CN102338741A - 森林土壤n2o排放的测定方法 - Google Patents

Abstract

一种测定森林土壤N₂O排放量的测定方法，经过如下五个步骤：一是样点的选择，二是土壤样品的采集，三是土壤水溶性氮即DON的含量测定，四是线性关系的建立，森林土壤N₂O排放量与DON的线性关系函数式为：Y＝0.0435X-0.1361，五是森林土壤N₂O排放量的实测，根据拟测森林土壤中DON的含量(单位mg·kg^-1)，代入上述的函数关系式，作该式中X的量，求出Y值，即为森林土壤N₂O排放量，单位mg·m^-2·h^-1。本发明通过测定土壤水溶性氮来计算森林土壤N₂O排放量，与静态箱法相比，减少野外工作量，降低了测定成本，且可进行批量分析，提高测定的工作效率，所得数值误差范围小，可靠性较好。

Description

森林土壤N2O排放的测定方法

【技术领域】

本发明涉及一种测定森林土壤N₂O排放的测定方法，尤其是一种通过测定森林土壤水溶性氮的含量来间接测定森林土壤N₂O排放的测定方法。

【背景技术】

N₂O是增温效应最强的温室气体之一，它的单分子增温潜势分别是CO₂的290倍，CH₄的14倍，而且它还能在平流层氧化成NO，再与平流层的O₃反应并使O₃保护层受到破坏，使更多的宇宙射线透过大气层并直接危及生物圈，从而使人类的生存健康受到严重影响。从冰芯资料分析可知，工业革命前的N₂O浓度为0.285μmol·mol^-1，现在为0.310μmol·mol^-1，每年以0.2％～0.3％的比例增加。2000年N₂O与甲烷、氟氯烃等微量气体的温室效应总和就与CO₂的温室效应相当，据预测，到2030年可能超过CO₂的温室效应。

大气中N₂O的60％来自北半球。在各项排放源中，又以农业土壤的排放为最高。因此，研究农业土壤包括森林土壤N₂O的排放，并减少N₂O排放措施一直是多年来研究的热点，对N₂O排放的测定方法是其中之一。

目前，N₂O的测定方法主要是静态箱法，也可用微气象学方法测定。静态箱法是用观测箱盖住一定面积的被测表面并密封，使观测箱内部空气与外界没有任何交换，然后对箱内气体的浓度进行分析。这种方法的优点是便于对较大空间变异性的气体通量的测量，缺点是密闭箱体会对被测表面的自然状态产生干扰，而且测量面积也相对较小，测定结果变异大，需要多次重复，在样品的收集、运输、保存过程中都可能引起样品被严重污染等问题，样品分析工作量大。

微气象法是通过测量近地层的湍流状况和微量气体的浓度变化推导地表气体排放通量的方法。但目前由于缺乏快速响应检测器，所以该方法一直没有在N₂O排放通量观测中得到应用，目前造价又非常昂贵。

土壤水溶性氮是指通过0.45μm滤孔，且能溶解于水的，具有不同分子量大小的氮化合物。土壤水溶性氮是陆地生态***中最活跃的氮组分，他们可以被土壤微生物分解，可以在土壤中迅速转化成其它组分。在林地土壤中，水溶性氮是土壤有机氮库矿化的中间态，它们含量的高低可以很大程度上影响矿化的最终产物和数量。N₂O从土壤中排放的数量在很大程度上依赖于土壤有机氮化合物的矿化速率和土壤中各类氮化合物的转化强度。因此，土壤水溶性氮含量的大小可以反映出森林土壤N₂O排放量的多少。

【发明内容】

针对现有技术中土壤N₂O排放的测定方法存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种森林土壤N₂O排放的测定方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是：本森林土壤N₂O排放的测定方法经过如下步骤：

(1)样点的选择：需确定土壤N₂O排放的森林类型及其代表性地段，选择森林中间位置的地段，排除路边和沟边的地段，在选定的地段中选样点；

(2)土壤样品的采集：在选定的样点周围按“S”形5点采样法采集土层深度为0-20cm的土壤样品1-2kg，混匀，带回实验室进行分析；

(3)土壤水溶性氮即DON的含量测定：称出土壤样品20.00g，加蒸馏水40ml浸提，在25℃下振荡0.5h后，置于高速离心机中以8000r·min^-1转速离心10min，用0.45μm滤膜进行抽滤，采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定滤液中氮含量；

(4)线性关系的建立：根据最近两年内每月中旬用静态箱法分别测定至少两种森林植被的土壤N₂O，同时按步骤(3)测定土壤水溶性氮含量，然后在EXCEL软件中建立土壤N₂O排放量与DON含量的线性关系，得到函数关系式为：Y＝0.0435X-0.1361；

(5)森林土壤N₂O排放量的实测：将拟测的森林土壤，按步骤(1)进行样点的选择、按步骤(2)进行样品采集、按步骤(3)测定DON含量，单位mg·kg^-1，将DON含量代入步骤(4)所述的函数关系式，作该式中X的量，求出Y值，即为土壤排放出的N₂O量，单位mg·m^-2·h^-1。

本方法的有益效果是可以减少野外工作量，降低了测定成本，同时可以进行批量分析，提高测定的工作效率，所得数值误差范围小，可靠性较好。

【具体实施方式】

本发明下面结合实施例予以进一步详述：本方法所说的五个步骤，概言之，步骤(1)至(4)为间接测定前的基础工作，其目的是建立函数关系式，步骤(5)为实测工作，两者密不可分。一旦函数关系式确立，以后只需进行实测工作即可。下面将本方法的全过程作一介绍：

现以毛竹林和木荷青冈常绿阔叶林为例，对其进行森林土壤N₂O排放量的测定，按以下五个步骤进行：

(1)样点的选择：选择需测定土壤N₂O排放量的毛竹林和木荷青冈常绿阔叶林，然后在该两种森林植被的中间位置作为测定土壤呼吸的代表性地段。不选择路边地段是因为该地段受人为干扰的因素大，不选择沟边地段是因为易受水的侵蚀，均缺乏代表性。

(2)土壤样品的采集：在选定的毛竹林和木荷青冈常绿阔叶林样点周围按“S”形5点采样法采集土层深度为0-20cm的土壤样品1-2kg，混匀，带回实验室进行分析。

(3)土壤水溶性氮即DON的含量测定：将土壤样品过2m筛，混匀后称重量为20.00g的土，加蒸馏水40ml浸提，在25℃下振荡0.5h后，置于高速离心机中以8000r·min^-1转速离心10min，用0.45μm滤膜进行抽滤，采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定滤液中氮含量。

(4)线性关系的建立：根据毛竹林和木荷青冈常绿阔叶林中用静态箱法分别测定至少两种森林植被的土壤N₂O，同时按步骤(3)测定土壤水溶性氮含量，然后在EXCEL软件中建立土壤N₂O排放量与DON含量的线性关系，得到函数关系式为：Y＝0.0435X-0.1361。该函数所代表的土壤N₂O与DON含量的相关性达极显著水平(R²＝0.5409；P＜0.01)。

(5)森林土壤N₂O排放量的实测：将拟测的毛竹林和木荷青冈常绿阔叶林土壤，按步骤(1)进行样点的选择、按步骤(2)进行样品采集、按步骤(3)测定DON含量，单位mg·kg^-1，将DON含量代入步骤(4)所述的函数关系式，作该式中X的量，求出Y值，即为土壤排放出的N₂O量，单位mg·m^-2·h^-1。

本申请人曾于2008-2009年的每月中旬测定毛竹林和木荷青冈常绿阔叶林土壤排放出的N₂O量，并按上述方法，计算土壤N₂O排放量。将计算结果与用静态箱法测定相同林地土壤N₂O排放量的情况进行比较，列于下表，从表中的统计结果可知，在10次的土壤N₂O排放量测定中，本方法与静态箱法测定的土壤N₂O排放量之间的变异系数小，为0.10-17.66％，稳定可靠，说明本方法可以替代静态箱法对森林土壤N₂O排放量进行测定。

本方法与静态箱法测定的土壤N₂O排放量比较

Claims (1)

1.一种森林土壤N₂O排放量的测定方法，其特征是按如下步骤进行：

(1)样点的选择：需确定土壤N₂O排放的森林类型及其代表性地段，选择森林中间位置的地段，排除路边和沟边的地段，在选定的地段中选样点；

(2)土壤样品的采集：在选定的样点周围按“S”形5点采样法采集土层深度为0-20cm的土壤样品1-2kg，混匀，带回实验室进行分析；

(3)土壤水溶性氮即DON含量测定：称出土壤样品20.00g，加蒸馏水40ml浸提，在25℃下振荡0.5h后，置于高速离心机中以8000r·min^-1转速离心10min，用0.45μm滤膜进行抽滤，采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定滤液中氮含量；

(4)线性关系的建立：根据最近两年内每月中旬用静态箱法分别测定至少两种森林植被的土壤N₂O排放量，同时按步骤(3)测定土壤水溶性氮含量，然后在EXCEL软件中建立土壤N₂O排放量与DON含量的线性关系，得到函数关系式为：Y＝0.0435X-0.1361；

(5)森林土壤N₂O排放量的实测：将拟测的森林土壤，按步骤(1)进行样点的选择、按步骤(2)进行样品采集、按步骤(3)测定DON含量，单位mg·kg^-1，将DON含量代入步骤(4)所述的函数关系式，作该式中X的量，求出Y值，即为土壤排放出的N₂O量，单位mg·m^-2·h^-1。