專利名稱：森林土壤N₂O排放的測定方法
森林土壤N2O排放的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定森林土壤隊(duì)0排放的測定方法，尤其是一種通過測定森林土壤水溶性氮的含量來間接測定森林土壤隊(duì)0排放的測定方法。
背景技術(shù)：
N2O是增溫效應(yīng)最強(qiáng)的溫室氣體之一，它的單分子增溫潛勢分別是(X)2的290 倍，CH4的14倍，而且它還能在平流層氧化成N0，再與平流層的O3反應(yīng)并使O3保護(hù)層受到破壞，使更多的宇宙射線透過大氣層并直接危及生物圈，從而使人類的生存健康受到嚴(yán)重影響。從冰芯資料分析可知，工業(yè)革命前的N2O濃度為0.285 μ mol ^mor1,現(xiàn)在為 0. 310 μ mo 1 · moΓ1，每年以0. 2% 0. 3%的比例增加。2000年N2O與甲烷、氟氯烴等微量氣體的溫室效應(yīng)總和就與(X)2的溫室效應(yīng)相當(dāng)，據(jù)預(yù)測，到2030年可能超過(X)2的溫室效應(yīng)。大氣中隊(duì)0的60%來自北半球。在各項(xiàng)排放源中，又以農(nóng)業(yè)土壤的排放為最高。 因此，研究農(nóng)業(yè)土壤包括森林土壤隊(duì)0的排放，并減少隊(duì)0排放措施一直是多年來研究的熱點(diǎn)，對隊(duì)0排放的測定方法是其中之一。目前，N2O的測定方法主要是靜態(tài)箱法，也可用微氣象學(xué)方法測定。靜態(tài)箱法是用觀測箱蓋住一定面積的被測表面并密封，使觀測箱內(nèi)部空氣與外界沒有任何交換，然后對箱內(nèi)氣體的濃度進(jìn)行分析。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是便于對較大空間變異性的氣體通量的測量， 缺點(diǎn)是密閉箱體會(huì)對被測表面的自然狀態(tài)產(chǎn)生干擾，而且測量面積也相對較小，測定結(jié)果變異大，需要多次重復(fù)，在樣品的收集、運(yùn)輸、保存過程中都可能引起樣品被嚴(yán)重污染等問題，樣品分析工作量大。微氣象法是通過測量近地層的湍流狀況和微量氣體的濃度變化推導(dǎo)地表氣體排放通量的方法。但目前由于缺乏快速響應(yīng)檢測器，所以該方法一直沒有在N2O排放通量觀測中得到應(yīng)用，目前造價(jià)又非常昂貴。土壤水溶性氮是指通過0. 45 μ m濾孔，且能溶解于水的，具有不同分子量大小的氮化合物。土壤水溶性氮是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的氮組分，他們可以被土壤微生物分解， 可以在土壤中迅速轉(zhuǎn)化成其它組分。在林地土壤中，水溶性氮是土壤有機(jī)氮庫礦化的中間態(tài)，它們含量的高低可以很大程度上影響礦化的最終產(chǎn)物和數(shù)量。N2O從土壤中排放的數(shù)量在很大程度上依賴于土壤有機(jī)氮化合物的礦化速率和土壤中各類氮化合物的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度。因此，土壤水溶性氮含量的大小可以反映出森林土壤隊(duì)0排放量的多少。

發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中土壤隊(duì)0排放的測定方法存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種森林土壤隊(duì)0排放的測定方法。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本森林土壤隊(duì)0排放的測定方法經(jīng)過如下步驟(1)樣點(diǎn)的選擇需確定土壤隊(duì)0排放的森林類型及其代表性地段，選擇森林中間
3位置的地段，排除路邊和溝邊的地段，在選定的地段中選樣點(diǎn)；(2) 土壤樣品的采集在選定的樣點(diǎn)周圍按“S”形5點(diǎn)采樣法采集土層深度為 0-20cm的土壤樣品Hkg，混勻，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析；(3) 土壤水溶性氮即DON的含量測定稱出土壤樣品20. OOg,加蒸餾水40ml浸提， 在25°C下振蕩0. 5h后，置于高速離心機(jī)中以8000r · mirT1轉(zhuǎn)速離心lOmin，用0. 45 μ m濾膜進(jìn)行抽濾，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定濾液中氮含量；(4)線性關(guān)系的建立根據(jù)最近兩年內(nèi)每月中旬用靜態(tài)箱法分別測定至少兩種森林植被的土壤隊(duì)0，同時(shí)按步驟C3)測定土壤水溶性氮含量，然后在EXCEL軟件中建立土壤 N2O排放量與DON含量的線性關(guān)系，得到函數(shù)關(guān)系式為Y = 0. 0435Χ-0. 1361 ；(5)森林土壤隊(duì)0排放量的實(shí)測將擬測的森林土壤，按步驟⑴進(jìn)行樣點(diǎn)的選擇、 按步驟( 進(jìn)行樣品采集、按步驟C3)測定DON含量，單位mg .kg—1，將DON含量代入步驟(4) 所述的函數(shù)關(guān)系式，作該式中X的量，求出Y值，即為土壤排放出的N2O量，單位mg ·πΓ2化人本方法的有益效果是可以減少野外工作量，降低了測定成本，同時(shí)可以進(jìn)行批量分析，提高測定的工作效率，所得數(shù)值誤差范圍小，可靠性較好。
具體實(shí)施方式本發(fā)明下面結(jié)合實(shí)施例予以進(jìn)一步詳述本方法所說的五個(gè)步驟，概言之，步驟 (1)至(4)為間接測定前的基礎(chǔ)工作，其目的是建立函數(shù)關(guān)系式，步驟(5)為實(shí)測工作，兩者密不可分。一旦函數(shù)關(guān)系式確立，以后只需進(jìn)行實(shí)測工作即可。下面將本方法的全過程作一介紹現(xiàn)以毛竹林和木荷青岡常綠闊葉林為例，對其進(jìn)行森林土壤N2O排放量的測定，按以下五個(gè)步驟進(jìn)行(1)樣點(diǎn)的選擇選擇需測定土壤N2O排放量的毛竹林和木荷青岡常綠闊葉林，然后在該兩種森林植被的中間位置作為測定土壤呼吸的代表性地段。不選擇路邊地段是因?yàn)樵摰囟问苋藶楦蓴_的因素大，不選擇溝邊地段是因?yàn)橐资芩那治g，均缺乏代表性。(2) 土壤樣品的采集在選定的毛竹林和木荷青網(wǎng)常綠闊葉林樣點(diǎn)周圍按“S”形5 點(diǎn)采樣法采集土層深度為0-20cm的土壤樣品Hkg，混勻，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。(3) 土壤水溶性氮即DON的含量測定將土壤樣品過an篩，混勻后稱重量為 20. OOg的土，加蒸餾水40ml浸提，在25°C下振蕩0. 5h后，置于高速離心機(jī)中以8000r .mirT1 轉(zhuǎn)速離心lOmin，用0. 45 μ m濾膜進(jìn)行抽濾，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定濾液中氮含量。(4)線性關(guān)系的建立根據(jù)毛竹林和木荷青R常綠闊葉林中用靜態(tài)箱法分別測定至少兩種森林植被的土壤隊(duì)0，同時(shí)按步驟C3)測定土壤水溶性氮含量，然后在EXCEL軟件中建立土壤隊(duì)0排放量與DON含量的線性關(guān)系，得到函數(shù)關(guān)系式為Y = 0. 0435Χ-0. 1361。 該函數(shù)所代表的土壤N2O與DON含量的相關(guān)性達(dá)極顯著水平(R2 = 0. 5409 ；P < 0. 01)。(5)森林土壤隊(duì)0排放量的實(shí)測將擬測的毛竹林和木荷青R常綠闊葉林土壤， 按步驟(1)進(jìn)行樣點(diǎn)的選擇、按步驟( 進(jìn)行樣品采集、按步驟C3)測定DON含量，單位 mg· kg—1，將DON含量代入步驟(4)所述的函數(shù)關(guān)系式，作該式中X的量，求出Y值，即為土壤排放出的N2O量，單位mg · m_2 · IT1。
本申請人曾于2008-2009年的每月中旬測定毛竹林和木荷青R常綠闊葉林土壤排放出的隊(duì)0量，并按上述方法，計(jì)算土壤隊(duì)0排放量。將計(jì)算結(jié)果與用靜態(tài)箱法測定相同林地土壤N2O排放量的情況進(jìn)行比較，列于下表，從表中的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，在10次的土壤隊(duì)0排放量測定中，本方法與靜態(tài)箱法測定的土壤隊(duì)0排放量之間的變異系數(shù)小，為 0. 10-17. 66%，穩(wěn)定可靠，說明本方法可以替代靜態(tài)箱法對森林土壤N2O排放量進(jìn)行測定。本方法與靜態(tài)箱法測定的土壤N2O排放量比較
權(quán)利要求
1. 一種森林土壤隊(duì)0排放量的測定方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行(1)樣點(diǎn)的選擇需確定土壤隊(duì)0排放的森林類型及其代表性地段，選擇森林中間位置的地段，排除路邊和溝邊的地段，在選定的地段中選樣點(diǎn)；(2)土壤樣品的采集在選定的樣點(diǎn)周圍按“S”形5點(diǎn)采樣法采集土層深度為0-20cm 的土壤樣品Hkg，混勻，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析；(3)土壤水溶性氮即DON含量測定稱出土壤樣品20. 00g，加蒸餾水40ml浸提，在25°C 下振蕩0. 5h后，置于高速離心機(jī)中以8000r · miiT1轉(zhuǎn)速離心lOmin，用0. 45 μ m濾膜進(jìn)行抽濾，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定濾液中氮含量；(4)線性關(guān)系的建立根據(jù)最近兩年內(nèi)每月中旬用靜態(tài)箱法分別測定至少兩種森林植被的土壤隊(duì)0排放量，同時(shí)按步驟C3)測定土壤水溶性氮含量，然后在EXCEL軟件中建立土壤N2O排放量與DON含量的線性關(guān)系，得到函數(shù)關(guān)系式為Y = 0. 0435Χ-0. 1361 ；(5)森林土壤隊(duì)0排放量的實(shí)測將擬測的森林土壤，按步驟(1)進(jìn)行樣點(diǎn)的選擇、按步驟⑵進(jìn)行樣品采集、按步驟⑶測定DON含量，單位mg.kg—1，將DON含量代入步驟(4)所述的函數(shù)關(guān)系式，作該式中X的量，求出Y值，即為土壤排放出的N2O量，單位mg · m_2 · h—1。
全文摘要
一種測定森林土壤N2O排放量的測定方法，經(jīng)過如下五個(gè)步驟一是樣點(diǎn)的選擇，二是土壤樣品的采集，三是土壤水溶性氮即DON的含量測定，四是線性關(guān)系的建立，森林土壤N2O排放量與DON的線性關(guān)系函數(shù)式為Y＝0.0435X-0.1361，五是森林土壤N2O排放量的實(shí)測，根據(jù)擬測森林土壤中DON的含量(單位mg·kg-1)，代入上述的函數(shù)關(guān)系式，作該式中X的量，求出Y值，即為森林土壤N2O排放量，單位mg·m-2·h-1。本發(fā)明通過測定土壤水溶性氮來計(jì)算森林土壤N2O排放量，與靜態(tài)箱法相比，減少野外工作量，降低了測定成本，且可進(jìn)行批量分析，提高測定的工作效率，所得數(shù)值誤差范圍小，可靠性較好。
文檔編號G01N1/28GK102338741SQ201010231650
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者劉娟, 吳家森, 周國模, 姜培坤 申請人:浙江農(nóng)林大學(xué)