一種原位測定多年生植被碳源碳匯的同位素示蹤法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種原位測定多年生植被碳源碳匯的同位素示蹤法，其特征在于按照以下步驟進行：步驟1：測定當?shù)乜諝舛趸紳舛扔洖镃0；步驟2：收集植物覆蓋地塊的樣品，得到G1、G2、G3；步驟3：收集裝置氣體回收性能樣品，得到G4、G5；步驟4：收集當?shù)卮髿舛趸紭悠?，得到G6；步驟5：將步驟1至步驟4每月中旬進行一次；步驟6：將以上步驟所得到的C0和G1、G2、G3、G4、G5、G6進行碳源碳匯計算，得到每公頃植被年呼吸碳量(A年，噸)、每公頃植被年凈固定碳量(B年，噸)和每公頃植被年固定碳量(D年，噸)。本發(fā)明的有益效果是測定方法精度高操作簡單。
【專利說明】一種原位測定多年生植被碳源碳匯的同位素示蹤法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境科技【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種原位測定多年生植被碳源碳匯的同位素示蹤法。
【背景技術(shù)】
[0002]人類活動已導(dǎo)致大氣二氧化碳濃度急劇增加，所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)及全球變化已引起全世界各國的高度關(guān)注。碳源碳匯的估算已經(jīng)成為適應(yīng)全球氣候變化和增匯減排機制研究中的重要內(nèi)容。國內(nèi)外學者針對碳匯碳源及其估算方法作了定量的研究。其中陸地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡是全球變化科學中的核心問題之一，也已經(jīng)建立了許多陸地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的研究方法。地面碳同位素方法是分析陸地碳平衡非常有用的方法之一，特別適用于探討陸地碳平衡的主導(dǎo)因子及其對全球變化的響應(yīng)。然而由于陸地生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，地面同位素法將小范圍的研究結(jié)果外推到區(qū)域甚至全球水平式，會引起較大的誤差。同時地面同位素法多使用微區(qū)標記法，及設(shè)置特定面積的微區(qū)進行標記，并對植物、土壤進行取樣測定后加一計算，操作難度較大，不宜于設(shè)置多微區(qū)測定，尤其不適宜不同季節(jié)測定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在提供一種原位測定多年生植被碳源碳匯的同位素示蹤法，解決了現(xiàn)有碳源碳匯測定的地面同位素方法的誤差大且操作復(fù)雜的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是按照以下步驟進行:
[0005]步驟1:測定當?shù)乜諝舛趸紳舛扔洖镃O (mg/L)；
[0006]步驟2:對植物覆蓋地塊的測定操作:
[0007]①選有代表性的植物覆蓋地塊5塊進行實驗，每塊地上蓋上無底有機玻璃箱，對每一個玻璃箱進行如下相同操作:沿著箱子底部挖溝，使箱子底邊嵌入土壤5cm，再用細土沿著箱底覆蓋，壓實，打開所有進氣口、出氣口，平衡15分鐘；②在氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶中加入99%豐度、Img的Na213CO3固體樣品1，將Na213CO3固體樣品I記為G1，用乳膠管將無底有機玻璃箱其中一個進氣口和氣體發(fā)生裝置連接、關(guān)閉其它三個進氣口和所有出氣口，用注射器向氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶注入0.1N鹽酸溶液5ml，幾分鐘后，通過氣體發(fā)生裝置中外接的漏斗使氣體反應(yīng)瓶注滿水，將空氣全部排出，關(guān)閉連接氣體發(fā)生裝置的進氣口開關(guān)，撤走氣體發(fā)生裝置，倒空氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶的水，整個裝置靜置2h，使無底有機玻璃箱中的植被進行光合作用在四個氣體吸收裝置中的氣體接收瓶中各加入IOOg乙醇胺，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，用膠管將四個真空泵與四個氣體吸收裝置連接；④啟動真空泵，打開所有出氣口開關(guān)，進行氣體回收，I分鐘后，打開所有進氣口開關(guān)，大約15分鐘后，關(guān)閉所有進氣口、出氣口開關(guān)，關(guān)閉真空泵，停止回收；⑤每天上午重復(fù)上述②和④各兩次，時間分別為6:00-8:00和8:30-10:30，下午重復(fù)②和④各兩次，時間分別為13:00-15:00和15:30-17:30，在當天下午18:00至第二天早上6:00期間打開真空泵，并打開無底有機玻璃箱所有進氣口、出氣口，繼續(xù)接收氣體,早上6:00之后撤走氣體吸收裝置，此時所有氣體接收瓶中液體混合樣品記為G2 ;⑥所有氣體吸收裝置換上新的接收瓶和接收液，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，開動真空泵，打開所有進氣口、出氣口，直到第三天早上6:00，撤走所有氣體吸收裝置，所有氣體接收瓶中液體混合樣品記為G3，撤走所有裝置；
[0008]步驟3:裝置氣體回收性能鑒定:
[0009]I)在一塊無植物平地上進行，蓋上無底有機玻璃箱，用細土沿著底邊鋪蓋壓實，進氣口用膠管連接氣體發(fā)生裝置，出氣口連接氣體接收瓶，打開所有進氣、出氣入口，平衡15分鐘；2)在氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶中加入99%豐度，Img的Na213CO3固體樣品2，此時的Na213CO3固體樣品2記為G4，用乳膠管將無底有機玻璃箱其中一個進氣口和氣體發(fā)生裝置連接，關(guān)閉其它三個進氣口開關(guān)和所有出氣口開關(guān)，用注射器向氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶注入0.1N鹽酸溶液5ml，幾分鐘后，通過氣體發(fā)生裝置中外接的漏斗使氣體反應(yīng)瓶注滿水，將空氣全部排出，關(guān)閉連接氣體發(fā)生裝置的進氣口，撤走氣體發(fā)生裝置，倒空氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶的水，整個裝置靜置2h ；3)在四個氣體吸收裝置中的氣體接收瓶中各加入IOOg乙醇胺，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，用膠管將四個真空泵與四個氣體吸收裝置連接；4)啟動真空泵，打開所有出氣口，進行氣體回收，I分鐘后，打開所有進氣口，大約15分鐘后，關(guān)閉所有進氣口、出氣口，關(guān)閉真空泵，停止回收；5)每天上午重復(fù)上述2)和4)各2次，時間分別為6:00-8:00和8:30-10:30，下午重復(fù)2)和4)各兩次，時間分別為13:00-15:00和15:30-17:30 ;在當天下午18:00-第二天早上6:00期間打開真空泵，并打開無底有機玻璃箱所有進氣口、出氣口，繼續(xù)接收氣體，早上6:00之后撤走氣體吸收裝置，此時所有氣體接收瓶中液體混合樣品記為G5 ；
[0010]步驟4:當?shù)卮髿舛趸际占?
[0011]在一塊無植物平地上進行，蓋上無底有機玻璃箱，用細土沿著底邊鋪蓋壓實，進氣口用膠管連接氣體發(fā)生裝置，出氣口連接氣體接收瓶，打開所有進氣、出氣入口，平衡15分鐘，在氣體吸收裝置中氣體接收瓶中加入IOOml乙醇胺，用乳膠管連接出氣口和氣體吸收裝置，用膠管將真空泵與氣體吸收裝置連接，打開出氣口開關(guān)，啟動真空泵，進行氣體回收，大約15分鐘后，停止回收，氣體接收瓶中液體樣品記為G6 ；
[0012]步驟5:步驟I至步驟4每月中旬進行一次，實驗進行I年；
[0013]步驟6:進行碳源碳匯計算:
[0014]樣品Gl、G2、G3、G4、G5和G6分別測定碳濃度，測定方法用現(xiàn)有技術(shù)和規(guī)范，計算總碳量，分別記為Cl、C2、C3、C4、C5和C6，單位為mg ；
[0015]樣品Gl、G2、G3、G4、G5和G6分別在同位素比例質(zhì)譜儀上測定13C豐度，分別記為α 1、α 2、α 3、α 4、α 5 和 α 6 ;
[0016]碳源碳匯計算方法:
[0017]裝置氣體回收率計算:
[0018]β (% ) = C5 ( α 5- α 6) /C4 ( α 4- α 6) XlOO
[0019]一次試驗中示蹤13C量:
[0020]X I (mg) = Cl ( α 1- α 6)，
[0021]一次每m2植被第一天回收示蹤13C量:
[0022]X 2 (mg) = C2 ( α 2_ α 6) / β，[0023]實驗第二天沒有13C標記，收集的13C全部為呼吸產(chǎn)生，則一天每m2植被呼吸產(chǎn)生不蹤13C量:
[0024]X 3 (mg) = C3 ( α 3_ α 6) / β，
[0025]假定12C和13C在光合固定和呼吸中沒有選擇性，則每mg示蹤13C代表的總碳量為:
[0026]φ (mg) = 1000C0/ x I,
[0027]其中1000為有機玻璃箱的體積L，CO為大氣碳濃度mg/L，
[0028]實驗第二天沒有13C標記，收集的13C全部為呼吸產(chǎn)生，則一天每m2植被呼吸碳量為:
[0029]A= Φ X X 3,
[0030]實驗第一天植物光合作用固定了 13C,同時植物呼吸又釋放出13C,每次試驗中示蹤13C量X I與每次每m2植被第一天回收示蹤13C量X 2的差值，就是一天每m2植被凈固定的13C量，則一天每Hl2植被凈固定的碳量:
[0031]B= Φ X (X 1-X 2),
[0032]一天每m2植被光合作用固定的碳量為一天每m2植被凈固定的碳量一天每m2植被呼吸碳量之和:
[0033]D = ΦΧ(χ1_χ2) + ΦΧχ3
[0034]每月進行一次實驗，一年12個月進行12次，則平均每天每m2植被呼吸碳量(Α〒 mg)、平均每天每m2植被凈固定的碳`量和平均每天每m2植被光合作用固定的
碳量(D〒tt,mg)分別為:
[0035]A平均=(Σ A)/12/5，
[0036]B平均=(Σ B)/12/5，
[0037]D平均=(Σ D)/12/5，
[0038]每年365天，每公頃為10000m2，則每公頃植被年呼吸碳量(A￥，噸)、每公頃植被年凈固定碳量(B￥，噸)和每公頃植被年固定碳量(d￥，噸)分別為:
[0039]A年=365 X KT9A平均(噸/公頃)，
[0040]B 年=365 X KT9B 平均(噸/公頃)，
[0041]D年=365 X KT9B平均(噸 / 公頃)。
[0042]本發(fā)明的有益效果是測定方法精度高操作簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明實驗裝置無底有機玻璃箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2是本發(fā)明實驗裝置氣體吸收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3是本發(fā)明實驗裝置氣體發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0047]一、實驗裝置:
[0048]如圖1所示無底有機玻璃箱(ImX ImX lm，即長寬高都為Im)，頂部四角離頂邊10cm、底部四角離底邊IOcm處分別設(shè)有4個入氣口和4個出氣口，入氣口和出氣口均帶開關(guān)并可用膠管與外界連接。
[0049]氣體吸收裝置，如圖2所示，內(nèi)有I個氣體接收瓶I和盛有氫氧化鈉固體的干燥塔2，氣體接收瓶I瓶口伸出連根管子，一根連接干燥塔2，另一根用來接無底有機玻璃箱出氣□。
[0050]氣體發(fā)生裝置，如圖3所示，帶軟塞的氣體反應(yīng)瓶4，軟塞中央穿過兩根小玻璃管，一根連接漏斗，一根用來接無底有機玻璃箱進氣口。
[0051]真空泵3，如圖2所示，與氣體吸收裝置的干燥塔連接。
[0052]所用試劑:
[0053]Na213CO3
[0054]鹽酸溶液(0.1N)
[0055]乙醇胺，分析純
[0056]蒸餾水
[0057]二、試驗方法:
[0058]步驟1:當?shù)乜諝舛趸紳舛?C02)測定:
[0059]利用常規(guī)大氣二氧化碳檢測儀測定均可。折算為碳濃度，記為CO (mg/L)。
[0060]步驟2:對植物覆蓋地塊的測定操作:
[0061]①選有代表性的植物覆蓋地塊5塊進行實驗，每塊地上蓋上無底有機玻璃箱，對每一個玻璃箱進行如下相同操作:沿著箱子底部挖溝，使箱子底邊嵌入土壤5cm，再用細土沿著箱底覆蓋，壓實，打開所有進氣口、出氣口，平衡15分鐘；②在氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶4中加入99%豐度、Img的Na213CO3固體樣品1，將Na213CO3固體樣品I記為Gl，用乳膠管將無底有機玻璃箱其中一個進氣口和氣體發(fā)生裝置連接、關(guān)閉其它三個進氣口和所有出氣口，用注射器向氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶4注入0.1N鹽酸溶液5ml，幾分鐘后，通過氣體發(fā)生裝置中外接的漏斗使氣體反應(yīng)瓶4注滿水，將空氣全部排出，關(guān)閉連接氣體發(fā)生裝置的進氣口開關(guān)，撤走氣體發(fā)生裝置，倒空氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶4的水，整個裝置靜置2h，使無底有機玻璃箱中的植被進行光合作用在四個氣體吸收裝置中的氣體接收瓶I中各加入IOOg乙醇胺，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，用膠管將四個真空泵3與四個氣體吸收裝置連接；④啟動真空泵3，打開所有出氣口開關(guān)，進行氣體回收，I分鐘后，打開所有進氣口開關(guān)，大約15分鐘后，關(guān)閉所有進氣口、出氣口開關(guān)，關(guān)閉真空泵3，停止回收；?每天上午重復(fù)上述②和④各兩次，時間分別為6:00-8:00和8:30-10:30，下午重復(fù)②和④各兩次，時間分別為13:00-15:00和15:30-17:30，在當天下午18:00至第二天早上6:00期間打開真空泵3，并打開無底有機玻璃箱所有進氣口、出氣口，繼續(xù)接收氣體，早上6:00之后撤走氣體吸收裝置，此時所有氣體接收瓶I中液體混合樣品記為G2 ;⑥所有氣體吸收裝置換上新的接收瓶和接收液，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，開動真空泵3，打開所有進氣口、出氣口，直到第三天早上6:00，撤走所有氣體吸收裝置，所有氣體接收瓶I中液體混合樣品記為G3，撤走所有裝置；
[0062]步驟3:裝置氣體回收性能鑒定:
[0063]I)在一塊無植物平地上進行，蓋上無底有機玻璃箱，用細土沿著底邊鋪蓋壓實，進氣口用膠管連接氣體發(fā)生裝置，出氣口連接氣體接收瓶1，打開所有進氣、出氣入口，平衡15分鐘；2)在氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶4中加入99%豐度，Img的Na213CO3固體樣品2，此時的Na213CO3固體樣品2記為G4，用乳膠管將無底有機玻璃箱其中一個進氣口和氣體發(fā)生裝置連接，關(guān)閉其它三個進氣口開關(guān)和所有出氣口開關(guān)，用注射器向氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶4注入0.1N鹽酸溶液5ml，幾分鐘后，通過氣體發(fā)生裝置中外接的漏斗使氣體反應(yīng)瓶4注滿水，將空氣全部排出，關(guān)閉連接氣體發(fā)生裝置的進氣口，撤走氣體發(fā)生裝置，倒空氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶4的水，整個裝置靜置2h ；3)在四個氣體吸收裝置中的氣體接收瓶I中各加入IOOg乙醇胺，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，用膠管將四個真空泵3與四個氣體吸收裝置連接；4)啟動真空泵3，打開所有出氣口，進行氣體回收，I分鐘后，打開所有進氣口，大約15分鐘后，關(guān)閉所有進氣口、出氣口，關(guān)閉真空泵3，停止回收；5)每天上午重復(fù)上述2)和4)各2次，時間分別為6:00-8:00和8:30-10:30，下午重復(fù)2)和4)各兩次，時間分別為13:00-15:00和15:30-17:30 ;在當天下午18:00-第二天早上6:00期間打開真空泵3，并打開無底有機玻璃箱所有進氣口、出氣口，繼續(xù)接收氣體，早上6:00之后撤走氣體吸收裝置，此時所有氣體接收瓶I中液體混合樣品記為G5 ；
[0064]步驟4:當?shù)卮髿舛趸际占?
[0065]在一塊無植物平地上進行，蓋上無底有機玻璃箱，用細土沿著底邊鋪蓋壓實，進氣口用膠管連接氣體發(fā)生裝置，出氣口連接氣體接收瓶1，打開所有進氣、出氣入口，平衡15分鐘，在氣體吸收裝置中氣體接收瓶I中加入IOOml乙醇胺，用乳膠管連接出氣口和氣體吸收裝置，用膠管將真空泵3與氣體吸收裝置連接，打開出氣口開關(guān)，啟動真空泵3，進行氣體回收,大約15分鐘后，停止回收，氣體接收瓶I中液體樣品記為G6 ；
[0066]步驟5:步驟I至步驟4每月中旬進行一次，實驗進行I年；
[0067]步驟6:進行碳源碳匯計算:
[0068]樣品Gl、G2、G3、G4、G5和G6分別測定碳濃度，測定方法用現(xiàn)有技術(shù)和規(guī)范，計算總碳量，分別記為Cl、C2、C3、C4、C5和C6，單位為mg ；
[0069]樣品Gl、G2、G3、G4、G5和G6分別在同位素比例質(zhì)譜儀上測定13C豐度，分別記為α 1、α 2、α 3、α 4、α 5和α 6,單位為mg ;碳源碳匯計算方法:
[0070]裝置氣體回收率計算:
[0071]β (% ) = C5 ( α 5- α 6) /C4 ( α 4- α 6) XlOO
[0072]一次試驗中示蹤13C量:
[0073]X I (mg) = Cl ( α 1- α 6)，
[0074]一次每m2植被第一天回收示蹤13C量:
[0075]X 2 (mg) = C2 ( α 2- α 6) / β，
[0076]實驗第二天沒有13C標記，收集的13C全部為呼吸產(chǎn)生，則一天每m2植被呼吸產(chǎn)生不蹤13C量:
[0077]X 3 (mg) = C3 ( α 3_ α 6) / β，
[0078]假定12C和13C在光合固定和呼吸中沒有選擇性，則每mg示蹤13C代表的總碳量為:
[0079]φ (mg) = 1000C0/ x I,
[0080]其中1000為有機玻璃箱的體積L，CO為大氣碳濃度mg/L，
[0081]實驗第二天沒有13C標記，收集的13C全部為呼吸產(chǎn)生，則一天每m2植被呼吸碳量為:
[0082]A= Φ X X 3，
[0083]實驗第一天植物光合作用固定了 13C,同時植物呼吸又釋放出13C,每次試驗中示蹤13C量X I與每次每m2植被第一天回收示蹤13C量X 2的差值，就是一天每m2植被凈固定的13C量，則一天每Hl2植被凈固定的碳量:
[0084]B= Φ X ( X 1- X 2),
[0085]一天每m2植被光合作用固定的碳量為一天每m2植被凈固定的碳量一天每m2植被呼吸碳量之和:
[0086]D = ΦΧ(χ1_χ2) + ΦΧχ3
[0087]每月進行一次實驗，一年12個月進行12次，則平均每天每m2植被呼吸碳量(Α〒@，mg)、平均每天每m2植被凈固定的碳量和平均每天每m2植被光合作用固定的碳量(D〒tt,mg)分別為:
[0088]A平均=(Σ A)/12/5，
[0089]B平均=(Σ B)/12/5，
[0090]D平均=(Σ D)/12/5，
[0091]每年365天，每公頃為10000m2，則每公頃植被年呼吸碳量(A￥，噸)、每公頃植被年凈固定碳量(B￥，噸)和每公頃植被年固定碳量(d￥，噸)分別為:
[0092]A年=365 X KT9A平 均(噸/公頃)，
[0093]B 年=365 X KT9B 平均(噸/公頃)，
[0094]D年=365 X KT9B平均(噸 / 公頃)。
[0095]本發(fā)明的方法采用特定的標記裝置進行原位標記，不需要對植株和土壤取樣，操作簡單，可同時設(shè)置更多的微區(qū)，且根據(jù)不同的季節(jié)進行，代表性更強，研究結(jié)果外推到計算整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳源碳匯更可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種原位測定多年生植被碳源碳匯的同位素示蹤法，其特征在于按照以下步驟進行: 步驟1:測定當?shù)乜諝舛趸紳舛扔洖镃O(mg/L)； 步驟2:對植物覆蓋地塊的測定操作: ①選有代表性的植物覆蓋地塊5塊進行實驗，每塊地上蓋上無底有機玻璃箱，對每一個玻璃箱進行如下相同操作:沿著箱子底部挖溝，使箱子底邊嵌入土壤5cm，再用細土沿著箱底覆蓋，壓實，打開所有進氣口、出氣口，平衡15分鐘；②在氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶(4)中加入99%豐度、Img的Na213CO3固體樣品1，將Na213CO3固體樣品I記為Gl，用乳膠管將無底有機玻璃箱其中一個進氣口和氣體發(fā)生裝置連接、關(guān)閉其它三個進氣口和所有出氣口，用注射器向氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶(4)注入0.1N鹽酸溶液5ml，幾分鐘后，通過氣體發(fā)生裝置中外接的漏斗使氣體反應(yīng)瓶(4)注滿水，將空氣全部排出，關(guān)閉連接氣體發(fā)生裝置的進氣口開關(guān)，撤走氣體發(fā)生裝置，倒空氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶(4)的水，整個裝置靜置2h，使無底有機玻璃箱中的植被進行光合作用；③在四個氣體吸收裝置中的氣體接收瓶(I)中各加入100g乙醇胺，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，用膠管將四個真空泵(3)與四個氣體吸收裝置連接；④啟動真空泵(3)，打開所有出氣口開關(guān)，進行氣體回收，I分鐘后，打開所有進氣口開關(guān)，大約15分鐘后，關(guān)閉所有進氣口、出氣口開關(guān)，關(guān)閉真空栗(3),停止回收；?每天上午重復(fù)上述②和④各兩次，時間分別為6:00-8:00和8:30-10:30，下午重復(fù)②和④各兩次，時間分別為13:00-15:00和15:30-17:30，在當天下午18:00至第二天早上6:00期間打開真空泵(3)，并打開無底有機玻璃箱所有進氣口、出氣口，繼續(xù)接收氣體，早上6:00之后撤走氣體吸收裝置，此時所有氣體接收瓶(I)中液體混合樣品記為G2 ;⑥所有氣體吸收裝置換上新的接收瓶和接收液，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，開動真空泵(3)，打開所有進氣口、出氣口，直到第三天早上6:00，撤走所有氣體吸收裝置，所有氣體接收瓶(I)中液體混合樣品記為G3，撤走所有`裝置； 步驟3:裝置氣體回收性能鑒定: I)在一塊無植物平地上進行，蓋上無底有機玻璃箱，用細土沿著底邊鋪蓋壓實，進氣口用膠管連接氣體發(fā)生裝置，出氣口連接氣體接收瓶(I)，打開所有進氣、出氣入口，平衡15分鐘；2)在氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶(4)中加入99%豐度，Img的Na213CO3固體樣品`2，此時的Na213CO3固體樣品2記為G4，用乳膠管將無底有機玻璃箱其中一個進氣口和氣體發(fā)生裝置連接，關(guān)閉其它三個進氣口開關(guān)和所有出氣口開關(guān)，用注射器向氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶(4)注入0.1N鹽酸溶液5ml，幾分鐘后，通過氣體發(fā)生裝置中外接的漏斗使氣體反應(yīng)瓶(4)注滿水，將空氣全部排出，關(guān)閉連接氣體發(fā)生裝置的進氣口，撤走氣體發(fā)生裝置，倒空氣體發(fā)生裝置中的氣體反應(yīng)瓶(4)的水，整個裝置靜置2h;3)在四個氣體吸收裝置中的氣體接收瓶(I)中各加入100g乙醇胺，用乳膠管將無底有機玻璃箱四個出氣口和四個氣體吸收裝置連接，用膠管將四個真空泵(3)與四個氣體吸收裝置連接；4)啟動真空泵(3)，打開所有出氣口，進行氣體回收，I分鐘后，打開所有進氣口，大約15分鐘后，關(guān)閉所有進氣口、出氣口，關(guān)閉真空泵(3)，停止回收；5)每天上午重復(fù)上述2)和4)各2次，時間分別為6:00-8:00和8:30-10:30，下午重復(fù)2)和4)各兩次，時間分別為13:00-15:00和`15:30-17:30 ;在當天下午18:00-第二天早上6:00期間打開真空泵(3)，并打開無底有機玻璃箱所有進氣口、出氣口，繼續(xù)接收氣體，早上6: OO之后撤走氣體吸收裝置，此時所有氣體接收瓶(I)中液體混合樣品記為G5 ； 步驟4:當?shù)卮髿舛趸际占? 在一塊無植物平地上進行，蓋上無底有機玻璃箱，用細土沿著底邊鋪蓋壓實，進氣口用膠管連接氣體發(fā)生裝置，出氣口連接氣體接收瓶(I)，打開所有進氣、出氣入口，平衡15分鐘，在氣體吸收裝置中氣體接收瓶(I)中加入100ml乙醇胺，用乳膠管連接出氣口和氣體吸收裝置，用膠管將真空泵(3)與氣體吸收裝置連接，打開出氣口開關(guān)，啟動真空泵(3)，進行氣體回收，大約15分鐘后,停止回收,氣體接收瓶(I)中液體樣品記為G6 ； 步驟5:步驟I至步驟4每月中旬進行一次，實驗進行I年； 步驟6:進行碳源碳匯計算: 樣品Gl、G2、G3、G4、G5和G6分別測定碳濃度，測定方法用現(xiàn)有技術(shù)和規(guī)范，計算總碳量，分別記為Cl、C2、C3、C4、C5和C6，單位為mg ； 樣品G1、G2、G3、G4、G5和G6分別在同位素比例質(zhì)譜儀上測定13C豐度，分別記為α 1、α 2、α 3、α 4、α 5 和 α 6 ; 碳源碳匯計算方法: 裝置氣體回收率計算: β (% ) = C5 ( α 5- α 6) /C4 ( α 4- α 6) X 100 一次試驗中示蹤13C量:
X I (mg) = Cl ( α 1- α 6)， 一次每m2植被第一天回收示蹤13C量:
X 2 (mg) = C2 ( α 2- α 6) / β， 實驗第二天沒有13C標記，收集的13C全部為呼吸產(chǎn)生，則一天每m2植被呼吸產(chǎn)生示蹤13/-^ 曰-C里:
X 3 (mg) = C3 ( α 3_ α 6) / β， 假定12C和13C在光合固定和呼吸中沒有選擇性，則每mg示蹤13C代表的總碳量為:
Φ (mg) = lOOOCO/x 1， 其中1000為有機玻璃箱的體積L，CO為大氣碳濃度mg/L， 實驗第二天沒有13C標記，收集的13C全部為呼吸產(chǎn)生，則一天每m2植被呼吸碳量為: A= Φ X X 3, 實驗第一天植物光合作用固定了 13C,同時植物呼吸又釋放出13C,每次試驗中示蹤13C量X I與每次每Hi2植被第一天回收示蹤13C量X 2的差值，就是一天每m2植被凈固定的13C量，則一天每m2植被凈固定的碳量:
B= φ X ( X 1- X 2), 一天每Hl2植被光合作用固定的碳量為一天每Hl2植被凈固定的碳量一天每Hl2植被呼吸碳量之和: D = ΦΧ(χ1-χ2) + ΦΧχ3 則平均每天每m2植被呼吸碳量(ATO，mg)、平均每天每m2植被凈固定的碳量(B〒tt，mg)和平均每天每m2植被光合作用固定的碳量(D〒tt，mg)分別為:
A 平均=(Σ A) /12/5,Bw= ( Σ B)/12/5， D 平均=(Σ D)/12/5， 每年365天，每公頃為10000m2，則每公頃植被年呼吸碳量(A￥，噸)、每公頃植被年凈固定碳量(B￥，噸)和每公頃植被年固定碳量(D￥，噸)分別為: A年=365 X IO-9A平均(噸/公頃)， B年=365X10_9B平均(噸/公頃)， D年=365Χ10- 9Β平均(噸/公頃)。
【文檔編號】G01N33/00GK103698476SQ201310699479
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】潘家榮, 馮濤, 張弛, 梁世正 申請人:中國計量學院