[發明專利]有機碳礦化培養裝置和利用該裝置無土測定土壤有機碳礦化速率的方法

有效

• 申請號: 201210261634.3
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102778551A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 鄒元春;于曉菲;霍莉莉;呂憲國;姜明;佟守正;婁曉楠
• 申請（專利權）人: 中國科學院東北地理與農業生態研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

一種培養裝置和利用該裝置測定土壤有機碳礦化速率的方法。

背景技術

土壤儲存著高達1500Pg的有機碳，是大氣碳庫的3倍、陸地生物量的2.5倍，土壤有機碳庫的微小變化都能導致大氣CO₂濃度的劇烈波動，在全球生碳循環中起著極其重要的作用。土壤有機碳的礦化不僅受溫度條件、水分狀況、土壤性質等因素的影響，且與土壤碳、氮含量有關。在全球變暖的趨勢下，如何準備測定土壤有機碳的礦化速率和礦化量，已成為近年來土壤與全球變化研究的重點和科學問題之一。

國內外許多研究表明，除了培養土壤水熱條件外，測試方法和測試過程/環境條件是影響土壤有機碳礦化測定結果和預測結果精確度的一個重要方面。目前，國內外研究土壤有機碳分解礦化(或土壤呼吸)存在多種方法，如堿液吸收法、氣象色譜法、和紅外氣體分析儀法等。然而，上述方法的不確定性因素較多，存在培養裝置實驗誤差大、難以連續采樣，及測試方法僅測定CO₂，不測定CH₄的問題，制約了該研究往實驗誤差更小的方向邁進。

發明內容

本發明解決了現有的堿液吸收法、氣象色譜法和紅外氣體分析儀法的培養裝置實驗誤差達10%以上、難以連續采樣的不足，并針對以上測試方法僅測定CO₂，不測定CH₄的問題，而提供了有機碳礦化培養裝置和利用該裝置無土測定土壤有機碳礦化速率的方法。

本發明有機碳礦化培養裝置，由生化培養大頭針、閥門、橡膠塞、連接管、廣口瓶組成；其中有機碳礦化培養裝置，連接管穿透橡膠塞，連接管位于橡膠塞底面積較大一側的端部通過閥門與生化培養大頭針連接，將橡膠塞蓋在廣口瓶瓶口。

利用上述有機碳礦化培養裝置無土測定土壤有機碳礦化速率的方法，具體是按以下步驟完成的：

一、取2套有機碳礦化培養裝置A和B；

二、測定土壤含水率，根據含水率按干土質量與蒸餾水體積比為1g：4.5~5.5mL稱取土壤和蒸餾水，將稱取的土壤和蒸餾水加入到燒杯中磁力攪拌混合30min，再以2900~3100rpm的轉速離心5min后，按體積量取5%上清液作為微生物接種液；將剩余的上清液經0.45μm濾膜過濾后，得到水溶性有機碳母液；

三、按微生物接種液與水溶性有機碳母液的體積比為1：（17~20）量取步驟二得到的微生物接種液和水溶性有機碳母液，將量取的微生物接種液和水溶性有機碳母液加入到燒杯中，混合均勻，得到培養液A；量取與培養液A中微生物接種液等體積的微生物接種液和與培養液A中水溶性有機碳母液等體積的蒸餾水，混合均勻，得到對照培養液B；

四、按石英砂質量和培養液A體積的比為1g：2.5～3mL量取石英砂和培養液A，將量取的石英砂平鋪在有機碳礦化培養裝置A的廣口瓶底部，然后加入量取的培養液A，得到試樣測試裝置A；其中石英砂的質量與廣口瓶容積的比為1g：8~10mL，有機碳礦化培養裝置中廣口瓶的容積為V₁，培養液和石英砂混合后的體積為V₀；

五、量取與試樣測試裝置A中石英砂等質量的石英砂平鋪在有機碳礦化培養裝置B的廣口瓶底部，量取與試樣測試裝置A中培養液A等體積的對照培養液B，加入到有機碳礦化培養裝置B的廣口瓶中，得到空白測試裝置B；其中有機碳礦化培養裝置B的廣口瓶的容積與有機碳礦化培養裝置A的廣口瓶的容積相等；

六、將試樣測試裝置A和空白測試裝置B同時放入培養箱中進行培養，按12h/12h設置為白天/夜晚兩段，白天溫度為25℃、濕度為80%、光照強度為12000Lx，夜晚溫度為15℃、濕度為60%、光照強度為0；培養過程中每24h稱重試樣測試裝置A和空白測試裝置B，再將橡膠塞打開，完全通氣0.5h后，再次稱重試樣測試裝置A和空白測試裝置B，并根據與前一次的重量記錄的差值向試樣測試裝置A的廣口瓶和空白測試裝置B的廣口瓶中加入等質量的蒸餾水；