[发明专利]有机碳矿化培养装置和利用该装置无土测定土壤有机碳矿化速率的方法

说明书

技术领域

一种培养装置和利用该装置测定土壤有机碳矿化速率的方法。

背景技术

土壤储存着高达1500Pg的有机碳，是大气碳库的3倍、陆地生物量的2.5倍，土壤有机碳库的微小变化都能导致大气CO₂浓度的剧烈波动，在全球生碳循环中起着极其重要的作用。土壤有机碳的矿化不仅受温度条件、水分状况、土壤性质等因素的影响，且与土壤碳、氮含量有关。在全球变暖的趋势下，如何准备测定土壤有机碳的矿化速率和矿化量，已成为近年来土壤与全球变化研究的重点和科学问题之一。

国内外许多研究表明，除了培养土壤水热条件外，测试方法和测试过程/环境条件是影响土壤有机碳矿化测定结果和预测结果精确度的一个重要方面。目前，国内外研究土壤有机碳分解矿化(或土壤呼吸)存在多种方法，如碱液吸收法、气象色谱法、和红外气体分析仪法等。然而，上述方法的不确定性因素较多，存在培养装置实验误差大、难以连续采样，及测试方法仅测定CO₂，不测定CH₄的问题，制约了该研究往实验误差更小的方向迈进。

发明内容

本发明解决了现有的碱液吸收法、气象色谱法和红外气体分析仪法的培养装置实验误差达10%以上、难以连续采样的不足，并针对以上测试方法仅测定CO₂，不测定CH₄的问题，而提供了有机碳矿化培养装置和利用该装置无土测定土壤有机碳矿化速率的方法。

本发明有机碳矿化培养装置，由生化培养大头针、阀门、橡胶塞、连接管、广口瓶组成；其中有机碳矿化培养装置，连接管穿透橡胶塞，连接管位于橡胶塞底面积较大一侧的端部通过阀门与生化培养大头针连接，将橡胶塞盖在广口瓶瓶口。

利用上述有机碳矿化培养装置无土测定土壤有机碳矿化速率的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、取2套有机碳矿化培养装置A和B；

二、测定土壤含水率，根据含水率按干土质量与蒸馏水体积比为1g：4.5~5.5mL称取土壤和蒸馏水，将称取的土壤和蒸馏水加入到烧杯中磁力搅拌混合30min，再以2900~3100rpm的转速离心5min后，按体积量取5%上清液作为微生物接种液；将剩余的上清液经0.45μm滤膜过滤后，得到水溶性有机碳母液；

三、按微生物接种液与水溶性有机碳母液的体积比为1：（17~20）量取步骤二得到的微生物接种液和水溶性有机碳母液，将量取的微生物接种液和水溶性有机碳母液加入到烧杯中，混合均匀，得到培养液A；量取与培养液A中微生物接种液等体积的微生物接种液和与培养液A中水溶性有机碳母液等体积的蒸馏水，混合均匀，得到对照培养液B；

四、按石英砂质量和培养液A体积的比为1g：2.5～3mL量取石英砂和培养液A，将量取的石英砂平铺在有机碳矿化培养装置A的广口瓶底部，然后加入量取的培养液A，得到试样测试装置A；其中石英砂的质量与广口瓶容积的比为1g：8~10mL，有机碳矿化培养装置中广口瓶的容积为V₁，培养液和石英砂混合后的体积为V₀；

五、量取与试样测试装置A中石英砂等质量的石英砂平铺在有机碳矿化培养装置B的广口瓶底部，量取与试样测试装置A中培养液A等体积的对照培养液B，加入到有机碳矿化培养装置B的广口瓶中，得到空白测试装置B；其中有机碳矿化培养装置B的广口瓶的容积与有机碳矿化培养装置A的广口瓶的容积相等；

六、将试样测试装置A和空白测试装置B同时放入培养箱中进行培养，按12h/12h设置为白天/夜晚两段，白天温度为25℃、湿度为80%、光照强度为12000Lx，夜晚温度为15℃、湿度为60%、光照强度为0；培养过程中每24h称重试样测试装置A和空白测试装置B，再将橡胶塞打开，完全通气0.5h后，再次称重试样测试装置A和空白测试装置B，并根据与前一次的重量记录的差值向试样测试装置A的广口瓶和空白测试装置B的广口瓶中加入等质量的蒸馏水；