专利名称：凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法的制作方法
技术领域：
本发明涉及生态系统中养分循环的关键过程 一 一凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测方法，具体地说是一种在野外利用离子交换树脂监测由地表凋落物分解释放到土壤中的可溶性氮、磷、钾、硫、钩、镁等以阴、阳离子的形式存在的养分含量的方法。
背景技术：
凋落物分解是森林生态系统养分循环的关键环节，其在维持土壤养分的有效性和养分平衡方面起着重要作用。据估算，植物凋落物分解过程中每年释放
的营养元素可满足69%~87%的森林生长所需量。随着全球气候变化的加剧，森林凋落物分解曰益受到关注。
虽然分解作用是一个包含了碎裂、异化和淋溶的很复杂的过程，但其最终结果是伴随着有机物质的降解，向空气中释放二氧化碳，向土壤中释放可溶性矿质元素。森林地表的凋落物组成复杂，包括未分解的和半分解的叶片、树技、树皮等多种组分。而且不同类型、处于不同分解阶段的凋落物分解速率不一，这就给凋落物分解过程中养分归还的研究带来了困难。
以往的研究中，凋落物分解的年养分归还量为年凋落量与其养分含量的乘积。由于大多数凋落物不能在一年之内完全分解，加上半分解凋落物在地表的累计，这样计算得出的年养分归还量仅仅是植物归还到地表的年养分总量，而不是真正意义上的土壤所接受到的(即植物能够当季利用的)由于凋落物分解释放到土壤中的可溶性养分量，且该计算方法在受人为干扰的系统中也不适用。
获得凋落物分解的实际养分释放量数据是弄清整个生态系统的养分循环的关键。到目前为止，还没有一种方法能直接、准确地测定单位时间内凋落物分解向土壤中释放的可溶性养分含量。
发明内容
本发明提供了一种操作简单、测定准确、适用范围广的凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，本发明适用于野外自然条件下陆地生态系统凋落物分解的可溶性养分释放量的原位监测。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下
一种凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，采用树脂吸附法，按如下步骤操作
1)离子交换树脂的选用和预处理选用树脂颗粒或树脂膜作为离子交换树脂；同时对树脂颗粒或树脂膜进行预处理并测试其吸附能力和养分回收率；
所述离子交换树脂为阴离子型离子交换树脂、阳离子型离子交换树脂或阴、阳离子交换树脂的混合物。2) 制作树脂袋采用树脂颗粒或采用树脂膜制作树脂袋，再在树脂袋一面贴合一块塑料薄膜；
所述树脂袋尺寸为7cm x 7cm 10cm x 10cm;
所述树脂袋为装有处理好的树脂颗粒的尼龙网袋；所述尼龙网袋的网眼孔径为80目~100目；
所述树脂袋另外为直接裁剪树脂膜制成的树脂袋；
3) 埋置树脂袋在每个样方中随机埋置若干个树脂袋，埋置时先f起凋落物层并保持凋落物层原状，将树脂袋贴塑料膜的一面向下放置，原位放回f起的凋落物层，并作标记；
所述样方大小为10cm x 10cm ~ 50cm x 50cm;
4) 树脂袋的收取和养分含量的测定测定时根据标记收取树脂袋，清理掉杂物，把树脂袋放入溶液浸提，测定浸提液中的养分含量；
5) 凋落物分解的养分释放量的计算根据树脂袋的面积和测定出的养分含量及树脂袋在野外的埋置时间，计算该段时间内、单位面积样地中由凋落物分解释放的可溶性养分含量。
本发明的工作原理为离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料，在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换，按其所带的交换基团性质的不同，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。阳离子交换树脂表面带有负电荷，能交换吸附介质中的阳离子，如钾、钙、镁等离子；而阴离子交换树脂表面带有正电荷，能交换吸附介质中的阴离子，如硝酸根、硫酸根、磷酸根等离子。由于离子交换作用是可逆的，交换吸附在离子交换树脂上养分离子的可以用适当浓度的酸、碱溶液置换出来。
因此将一定面积的离子交换树脂埋置在地表凋落物层和矿质土壤之间，并将靠土壤的一面用塑料薄膜隔开后，凋落物分解释放出来的可溶性养分离子就随着淋溶作用被离子交换树脂所吸附。再通过测定离子交换树脂吸附的养分含量，就能得出单位时间、单位面积内凋落物分解的可溶性养分释放量。
与现有的监测凋落物分解过程可溶性养分释放量的方法相比，本发明的优点在于
1) 本发明操作简单本发明只需要在原位埋设树脂袋即可测定凋落物分解的养分元素含量，而不需要另外取样测定，因此填补了原位测定凋落物分解养分释放量方法的空白。
2) 本发明测定准确本发明不仅能准确测定真正意义上的土壤所接受到的，即植物能够当季利用的由凋落物分解释放到土壤中的可溶性养分量，还能动态地监测自然条件下地表凋落物分解的可溶性养分释放量，而现有技术只能测定出凋落物分解释放的年养分总量。
3) 本发明适用范围广本发明不仅适用于未受干扰的生态系统，而且对于受人为干扰的生态系统也能很好地测定其凋落物分解的可溶性养分释放量。
具体实施例方式
下面结合实施例一一樟子松人工林地表凋落物分解的可溶性氮、磷释放量量的监测，对本发明作进一步详细的描述。 实施例1
本实施例为樟子松人工林凋落物分解可溶性磷释放量的原位监测
1) 离子交换树脂的选用和预处理
本实施例选用Amberjet (罗门哈斯)4200C1凝胶强碱性阴离子交换树脂颗 粒。使用前先将树脂颗粒用0.5 mol L-1 NaHC03 (pH=8.5 )震荡浸提2次(每次 30min),置换成HC03-型的树脂颗粒，去多余的水分后封闭贮存备用。
树脂吸附能力和养分回收率的测试先将5g树脂颗粒装入孔径为80目的 尼龙网袋中缝好，然后配制不同浓度梯度磷的标准溶液(浓度分别为0.5、 1、 2、 5、 10、 20、 40mgml/1)，在每个三角瓶中放入一个处理好的树脂袋和50mL不 同浓度的磷标准溶液，在震荡机上分别震荡10min、 30min、 lh、 2h、 4h、 8h后 取出，测定标准液中磷的剩余量，就可算出不同浓度、不同时间该树脂的吸附 能力。同时将树脂袋取出用水冲洗多次后放入装有50mL 0.5 mol L" HC1溶液的 三角瓶中震荡浸提30min、 lh、 2h、 4h、 8h后用流动分析仪测定溶液中无机磷， 此含量即为该树脂袋吸附的磷酸盐含量中被解吸下来的部分，根据此测试的结 果确定实验要用的树脂量和浸提时间。
2) 离子交换树脂袋的制作
用孔径为80目的尼龙网，裁剪缝制成内边距为7cmx7cm的正方形的袋子， 三边用线缝合好，在尼龙袋的一面贴上同样大小的透明塑料薄膜，然后装入7g 处理好的树脂颗粒，将袋子剩余的一边封好制作成树脂袋。
4)离子交换树脂袋的埋置
在每个20 m x 20 m小样方中随机水平埋置5个树脂袋于地表凋落物层和矿 质土壤之间，在埋置时应保证袋中树脂分布均勻，贴塑料膜的一面向下。埋置 时，先用面积稍大于树脂袋的铁片小心地将凋落物层铲起并保持原状，树脂袋 放好后，将铲起的凋落物层还原，并作上标记。树脂袋在野外埋置周期为一个 月，每月初取回上月埋置的树脂袋并按同样的方法埋置新的树脂袋。
4) 离子交换树脂袋的收取和养分含量的测定根据标记，收取离子交换树 脂袋，每个收取的树脂袋单独装入自封袋中并标号。树脂袋收回后，用流水冲 洗掉沾附的土壤和细根，甩干水份后，用0.5 mol L—1 HC1震荡浸提lh,再用流 动分析仪测定浸提液中无机磷含量，此含量即为该树脂袋吸附的磷酸盐含量X
(mgP袋-1 )。
5) 凋落物分解的养分释放量的计算根据树脂袋的面积和测定出的养分含 量及树脂袋在野外的埋置时间，计算该段时间内、单位面积样地中由凋落物分 解释放的可溶性养分含量。本实施例树脂袋面积为7cm*7cm=49cm2,样地面积 为lha( 1公顷XOOOOmVi十算得每月樟子松人工林凋落物分解的可溶性磷释放 量为2041 *X (gPha")。
实施例2
本实施例为樟子松人工林凋落物分解硝态氮和铵态氮释放量的原位监测 本实施例与实施例1的不同之处在于1) 树脂袋中装入的是10g按1:1.5的比例混合的AmberliteIR-120和IRA-400型树脂颗粒，且该树脂颗粒使用前不需要进行预处理；树脂吸附能力和养分 回收率的测定方法同实施例1,不同的是使用的试剂为硝态氮和铵态氮标准。
2) 树脂吸附的硝态氮和铵态氮含量用2molL"KCl震荡浸提lh后，用流 动分析仪测定。
实施例3
本实施例与上述实施例不同之处在于直接釆用离子交换树脂膜制成的树 脂袋原位监测凋落物分解的可溶性养分释放量。
权利要求
1. 一种凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，其特征在于采用树脂吸附法，按如下步骤操作1)离子交换树脂的选用和预处理选用树脂颗粒或树脂膜作为离子交换树脂；同时对树脂颗粒或树脂膜进行预处理并测试其吸附能力和养分回收率；2)制作树脂袋采用树脂颗粒或树脂膜制作树脂袋，再在树脂袋一面贴合一块塑料薄膜；3)埋置树脂袋在每个样方中随机埋置若干个树脂袋，埋置时先铲起凋落物层并保持凋落物层原状，将树脂袋贴塑料膜的一面向下放置，原位放回铲起的凋落物层，并作标记；4)树脂袋的收取和养分含量的测定根据标记收取树脂袋，清理掉杂物，把树脂袋放入溶液浸提，测定浸提液中的养分含量；5)凋落物分解的养分释放量的计算根据树脂袋的面积和测定出的养分含量及树脂袋在野外的埋置时间，计算该段时间内、单位面积样地中由凋落物分解释放的可溶性养分含量。
2. 按权利要求1所述凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，其特征在于步骤l)所述离子交换树脂为阴离子型离子交换树脂、阳离子型离子交换树脂或阴、阳离子交换树脂的混合物。
3. 按权利要求1所述凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，其特征在于步骤2)所述树脂袋尺寸为7cmx 7cm 10cmx 10cm。
4. 按权利要求1所述凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，其特征在于步骤2)所述树脂袋为装有处理好的树脂颗粒的尼龙网袋。
5. 按权利要求4所述凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，其特征在于所述尼龙网袋的网眼孔径为80目 100目。
6. 按权利要求1所述凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，其特征在于步骤2)所述树脂袋为直接裁剪树脂膜制成的树脂袋。
7. 按权利要求1所述凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，其特征在于步骤3)所述样方大小为10cmx 10cm~ 50cmx 50cm。
全文摘要
本发明公开了一种凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法。本发明首先选用树脂颗粒或树脂膜作为离子交换树脂，采用树脂颗粒或树脂膜制成树脂袋；然后将树脂袋随机埋置在样地地表凋落物下，一段时间后收取树脂袋测定其吸附的养分量；最后根据树脂袋的面积、其吸附的养分量及其在野外的埋置时间，计算该段时间内单位面积样地中凋落物分解释放的可溶性养分含量。本发明操作简单，能真实、准确、动态地监测自然条件下地表凋落物分解的可溶性养分释放量，适用于任何陆地生态系统中由地表凋落物分解释放到土壤中以阴、阳离子形式存在的养分元素含量的测定。
文档编号G01N30/00GK101477091SQ20081001002
公开日2009年7月8日 申请日期2008年1月4日 优先权日2008年1月4日
发明者于占源, 曾德慧, 胡亚林, 范志平, 琼 赵 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所