[发明专利]一种土壤呼吸、硝化、反硝化过程速率原位测量方法

摘要

本发明涉及一种土壤呼吸、硝化、反硝化过程中各种气体产生速率的原位测量方法，属于土壤科学技术领域。本方法通过在取土原位构建一个密闭腔体，根据密闭系统气体状态方程计算得密闭腔体内气体的体积V，再测量和计算得到密闭系统中二氧化碳与氧气的变化量，进而获取单位时间内、单位质量的土壤的相关化学过程的速率——反硝化速率Kden、呼吸速率Kres和硝化反应速率Kni。本方法可可实时、动态且同时原位测量土壤呼吸、硝化和反硝化过程速率，可以在野外测定点直接取土进行原位测定，因而，可以大大增加相关化学过程测定的精确度。

主权项

1.一种土壤反硝化速率原位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)在取土原位构建密闭腔体，腔体内置有压力传感器、温度传感器、二氧化碳体积浓度传感器和氧气体积浓度传感器，密闭腔体内放置有待测量的土壤，根据密闭系统气体状态方程计算盛放土壤后的密闭腔体内气体的体积V；通过传感器实时获得密闭腔体内压强、温度、二氧化碳体积浓度、氧气体积浓度；(b)在传感器数据采集结束后，获取密闭腔体内被测量土壤干重及含水量：将所取土壤烘干，称取土壤干重m，并获得土壤中水分体积(c)计算任意时刻溶解于水中的二氧化碳的摩尔量CO2dis：其中，CO_2dis为任意时刻密闭腔体内溶解于土壤水分中的二氧化碳的量，单位为mol；为亨利系数，计算公式为：T为任意时刻密闭腔体内的温度，单位为开尔文温度；是密闭腔体土壤中所含水的体积；P_t为密闭腔体在任意时刻的压强，单位为Pa；为任意时刻二氧化碳的体积浓度；λ为相关系数，是经验系数，取值为：进而可得到在任意前后两个时刻之间，即△t时间间隔内，溶解到土壤水中的二氧化碳摩尔量(d)获得△t时间内气体变化量Δn：△t时间内的气体变化量Δn：其中，N1、N2为前后任意两个时刻时，密闭腔体内气体的摩尔量，单位为mol，通过密闭系统气体状态方程计算获得；在△t内CO₂变化的量O₂变化的量可通过相应传感器读取的数值计算后获得；溶解到土壤水中的二氧化碳的摩尔量为反硝化反应中产生的CO₂的量为zmol；(e)计算△t时间内反硝化反应产生的NxOy的量：在△t内，设土壤呼吸反应产生的CO₂为xmol，硝化反应消耗的O₂为ymol，反硝化反应产生的CO₂为zmol；则在反硝化反应过程中，每产生zmol的CO₂，则会产生的N_xO_y；根据以下公式计算得到△t时间内反硝化反应产生的N_xO_y的量：(f)计算△t时间间隔内，密闭腔体内土壤的反硝化速率Kden：