一种室内模拟干湿交替响应下测定土壤呼吸的实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测定土壤呼吸的实验方法技术领域，特别是涉及一种室内模拟干湿交替响应下测定土壤呼吸的实验方法。
【背景技术】
[0002]大气二氧化碳浓度升高会直接导致大气吸收太阳的长波辐射的增加，引起全球性的气温上升，使气候激烈波动。有关研究机构预计，大气二氧化碳浓度上升1倍使全球增温2?4°C，极地增温尤盛。极地永冻冰层的快速融化，使海平面在100?200年的时间里上升5m，大大减少陆地面积，威胁着人类与陆地生物的居住安全。因此，全球气候变暖是目前全球环境变化研究中的一个热点问题。
[0003]土壤呼吸是陆地生态系统碳素循环的主要环节，已成为向大气释放C02最大的源，土壤贮存的碳高达1.394X10lsg，流通量每年达68±4X1015g，它的很小变化都会引起大气0)2浓度的很大改变。森林土壤碳是全球碳库的重要组成部分，也是人类活动影响大气C02浓度升高的关键生态过程。
[0004]从上个世纪初开始，人们就一直关注着土壤呼吸，随之而来的是寻找某种合适的方法来测定土壤呼吸的速率。
[0005]根据土壤培养处理方式的不同，将测定土壤呼吸的实验方法分为野外测定和室内培养测定。野外测定就在野外土壤表面直接进行测量，多采用大型仪器；室内培养测定主要是按照一定的取土方法将新鲜土样带回实验室进行培养，采用不同方法进行测定。
[0006]上述土壤呼吸的测定方法，又分为土壤呼吸直接测定法和间接测定法。土壤呼吸直接测定方法分为三大类，分别是静态气室法、动态气室法和微气象法。
[0007]静态气室法是测定一定时间内，密闭气室内土壤呼吸产生的C02量，通过两种方法测定，一种是用气相色谱分析仪、红外分析仪测定一定时间前后抽取出气体的0)2浓度差，也称为密闭气室法；另一种是用碱滴定法或碱称重法吸收并计算0)2排放量，可称为静态碱液吸收法。动态气室法，对气室内co2浓度进行连续测定，一种是在密闭气室中，用红外气体分析仪直接测定，另一种是通过流通气体，用红外气体分析仪或者碱液测定0)2随时间的变化。微气象法，依据气象学原理测定地表气体排放通量。
[0008]除了要测定土壤呼吸，还要进行干湿交替的水分控制与土壤长时间培养，测定方法与盛土装置之间需要组装起来。红外气体分析仪搭配测量容器上部空气浓度，但在土壤培养装置中，C02气体质量分数较重，位于装置下部，但测定时如不进行晃动，气体不混匀，测定值就会偏低，且仪器较昂贵。
[0009]若是便携式气体分析仪与LI6400便携式光合作用测定仪则需要考虑在气密性的装置中形成回路。气相色谱分析仪测定抽取出来的气体，但是单个样本的测定价钱较昂贵，不适于样本数量大的室内模拟实验。现有碱液吸收法多搭配在盛土装置内放置小烧杯，再对盛土容器进行密封，但是其密封必须是可拆开并再次组装的，因为碱液吸收有一定的上限，一般在一定时间内取出，进行滴定，滴定得出吸收的0)2量，碱液也只能吸收一次然后进行滴定，再放入新的碱液。或采用管道或吸收瓶进行碱液吸收法，若同一管道或吸收瓶测定，测定的样本数量有限，材料准备时间长，测量时间也长，气密性不能保证，测量值可能不准确；若给每个样本安装该管道或吸收瓶，恒温培养箱所需要的空间又很大。碱液称重法主要对天平的称量范围和精读有要求，每次称量前也要对容器外部擦净，操作繁琐。
【发明内容】
[0010]为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种室内模拟干湿交替响应下测定土壤呼吸的实验方法。所述实验方法在室内模拟干湿交替响应下，能准确多次测定指定时间内的土壤呼吸值。所述的实验方法解决了现有技术中检测方法繁琐，装置昂贵、占用空间大，组装不便的问题。
[0011]本发明所述实验方法是通过以下技术方案来实现的:
[0012]一种室内模拟干湿交替响应下测定土壤呼吸的实验方法，至少包括以下步骤:
[0013]第一步:选用广口瓶并记录其重量，在所述广口瓶中装入定量的风干土，并记录广口瓶与风干土的总重量；通过连接绳将干燥剂包悬空设置于广口瓶内，广口瓶的瓶口设有与其匹配的带孔橡胶塞，及设置于带孔橡胶塞的孔内的玻璃管，并使玻璃管的顶端和底端分别设置于带孔橡胶塞的两侧，所述玻璃管的顶端套设有乳胶管，乳胶管的顶端采用止水夹封堵，使广口瓶形成一个密封的空间，并将所述广口瓶放置于温度控制系统中；
[0014]第二步:采用碱液吸收及酸碱滴定法对土壤呼吸排出的气体进行测量。
[0015]所述的技术方案优选为，在第一步中，在装入广口瓶前对风干土中的杂质剔除，以及对风干土研磨、筛选。
[0016]所述的技术方案优选为，在第一步中，所述温度控制系统为恒温光照培养箱。
[0017]所述的技术方案优选为，在第一步中，所述乳胶管的内径小于玻璃管的外径。
[0018]所述的技术方案优选为，在第二步中，采用碱液吸收及酸碱滴定法对土壤呼吸排出的气体进行测量的步骤包括:
[0019](1)取气体??每24h从温度控制系统的广口瓶中抽取定量的气体；测定时，晃动广口瓶使其内的气体混匀，并防止设置于广口瓶中的干燥剂包与风干土接触及干燥剂包中的干燥剂洒落，将针管的针头穿过乳胶管的一侧壁，从广口瓶中抽取气体；
[0020](2)碱液吸收及滴定:将针头插入待测液体中，将针管内的气体注入待测液体中，且以待测液体充分吸收气体为宜，并向待测液体加入蒸馏水调整待测液体的体积后；向待测液体滴入3滴酚酞指示剂，之后采用标准盐酸溶液进行滴定，滴入第一滴标准盐酸溶液前滴定管内标准盐酸溶液体积的数值为滴定始点，当溶液的颜色由粉色变为无色时，记录此时的标准盐酸溶液的体积数值；再向待测液体中滴入4滴甲基橙指示剂，继续向待测液体中滴入标准盐酸溶液，当待测液体的颜色由橘黄色变为橙色时，记录此时的标准盐酸溶液的体积数值，并作为滴定终点；所述待测液体为过量的NaOH溶液；
[0021](3)透气:经过上述滴定后，打开带孔橡胶塞，先取出干燥剂包，用风扇对着广口瓶的瓶口通气2-10min ;
[0022](4)水分重量控制:将广口瓶放置于天平上，记录其重量，通过胶头滴管向广口瓶内滴入蒸馏水控制广口瓶内土壤的湿润程度，或通过更换干燥剂包控制广口瓶内土壤的干燥程度，从而控制广口瓶内土壤的干湿状态；
[0023](5)密封:拔下乳胶管，剪去带有针孔的一截乳胶管，将乳胶管剩余的部分再次套设于玻璃管上，采用止水夹封闭乳胶管的顶端，将橡胶塞盖紧广口瓶的瓶口，最后将广口瓶放置于温度控制系统中继续培养，并记录放入温度控制系统的时间；直到24h后再抽取广口瓶中的气体进行滴定测试；
[0024](6)数据处理:根据标准盐酸溶液的浓度及所消耗的标准盐酸溶液的体积，通过计算得出针管中的二氧化碳气体的含量，以及得出广口瓶中土壤产生的二氧化碳气体的含量。在上述步骤中，步骤(1)-(6)循环操作实现了广口瓶内土壤干湿状态的交替变换及二氧化碳气体含量的测定。
[0025]进一步地，所述干燥剂包采用变色硅胶制成。从广口瓶取出的干燥剂包在110°C烘干2h后能重新循环使用。
[0026]一种室内模拟干湿交替响应下测定土壤呼吸的实验方法，至少包括以下步骤:
[0027]第一步:选用广口瓶并记录其重量，在所述广口瓶中装入定量的风干土，并记录广口瓶与风干土的总重量；通过连接绳将干燥剂包悬空设置于广口瓶内，广口瓶的瓶口设有与其匹配的带孔橡胶塞，带孔橡胶塞上设有两个孔，且每个孔设有与其匹配的玻璃管，并使玻璃管的顶端和底端分别设置于带孔橡胶塞的两侧，且两个玻璃管的顶端均设有乳胶管，且乳胶管采用止水夹封堵，使广口瓶形成一个密闭的空间，并将所述广口瓶放置于温度控制系统中；
[0028]第二步:采用仪器测定法对土壤呼吸排出的气体进行测量。
[0029]所述的技术方案优选为，在第二步中，采用仪器测定法对土壤呼吸排出的气体进行测量的步骤包括:
[0030](1)取气体与测定:每24h将广口瓶从温度控制系统中取出，晃动广口瓶使其内的气体混匀，并防止设置于广口瓶中的干燥剂包与风干土接触及干燥剂包中的干燥剂洒落，将玻璃管顶端的一个乳胶管与便携式气体分析仪的入气口，另一个乳胶管与便携式气体分析仪的出气口连通，将乳胶管上的止水夹移至玻璃管处，广口瓶中的二氧化碳气体依次经过便携式气体分析仪的入气口、出气口，所述便携式气体分析仪记录二氧化碳气体的浓度；
[0031](2)透气:打开带孔橡胶塞，先取出干燥剂包，用风扇对着广口瓶的瓶口通气2-10min ；
[0032](3)水分重量控制:将广口瓶放置于天平上，记录其重量，通过胶头滴管向广口瓶内滴入蒸馏水控制广口瓶内风干土的湿润程度，或通过更换干燥剂包控制广口瓶内土壤的干燥程度，从而控制广口瓶内土壤的干湿状态；
[0033](4)密封:将橡胶塞盖紧广口瓶的瓶口，最后将广口瓶放置于温度控制系统中继续培养，并记录放入温度控制系统的时间；直到24h后再抽取广口瓶中的气体进行测试；
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