[發明專利]凋落物分解可溶性養分釋放量的原位監測法

無效

• 申請號: 200810010027.3
• 申請日: 2008-01-04
• 公開（公告）號: CN101477091A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 趙瓊;曾德慧;范志平;胡亞林;于占源
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
• 主分類號: G01N30/96
• 分類號: G01N30/96;G01N1/34
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及生態系統中養分循環的關鍵過程——凋落物分解可溶性養分釋放量的原位監測方法，具體地說是一種在野外利用離子交換樹脂監測由地表凋落物分解釋放到土壤中的可溶性氮、磷、鉀、硫、鈣、鎂等以陰、陽離子的形式存在的養分含量的方法。

背景技術

凋落物分解是森林生態系統養分循環的關鍵環節，其在維持土壤養分的有效性和養分平衡方面起著重要作用。據估算，植物凋落物分解過程中每年釋放的營養元素可滿足69％～87％的森林生長所需量。隨著全球氣候變化的加劇，森林凋落物分解日益受到關注。

雖然分解作用是一個包含了碎裂、異化和淋溶的很復雜的過程，但其最終結果是伴隨著有機物質的降解，向空氣中釋放二氧化碳，向土壤中釋放可溶性礦質元素。森林地表的凋落物組成復雜，包括未分解的和半分解的葉片、樹枝、樹皮等多種組分。而且不同類型、處于不同分解階段的凋落物分解速率不一，這就給凋落物分解過程中養分歸還的研究帶來了困難。

以往的研究中，凋落物分解的年養分歸還量為年凋落量與其養分含量的乘積。由于大多數凋落物不能在一年之內完全分解，加上半分解凋落物在地表的累計，這樣計算得出的年養分歸還量僅僅是植物歸還到地表的年養分總量，而不是真正意義上的土壤所接受到的(即植物能夠當季利用的)由于凋落物分解釋放到土壤中的可溶性養分量，且該計算方法在受人為干擾的系統中也不適用。

獲得凋落物分解的實際養分釋放量數據是弄清整個生態系統的養分循環的關鍵。到目前為止，還沒有一種方法能直接、準確地測定單位時間內凋落物分解向土壤中釋放的可溶性養分含量。

發明內容

本發明提供了一種操作簡單、測定準確、適用范圍廣的凋落物分解可溶性養分釋放量的原位監測法，本發明適用于野外自然條件下陸地生態系統凋落物分解的可溶性養分釋放量的原位監測。

為了實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種凋落物分解可溶性養分釋放量的原位監測法，采用樹脂吸附法，按如下步驟操作：

1)離子交換樹脂的選用和預處理：選用樹脂顆粒或樹脂膜作為離子交換樹脂；同時對樹脂顆粒或樹脂膜進行預處理并測試其吸附能力和養分回收率；

所述離子交換樹脂為陰離子型離子交換樹脂、陽離子型離子交換樹脂或陰、陽離子交換樹脂的混合物。

2)制作樹脂袋：采用樹脂顆粒或采用樹脂膜制作樹脂袋，再在樹脂袋一面貼合一塊塑料薄膜；

所述樹脂袋尺寸為7cm×7cm～10cm×10cm；

所述樹脂袋為裝有處理好的樹脂顆粒的尼龍網袋；所述尼龍網袋的網眼孔徑為80目～100目；

所述樹脂袋另外為直接裁剪樹脂膜制成的樹脂袋；

3)埋置樹脂袋：在每個樣方中隨機埋置若干個樹脂袋，埋置時先鏟起凋落物層并保持凋落物層原狀，將樹脂袋貼塑料膜的一面向下放置，原位放回鏟起的凋落物層，并作標記；

所述樣方大小為10cm×10cm～50cm×50cm；

4)樹脂袋的收取和養分含量的測定：測定時根據標記收取樹脂袋，清理掉雜物，把樹脂袋放入溶液浸提，測定浸提液中的養分含量；

5)凋落物分解的養分釋放量的計算：根據樹脂袋的面積和測定出的養分含量及樹脂袋在野外的埋置時間，計算該段時間內、單位面積樣地中由凋落物分解釋放的可溶性養分含量。

本發明的工作原理為：離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料，在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換，按其所帶的交換基團性質的不同，可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。陽離子交換樹脂表面帶有負電荷，能交換吸附介質中的陽離子，如鉀、鈣、鎂等離子；而陰離子交換樹脂表面帶有正電荷，能交換吸附介質中的陰離子，如硝酸根、硫酸根、磷酸根等離子。由于離子交換作用是可逆的，交換吸附在離子交換樹脂上養分離子的可以用適當濃度的酸、堿溶液置換出來。

因此將一定面積的離子交換樹脂埋置在地表凋落物層和礦質土壤之間，并將靠土壤的一面用塑料薄膜隔開后，凋落物分解釋放出來的可溶性養分離子就隨著淋溶作用被離子交換樹脂所吸附。再通過測定離子交換樹脂吸附的養分含量，就能得出單位時間、單位面積內凋落物分解的可溶性養分釋放量。

與現有的監測凋落物分解過程可溶性養分釋放量的方法相比，本發明的優點在于：

1)本發明操作簡單：本發明只需要在原位埋設樹脂袋即可測定凋落物分解的養分元素含量，而不需要另外取樣測定，因此填補了原位測定凋落物分解養分釋放量方法的空白。