4.The variation of CH 4source 2sink was influenced by environmental factors ,but the correlation was not significant.The mean seasonal flux of CO 2was from 0.5124to 0.8518g ?m -2?h -1,and that of CH 4was from -0.0068to -0.0484mg ?m -2?h https://www.wendangku.net/doc/8017815011.html,pared with CK2,maize planting and organic manure application enhanced CO 2emission.The application of organic manures inhibited the CH 4uptake by soil ,and higher application rate had a higher inhibitory effect.K ey w ords Organic manure ,CO 2,CH 4,Greenhouse gas ,S oil. 3国家重大基础研究(973)前期专项研究资助项目(2003CCB001). 33通讯联系人. 2004-03-10收稿,2004-07-05接受. 1　引 言 农业生产对温室气体的排放有贡献,农田土壤可作为CO 2、CH 4和N 2O 的源或汇,农业管理措施特别是施肥对温室气体排放的影响很大,各种肥料中有机肥对农田土壤碳转化的影响最大,来自不同动物有机肥料成分不同,肥料成分的不同影响了其后施用到农田后的温室气体的排放[22].目前有机肥施用对旱地土壤CO 2排放的研究大多是通过实验室培养模拟试验来揭示碳的转化,对于有机肥施用到农田后土壤CO 2排放的研究较少[2,19].有机肥施用对稻田土壤CH 4排放的影响研究较多[24],通气状况良好的土壤是CH 4的最大吸收汇,施肥对CH 4 氧化表现为抑制作用[16],研究土壤CH 4吸收汇影响因素和采取一些措施促进土壤对CH 4的吸收,也是目前减缓气候变暖的一项措施[13,20]. 有机肥施用对农田土壤CO 2和CH 4通量的综合影响研究较少,很少考虑有机肥组分对温室气体排放的影响,目前温室气体减排已经引起人们的广泛关注,减少有机肥施用后的温室气体排放的前提是理解其排放过程以及与环境因子的关系.本研究选用农业生产上常用的3种有机肥,并结合考虑有机肥种类、有机肥养分含量及外部环境因子,探讨它们对农田土壤CO 2和CH 4通量的影响. 应用生态学报　2005年7月　第16卷　第7期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul.2005,16(7)∶1303～1307

土壤中总碳的测定

土壤中总碳的测定 土壤中总碳的测定 一、方法提要 本法测定的结果是试样的总碳含量，包括碳酸盐的碳和有机碳的含量，试样用管式高温炉灼烧产生全碳量的二氧化碳，产生的二氧化碳被乙醇—乙醇胺吸取液吸取，以百里酚酞为指示剂，用乙醇钾标准溶液滴定，测得全碳量。 二、试剂 1、乙醇—乙醇胺吸取液：100mL 无水乙醇中加入100ml 乙醇胺和0.3g 百里酚酞，摇匀备用。 2、乙醇钾标准溶液：取一定量的氢氧化钾溶解在乙醇中，配制成乙醇钾标准溶液（依碳的含量）。 3、乙醇钾标准溶液的标定：称取0.0400g 预先在105—110℃烘干过的基准碳酸钙于瓷舟中，按分析手续进行标定，按下式计算滴定度： T=V m 1200 .0 式中：T ——乙醇钾标准溶液对碳的滴定度。（g/mL ） V ——滴定时所用乙醇钾标准溶液的体积。（mL ）

m ——所用碳酸钙的重量。（g ） 4、碳酸钙：基准试剂。 5、二氧化锰：活性。 三、仪器： 1、管式炉：瓷管：φ121×φ225×600（mm ） 瓷舟：88mm 2、滴定—吸收装臵。 四、分析手续 1、连接好滴定—吸收装臵，逐渐将炉温升至1200℃（指放瓷舟处温度），通氧气检查，确信装臵不漏气后，加吸收液于吸收杯中，使液面高出杯内筛板2～4cm 。 2、将盛有0.0400g 碳酸钙的瓷舟用不锈钢钩将其送入管式炉高温区，迅速塞紧胶塞，通入氧气（约0.3升/分），待吸收液蓝色褪去后，滴加滴定液至出现稳定的淡蓝色，取出瓷舟。 3、称取0.2000g 试样于瓷舟中，按步骤操作滴定。 五、分析结果计算 按下式计算碳的百分含量： C(%)=m V T ×100 式中：T ——滴定液对碳的滴定度。（g/mL ） V ——分析试样所用滴定液的体积。（mL ） m ——称样量。（g ） 六、注意事项： 1、每个试样滴定到终点后，要稳定30秒以上再取出瓷舟。

不同深度土壤CO2通量的原位测定方法及装置

不同深度土壤CO2通量的原位测定方法及装置1 高程达1，孙向阳1，石凤翎2，唐青云3 1北京林业大学水土保持学院，北京（100083） 2内蒙古农业大学生态环境学院，呼和浩特（010019） 3北京市华云分析仪器研究所有限公司，北京（100035） E-mail：gaochd@https://www.wendangku.net/doc/8017815011.html, 摘要：本研究介绍了一种不同深度土壤二氧化碳通量的原位测定方法及装置。 鉴于土壤与空气之间的对流和扩散原理，利用标有尺度的钻杆，由土壤表面垂直向下钻眼，借助于样杆，从不同土壤深度中取得二氧化碳样品，直接通往仪器，根据红外线对二氧化碳气体具有特殊吸收的物理性质，定时测定不同深度土壤放出或吸收二氧化碳的浓度。将不同深度土壤所测得CO2浓度值，代入计算公式，即可求得标准大气压下，某一土壤深度单位面积、单位时间内的二氧化碳通量值。 本研究可用于土壤不同深度CO2通量的观测、不同深度土壤层CO2存储量的估测、土地利用变化引起土壤CO2释放量变化的测算和估计，以及植被或地力恢复速率的评价，如工业废弃物、垃圾、采矿迹地的处理和恢复等。 关键词：土壤CO2通量;方法和装置; 原位测定; 不同深度 0. 引言 在地球陆地生态系统中，伴随者漫长的土壤形成、发育过程，土壤CO2成为土壤空气的主要气体组成成分[1，3，6，9，13，15]。由于工业革命的兴起，引起人类地球家园的环境恶化。科学家已经证实：温室效应是气候变暖的主要原因，其中CO2气体扮演主要角色。在全球碳循环过程中，大气CO2通过初级生产者生产和固定到陆地土壤，又从土壤不断溢出回到大气中，因此，土壤CO2是全球碳循环的重要形式和环节，是陆地生态系统中碳循环的重要驱动者[5 ]，也是大气主要温室气体的重要来源或碳存储库[4，16，20]。土壤CO2通量作为陆地与大气界面温室气体交换的重要度量指标,不仅反映了土壤物理、土壤化学、土壤生物性质，也反映了人类对土地利用、地下矿产资源[12，18]、岩溶[14，17]状况，土壤CO2通量还可用于植被或地力恢复速率的评价，如工业废弃物、垃圾、采矿迹地的处理和恢复的程度。土壤CO2对全球气候变化的贡献和影响之大，已经受到世界各个国家的关注和重视。为了进行陆地生态系统的碳核算，对土壤CO2做系统的观测、测定是必要的和具有重要意义的[2，8，10，16，19]。 不同深度土壤CO2通量的原位测定是指在野外对不同深度土壤层的单位时间、单位面积所放出二氧化碳多少的测定，是土壤二氧化碳通量测定中的表面（水平）和土层（垂直）两个方向二氧化碳通量测定的其中之一。土壤表面二氧化碳通量的原位测定方法及装置已有报道[11]。但是，对于不同土壤深度CO2通量的测定方法和装置，国内未见报道，国外研究很少。国外曾有人用取样探针（gas sampling probes）和气密注射器（gastight syringes）从野外取样，再拿到实验室注入气相色谱（gas chromatography），测得该深度土壤二氧化碳浓度[7]，这种测定方法有以下不足：1）非原位测定，所使用的取样方法限制和干扰了二氧化碳正常扩散溢出，影响了测定结果的准确性；2）仪器设备的购置费用和维护费用比较昂贵，难以推广应用。 1 本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（20050022014）、国家自然基金（30671660）和教育部新世纪优秀人才支持计划的资助.

土壤有机碳及碳组份测定

①土壤有机碳测定 风干土过0.25 mm土壤筛，用重铬酸钾－外加热法测定有机碳含量。 ②土壤重组和轻组分离 取100 g(干土重)土，分成3等分，分别放入密度为1.70g cm-3的重液中(ZnI 2和KI 混合溶液，用KOH 溶液调至中性)，用手摇动震荡5min，再用超声波400Jml-1震荡3 min，离心机离心，虹吸法取上清液，过滤，重复操作3 次。所得样品用 100 mL 0.01 mol L-1CaCl 2 溶液洗涤，再用200 mL 蒸馏水反复冲洗，得到轻组。 剩余部分为重组，用100ml 0.01mol L-1 CaCl 2 溶液洗涤，再用200 mL 蒸馏水反复冲洗。样品回收率均在95%以上。将得到的组分分出一份，过0.25 mm 土壤筛，用重铬酸钾-外加热法测定有机碳含量。 ③土壤水溶性有机碳测定 20g(干土重)新鲜土放入盛有60 mL 蒸馏水的三角瓶中，常温下震荡浸提30 min，用高速离心机离心，上清液过0.45μm 滤膜，用岛津TOC-V CPH仪测定浸提液有机碳浓度，得到水溶性有机碳。为了避免浓度的差异对特定波长吸收值的影响，先把所有样品的水溶性有机碳的浓度稀释到10 mg/L，再用岛津UV-2550 测 定250 (A 250)、280 (A 280 )、和365 nm (A 365 )处吸收值，并计算A 250 /A 365 比值。 ④热水浸提碳的测定 10 g(干土重)新鲜土放入盛有100 mL 蒸馏水的三角瓶中，先震荡10 min，80℃浸提16 h，再震荡10 min，离心后，上清液用0.45 μm 滤膜过滤，用TOC-V CPH 仪测定浸提液碳浓度，得到热水浸提碳。 ⑤土壤微生物量碳测定 土壤微生物量碳(MBC)采用氯仿熏蒸-K 2SO 4 浸提法，熏蒸和未熏蒸的样品分 别用0.5 M K 2SO 4 浸提30 min，用岛津TOC-V CPH仪测定浸提液碳浓度。然后，用 以下公式计算获得微生物量碳： MBC =Ec/0.38 (1-1) 式中MBC 为微生物量碳，Ec 为熏蒸和未熏蒸样品浸提液测定的有机碳差值。用以下公式计算微生物商： MQ=MBC/TOC (1-2) 式中MBC 为微生物量碳，MQ 为微生物商，TOC 为土壤总有机碳

土壤呼吸测量全面解决方案

土壤呼吸测量全面解决方案 土壤呼吸（Soil Respiration）是指土壤释放二氧化碳和甲烷的过程，严格意义上讲是指未扰动土壤中产生二氧化碳和甲烷的所有代谢作用，包括三个生物学过程（即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸）和一个非生物学过程，即含碳矿物质的化学氧化作用。土壤动物呼吸和含碳矿物质的化学氧化作用因为比例很小，一般在计算土壤呼吸时忽略不计。 土壤呼吸组成示意图（Ryan & Law，2005） 土壤呼吸在全球生态系统中的重要地位 第一篇高精度的监测大气中二氧化碳浓度的文章由Keeling发表在1958年。之后众多研究者的大量工作发现大气中二氧化碳的浓度在不断升高，并由此造成了温室效应与一系列全球性的变化。

自1958年以来大气CO2升高示意图 研究发现，现在大气中温室气体急剧增加的罪魁祸首就是化石燃料的燃烧和土地利用方式的改变尤其是热带雨林的砍伐。在全球最大碳库——陆地生态系统中，土壤呼吸作用的碳排放量的估计量为68Pg/a至100Pg/a。土壤碳储量是大气碳储量的2倍，土壤呼吸约占整个生态系统呼吸的50-80%( Giardina and Ryan 2002)。土壤呼吸即使发生较小的变化（10%）也可能会超过由于土地利用改变和化石燃料燃烧而进入大气的 CO2年输入量。所以土壤呼吸的变化能显著地减缓或加剧大气中 CO2的增加，进而影响气候变化（李玉宁，2002）。现在由于温室效应引起的全球变化中，最主要的现象就是气候异常和气温升高，而土壤呼吸速率会随着温度的升高呈指数函数增加，这又会进一步加剧温室效应。同时，森林砍伐等土地利用方式改变本身就会增加土壤呼吸。 全球碳循环示意图 因此，对各种类型的陆地生态系统土壤呼吸的研究一直是全球变化研究中的热点，并逐渐成为生态学研究中一个必不可少的测量指标。

葡萄农田土壤呼吸时空变异性及其与土壤温湿度的关系

兰州大学学报:自然科学版,2016,52(1)/2月 Journal of Lanzhou University：Natural Sciences，2016，52(1)/February 葡萄农田土壤呼吸时空变异性及其与土壤 温湿度的关系 马婷,朱高峰,张琨,冯丽丽 兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000 摘要：2013年7-10月通过对敦煌市南湖乡境内的葡萄种植区有根、无根区域土壤呼吸进行系统 观测,分析该地土壤呼吸的时空变化特征及其与温湿度之间的关系.结果表明:葡萄在生长季的各 时期土壤呼吸速率的日变化基本为不对称的双峰型曲线,有根区土壤呼吸速率大于无根区的,且二 者日变化差异明显,可估算出根呼吸占土壤总呼吸的比例.在日尺度上,0cm土壤温度与土壤呼吸 速率相关性较好,而5cm土壤温度峰值与土壤呼吸速率峰值之间有位相差,在无根区二者滞后约 3h,有根区滞后时间较小.扩散系数和光合有效辐射显著影响土壤呼吸速率,是迟滞发生的主要原 因.土壤温湿度对有根、无根区土壤呼吸的影响有差异.估算葡萄农田土壤呼吸需考虑其距离树干 的空间差异性和迟滞现象的影响. 关键词：土壤呼吸速率;日变化;迟滞;土壤温度;土壤湿度 中图分类号：X171.59文献标识码：A文章编号：0455-2059(2016)01-0043-08 DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2016.01.007 Temporal-spatial variation characteristic in grapevine soil respiration and its relationship with the soil temperature and moisture Ma Ting,Zhu Gao-feng,Zhang Kun,Feng Li-li Key Laboratory of Western China's Environmental Systems with the Ministry of Education,Lanzhou Univer- sity,Lanzhou730000,China Abstract:We took systematic observation to grapevine soil respiration of the root zone and the free root zone in Nanhu Oasis in Dunhuang City of China from July to October in2013and analyzed the characteristics of temporal-spatial variation of the soil respiration and its relationship with the soil temperature and moisture.The results indicated that each period of diurnal variation curve of the soil respiration rate was characterized by asymmetric bimodal curve in the growing season,the soil respiration rate in root zone is faster than that in free root zone and the difference of diurnal variation in two zones is obvious.At the day timescale,the temperate at 0cm soil layer has a strong correlation with the soil respiration rate.There exists a time difference between the peak of soil respiration rate and5cm soil temperature.The peak of the temperature lag3hours to that of soil respiration rate of free root zone at5cm soil layer,and this lag time is longer than that to root zone.The signifi- cant influence of diffusion coefficient and the photosynthetically active radiation to soil respiration is the main reason of hysteresis.The soil temperature and moisture on the root/free root zone soil respiration also have dif- ferent influence.The distance from the trunk and hysteresis should be considered when estimating grapevine soil respiration. Key words:soil respiration rate;diurnal variation;hysteresis;soil temperature;soil moisture 收稿日期：2014-06-27修回日期：2014-11-24 基金项目：国家自然科学基金项目(31370467,41571016);中央高校基本科研业务费专项资金项目(lzujbky-2015-136) 作者简介：朱高峰(1978-),男,山东栖霞人,副教授,博士,e-mail:zhugf@https://www.wendangku.net/doc/8017815011.html,,研究方向为生态水文学,通信联系人.