一种区分生物土壤结皮及其下层土壤基础呼吸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种区分生物土壤结皮及其下层土壤基础呼吸的方法，适宜于藻类结皮、混生结皮(藻类、地衣和藓类混生)和藓类结皮覆盖土壤各组分土壤呼吸贡献率，其目的是简单、准确的区分土壤各组分土壤呼吸速率，并能实现野外长期、连续监测的要求，属于生态技术领域。
【背景技术】
[0002]生物土壤结皮在荒漠地区碳循环中所起的作用得到了研究者们的广泛的认可。在全球范围内生物土壤结皮覆盖地区净碳固定量(光合固碳量-呼吸碳释放量)进行了估算，结果表明，生物土壤结皮每年能够固定3.9 PgC 7^2.1-7.4 P g C y1)，相当于陆生植物净初生产力的7%(56 PgCy1);生物土壤结皮生物体中的碳含量为4.9 Pg(3.0-8.2 P g)，相当于陆生植物碳含量的1%(470-650 P g)。碳周转率方面，生物土壤结皮的周转率约为1.2年，远远低于陆生植物近10年。目前，除同位素示踪法外，目前还没有能够简单、有效区分生物土壤结皮层及其下层土壤呼吸的方法。在Iberian Peninsula(40° 02' N-3° 37' W)干旱、半干旱地区，对不同盖度生物土壤结皮覆盖条件下，土壤碳释放特征进行了研究，结果表明，生物土壤结皮覆盖土壤每年释放240.4-322.6 g C Hi2y1;在这一生态系统中，生物土壤结皮的碳释放量占到碳释放总量的42% (植被占37%)。因此，生物土壤结皮作为干旱、半干旱地区碳循环的重要参与者和主要贡献者已得到广泛共识。然而，由于试验技术、试验方法和试验成本等方面的原因，在野外条件下，连续、准确的测定生物土壤结皮自身对干旱、半干旱碳释放的贡献率仍无法实现。
[0003]鉴于此，如何有效的区分生物土壤结皮层和下层土壤基础呼吸，将是准确测定生物土壤结皮自身对干旱、半干旱碳释放的贡献率的关键技术。
【发明内容】
[0004]基于上述，本发明提出了一种区分生物土壤结皮及其下层土壤基础呼吸的方法，适宜于单个样品覆盖面积大于100 Cm2的藻类结皮、混生结皮(藻类、地衣和藓类混生)和藓类结皮。用于测定生物土壤结皮自身和土壤基础呼吸对干旱、半干旱碳释放的贡献率。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
一种区分生物土壤结皮及其下层土壤基础呼吸的方法，其特征在于:
a.生物土壤结皮层的采集:首先在生物土壤结皮层均匀的喷洒自来水或蒸馏水，待水分完全渗入生物土壤结皮层，将PVC管砸入采集深度，再从PVC管旁边挖开土壤，取出PVC管，将生物土壤结皮层从土壤表面分离，装入150目的筛子中；
b.生物土壤结皮下层土壤的采集:在上述a步骤采集生物土壤结皮的同一位置，采集生物土壤结皮下层土壤原状土，将PVC管砸入采集深度，再从PVC管旁边挖开土壤，取出PVC管；
c.下层土壤基础呼吸的去除:把b步骤取出PVC管，即生物土壤结皮下层土壤在160°C高温条件下加热3 h，将下层土壤中的微生物全部杀死；下层土壤温度恢复到室温时，将a步骤装有生物土壤结皮层的筛子放在土壤表层，使得筛子下表面和土壤表面紧密接触。
[0006]d.总土壤呼吸和生物土壤结皮层呼吸测定:土壤呼吸的测定采用L1-6400-09呼吸室进行测定；总土壤呼吸的测定在原状土壤样品上进行测定，生物土壤结皮层呼吸测定在处理后的样品上进行测定；
e.土壤基础呼吸的测定:根据土壤呼吸的公式:总土壤呼吸=自养呼吸+异养呼吸，自养呼吸为生物土壤结皮呼吸，异养呼吸为土壤基础呼吸，即土壤基础呼吸=总土壤呼吸-生物土壤结皮呼吸；
本发明的优点是:
1.本方法操作简单，采用物理方法，在160°C高温条件下加热3 h，对生物土壤结皮下层土壤进行分离，分离彻底。高温条件下，能将下层土壤中的微生物全部杀死，有效去除土壤基础呼吸，无污染，成本低廉。
[0007]2、本方法不会改变自然降水后土壤各组成部分的土壤含水量(土壤取样和土壤后期处理均未改变土壤结构，即最大限度的保持了土壤的自然状态，因此不会影响自然降水后土壤水分含量)，处理后的土壤样品试验环境与自然条件接近，保证了试验结果的准确性。
[0008]3、本方法对土壤的干扰较少，测量结果较接近真实值。
[0009]4、本方法同时适用于干燥和湿润条件下的碳释放测定。
[0010]5、本方法实现了野外条件下进行连续监测的要求。通过上述方法可以实现准确区分土壤各组分土壤呼吸速率的目的。
【附图说明】
[0011]图1 2011和2012年干燥条件下生物土壤结皮覆盖土壤不同组分土壤呼吸碳释放量(Mean 土 SE).图2 2011和2012年湿润条件下生物土壤结皮覆盖土壤不同组分土壤呼吸碳释放量(Mean土SE).
【具体实施方式】
[0012]本发明适用于测定藻类结皮、地衣结皮和藓类结皮覆盖土壤各组分土壤呼吸贡献率，下面结合实例作进一步说明:
一种区分生物土壤结皮及其下层土壤基础呼吸的方法，其步骤是:
a.生物土壤结皮层的采集:首先在生物土壤结皮层均匀的喷洒自来水或蒸馏水，藻类结皮和混生结皮的喷水量为60-80 mL/m2，藓类结皮喷洒水的量为120-150 mL/m2。待水分完全渗入生物土壤结皮层，将内径10 cm、高20 cm PVC管砸入生物土壤结皮层采集深度，再从PVC管旁边挖开土壤，取出PVC管，将生物土壤结皮层从土壤表面分离，装入150目的筛子中；；
b.生物土壤结皮下层土壤的采集:在上述a)采集生物土壤结皮的同一位置，采集生物土壤结皮下层土壤原状土，将内径10 cm、高20 cm;耐热程度不低于200°C PVC管砸入采集深度，再从PVC管旁边挖开土壤，取出PVC管；
C.下层土壤基础呼吸的去除:把b步骤取出的PVC管生物土壤结皮下层土壤在160°C高温条件下加热3 h,，将下层土壤中的微生物全部杀死；下层土壤温度恢复到室温时，将a步骤装有生物土壤结皮层的筛子放在土壤表层，使得筛子下表面和土壤表面紧密接触。
[0013]d.总土壤呼吸和生物土壤结皮层呼吸测定:土壤呼吸的测定采用L1-6400-09呼吸室进行测定；总土壤呼吸的测定在原状土壤样品上进行测定，生物土壤结皮层呼吸测定在处理后的样品上进行测定；
e.土壤基础呼吸的测定:根据土壤呼吸的公式:总土壤呼吸=自养呼吸+异养呼吸，自养呼吸为生物土壤结皮呼吸，异养呼吸为土壤基础呼吸，即土壤基础呼吸=总土壤呼吸-生物土壤结皮呼吸；
实例1:干燥条件下生物土壤结皮覆盖土壤不同组分土壤呼吸测定:
2011和2012年4-10月对干燥条件下生物土壤结皮覆盖土壤不同组分土壤呼吸进行测定。干燥条件下土壤呼吸日变化测定方法如下，日变化选择天气晴朗，无降雨，且0-10cm 土壤质量含水量< 5%的条件下进行。于7:00-23:00间进行测量，每2小时测定一次；季节(春、夏、秋)变化土壤呼吸计算，各个日变化土壤呼吸量累加计算的方法；年均、年际间土壤呼吸计算，采用各个季节的土壤呼吸量累加计算的方法。土壤呼吸速率的测定采用L1-6400-09土壤呼吸室(L1-COR，INC, US)测定土壤呼吸速率，每4 s采集一次数据，每个样品的测定时间不少于40 S0测定开始前，尽量去除生物土壤结皮表面的沙粒和杂物，保持表面清洁，每种类型生物土壤结皮设6次重复。2011和2012年4-10月对干燥条件下生物土壤结皮覆盖土壤不同组分土壤呼吸碳释放对土壤呼吸总碳释的贡献率进行计算，根据公式3生物土壤结皮呼吸贡献率=生物土壤结皮呼吸/总土壤呼吸*100和土壤基础呼吸贡献率=土壤基础呼吸/总土壤呼吸*100 ;结果表明，4-8月人工和天然植被固沙区土壤呼吸碳释放对土壤呼吸总