本發(fā)明涉及土壤環(huán)境及生態(tài)檢測，更具體的說是涉及一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置以及co2釋放量的測定方法。

背景技術(shù)：

1、土壤中有機(jī)碳的礦化是陸地生態(tài)系統(tǒng)co2的主要來源。因此，研究土壤有機(jī)碳礦化過程中co2釋放量及其動態(tài)是生態(tài)系統(tǒng)固碳減排研究的重要內(nèi)容。土壤有機(jī)碳礦化釋放的co2的監(jiān)測包括田間原位監(jiān)測和室內(nèi)土壤培養(yǎng)過程中的co2排放監(jiān)測兩條途徑。田間原位監(jiān)測能真實反映土壤co2排放量，但受環(huán)境干擾大，而且實驗條件難于控制。室內(nèi)土壤培養(yǎng)實驗具有實驗條件易于控制，不受外界環(huán)境變化干擾的優(yōu)點。因此，開展一些室內(nèi)土壤培養(yǎng)的控制實驗(例如，升溫、施肥、水分調(diào)節(jié)、污染物添加等)，監(jiān)測土壤培養(yǎng)過程中有機(jī)碳礦化的co2排放動態(tài)，是研究土壤碳排放調(diào)控機(jī)制的有效手段。

2、土壤有機(jī)碳礦化的培養(yǎng)實驗要求在恒溫條件下，使土壤保持在恒定的田間持水量下，進(jìn)行短期(幾十天)或較長期(1-2年)的通氣好氧培養(yǎng)，以維持最佳的土壤微生物活性。然后在培養(yǎng)過程中，定期(間隔幾天或幾周)采集co2氣體并檢測其濃度，計算土壤co2排放量。測定co2排放量前需要將培養(yǎng)裝置密閉24h，再抽取其中氣體，利用氣相色譜或者其他儀器測定溫室氣體含量。

3、目前有機(jī)碳礦化的土壤培養(yǎng)和co2采集普遍采用的是利用單個靜態(tài)培養(yǎng)瓶進(jìn)行土壤培養(yǎng)和氣體采集。由于co2密度比空氣大，在土壤培養(yǎng)過程中容易在培養(yǎng)瓶下層積聚，抑制土壤中微生物活性和有機(jī)碳礦化。而且，土壤培養(yǎng)需要使土壤保持在恒定的田間持水量下(通常60％)，以維持穩(wěn)定的微生物活性。因此，需要每隔2天根據(jù)水分損失量對培養(yǎng)土壤進(jìn)行補(bǔ)水，保證土壤含水量的穩(wěn)定。而且在采集氣體前的密閉過程中，由于co2密度比空氣大，積聚于培養(yǎng)瓶底部，導(dǎo)致用注射器從瓶口采氣的不均勻，增大實驗誤差?，F(xiàn)有文獻(xiàn)資料中采用的單個培養(yǎng)瓶進(jìn)行的土壤培養(yǎng)和co2氣體采集實驗都無通氣和補(bǔ)水系統(tǒng)，需要人為頻繁補(bǔ)水，費(fèi)時費(fèi)力。而且采集的氣體不均勻，實驗誤差大。目前土壤有機(jī)碳礦化過程中co2氣體的檢測多采用氣相色譜儀測定，但出峰慢，每個樣品的測定需要10-15分鐘時間。故如何提供一種檢測準(zhǔn)確且方便快捷的土壤培養(yǎng)和檢測方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種能對多個培養(yǎng)瓶內(nèi)的土壤含水量和氣體均勻度進(jìn)行集中批量控制的動態(tài)土壤培養(yǎng)系統(tǒng)，以及隨后利用改裝的li6400光合儀快速測定co2釋放量的方法。適用于生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和土壤學(xué)中的有機(jī)碳礦化研究中土壤培養(yǎng)、co2氣體采集和測定。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、首先，本發(fā)明提供了一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，包括：在培養(yǎng)過程中自動控制通氣和補(bǔ)水的動態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)，以及改裝的快速測定co2釋放量的li6400便攜式光合作用測定儀；

4、所述動態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)包括底托和設(shè)置于底托上的若干培養(yǎng)瓶，所述培養(yǎng)瓶底端設(shè)置有風(fēng)扇，所述培養(yǎng)瓶橫置于所述底托上；

5、所述培養(yǎng)瓶頂端設(shè)置有出氣孔，所述出氣孔處以橡膠塞一密封；

6、所述培養(yǎng)瓶內(nèi)設(shè)置有培養(yǎng)盒，所述培養(yǎng)盒上端開口；

7、所述培養(yǎng)瓶連接有進(jìn)水管。

8、優(yōu)選的，所述培養(yǎng)瓶采用支架安裝于所述底托上，所述進(jìn)水管外接有供水管，所述供水管連接有供水箱。

9、優(yōu)選的，所述供水箱置于所述底托上。

10、優(yōu)選的，所述風(fēng)扇通過導(dǎo)線外接有電源，所述培養(yǎng)瓶上設(shè)置有導(dǎo)線孔，所述導(dǎo)線與所述導(dǎo)線孔之間動密封。

11、進(jìn)一步的，所述培養(yǎng)瓶底端設(shè)置有進(jìn)線孔，所述進(jìn)線孔處以橡膠塞二密封，所述橡膠塞二上設(shè)置所述導(dǎo)線孔和進(jìn)水孔，所述進(jìn)水管穿過所述進(jìn)水孔。

12、進(jìn)一步的，所述底托上具有放置腔，所述放置腔上設(shè)置有穿線口，所述導(dǎo)線穿過所述穿線口。

13、優(yōu)選的，所述li6400便攜式光合作用測定儀為改裝結(jié)構(gòu)，具體為：關(guān)閉葉室，將主機(jī)和傳感頭之間的進(jìn)氣管換成高彈乳膠軟管，將操作程序改進(jìn)為從菜單5開始操作，直接將氣體樣品用注射器注入高彈乳膠軟管中快速測定co2含量

14、其次，本發(fā)明還提供了一種利用上述技術(shù)方案所述裝置進(jìn)行土壤礦化培養(yǎng)和利用改裝的li6400便攜式光合儀快速測定土壤有機(jī)碳礦化過程中co2釋放量的方法，包括以下步驟：

15、(1)裝配動態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)，然后將土壤樣品置于培養(yǎng)盒中，橡膠塞一密封瓶口，進(jìn)行培養(yǎng)；

16、(2)培養(yǎng)過程中每天早上風(fēng)扇打開循環(huán)1h，以進(jìn)水管補(bǔ)充水分；

17、(3)取樣前開啟風(fēng)扇均勻培養(yǎng)瓶內(nèi)氣體，然后以注射器插入橡膠塞一中伸入培養(yǎng)瓶內(nèi)采集氣體；

18、(4)利用改裝的li6400便攜式光合作用測定儀按改進(jìn)的操作方法對采集的氣體co2濃度進(jìn)行測定。

19、進(jìn)一步的，所述的改進(jìn)的操作方法具體測定步驟為：開機(jī)預(yù)熱10min；將原有測葉片光合的操作步驟改進(jìn)為：按“1”進(jìn)入菜單1→按“f1”標(biāo)記文件，輸入文件名稱→按“enter”→按“5”進(jìn)入菜單5→按“f1”進(jìn)入自動程序菜單→移到“autolog”→按“enter”進(jìn)行三個參數(shù)的設(shè)置“l(fā)og?every?1second”，“15observations?persample”，“matching?0”→按“enter”→按“1”進(jìn)入菜單1→按“f4”對樣品標(biāo)號→按“enter”利用注射器從培養(yǎng)瓶中抽取10ml氣體，推掉5ml后，直接向li6400的橡膠管中注入約5ml氣體，持續(xù)約20秒→觀察顯示屏上co2的數(shù)值，當(dāng)其從峰值回落到基線，重復(fù)上述從按“5”開始的操作，開始下一個樣品的測定。

20、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置以及co2釋放量的測定方法，具有如下有益效果：

21、1)土壤培養(yǎng)過程中，加入了通風(fēng)系統(tǒng)，有效解決了培養(yǎng)過程中co2積聚對土壤碳礦化的抑制作用，以及氣體采樣時由于co2下沉引起的氣體取樣不均問題，提高了實驗的精度；

22、2)加入了補(bǔ)水系統(tǒng)，解決了培養(yǎng)過程中需要對培養(yǎng)的土壤進(jìn)行頻繁補(bǔ)水的問題；

23、3)集中控制的通風(fēng)和補(bǔ)水系統(tǒng)能一鍵批量調(diào)節(jié)多個呼吸瓶中的空氣均勻度和土壤含水量，大大提高了工作效率；

24、4)利用改裝的便攜式li6400光合儀測定co2釋放量每個樣品僅需1分鐘左右時間，而常用的氣相色譜測定每個樣品需10-15分鐘，因此該方法大大縮減了樣品測定所需時間，還大大降低了由于樣品測定耗時長、不同培養(yǎng)瓶密閉時間差異大造成的實驗誤差。

技術(shù)特征：

1.一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，其特征在于，包括：在培養(yǎng)過程中自動控制通氣和補(bǔ)水的動態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)，以及改裝的快速測定co2釋放量的li6400便攜式光合作用測定儀；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，其特征在于，所述培養(yǎng)瓶采用支架安裝于所述底托上，所述進(jìn)水管外接有供水管，所述供水管連接有供水箱。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，其特征在于，所述供水箱置于所述底托上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，其特征在于，所述風(fēng)扇通過導(dǎo)線外接有電源，所述培養(yǎng)瓶上設(shè)置有導(dǎo)線孔，所述導(dǎo)線與所述導(dǎo)線孔之間動密封。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，其特征在于，所述培養(yǎng)瓶底端設(shè)置有進(jìn)線孔，所述進(jìn)線孔處以橡膠塞二密封，所述橡膠塞二上設(shè)置所述導(dǎo)線孔和進(jìn)水孔，所述進(jìn)水管穿過所述進(jìn)水孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，其特征在于，所述底托上具有放置腔，所述放置腔上設(shè)置穿線口，所述導(dǎo)線穿過所述穿線口。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置，其特征在于，所述li6400便攜式光合作用測定儀為改裝結(jié)構(gòu)，具體為：關(guān)閉葉室，將主機(jī)和傳感頭之間的進(jìn)氣管換成高彈乳膠軟管，將操作程序改進(jìn)為從菜單5開始操作，直接將氣體樣品用注射器注入高彈乳膠軟管中快速測定co2含量。

8.一種利用權(quán)利要求1-7任一項所述裝置對土壤有機(jī)碳礦化co2釋放量進(jìn)行測定的方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的改進(jìn)的操作方法具體測定步驟為：開機(jī)預(yù)熱10min；將原有測葉片光合的操作步驟改進(jìn)為：按“1”進(jìn)入菜單1→按“f1”標(biāo)記文件，輸入文件名稱→按“enter”→按“5”進(jìn)入菜單5→按“f1”進(jìn)入自動程序菜單→移到“autolog”→按“enter”進(jìn)行三個參數(shù)的設(shè)置“l(fā)og?every?1second”，“15observations?persample”，“matching?0”→按“enter”→按“1”進(jìn)入菜單1→按“f4”對樣品標(biāo)號→按“enter”利用注射器從培養(yǎng)瓶中抽取10ml氣體，推掉5ml后，直接向li6400的橡膠管中注入約5ml氣體，持續(xù)約20秒→觀察顯示屏上co2的數(shù)值，當(dāng)其從峰值回落到基線，重復(fù)上述從按“5”開始的操作，開始下一個樣品的測定。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種土壤有機(jī)碳礦化的室內(nèi)培養(yǎng)和測定裝置以及CO<subgt;2</subgt;釋放量的測定方法，與目前室內(nèi)土壤有機(jī)碳礦化的研究中普遍采用的利用單個靜態(tài)培養(yǎng)瓶進(jìn)行土壤培養(yǎng)、利用氣象色譜測定CO<subgt;2</subgt;含量相比，該土壤培養(yǎng)和CO<subgt;2</subgt;測定裝置和方法能有效解決土壤培養(yǎng)過程中CO<subgt;2</subgt;下沉引起的氣體取樣不均、需要頻繁給土壤補(bǔ)水的問題，以及利用氣相色譜測定CO<subgt;2</subgt;耗時長的問題。而且該培養(yǎng)和測定方法操作簡單，能大大提高工作效率。該實驗方法的要點是在土壤培養(yǎng)過程中，利用在土壤培養(yǎng)系統(tǒng)中安裝的通風(fēng)和補(bǔ)水系統(tǒng)，集中調(diào)控多個培養(yǎng)瓶內(nèi)的氣體均勻度和土壤水分含量，隨后利用改裝的Li6400便攜式光合測定儀快速測定CO<subgt;2</subgt;含量，不僅能有效提高實驗精度，還能大大節(jié)省時間。

技術(shù)研發(fā)人員：趙瓊,宋菁,夏尚光,陳曉春,寇娜,湯強(qiáng),彭彬瑋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10