亚热带森林土壤温室气体排放速率的间接测定方法

摘要

一种亚热带森林土壤温室气体排放速率的间接测定方法，按如下五个步骤进行：一是因素的确定，确定影响森林土壤温室气体排放的四个关键因素，分别为土壤水分含量、土壤温度、土壤水溶性有机碳含量和土壤微生物量碳含量；二是野外测定土壤温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放速率、土壤水分含量、土壤温度、土壤水溶性有机碳含量和土壤微生物量碳含量；三是建立关系式；四是依据关系式测定相关参数；五是依据关系式和实测得到的数据，计算土壤温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放速率。本方法与其他以单一影响因素建立的相对测定方法相比，提高了可靠性；与静态箱法相比，数值偏差范围较小，减少了野外工作量，降低了测定成本，显著提高了测定效率。

主权项

一种亚热带森林土壤温室气体排放速率的间接测定方法，其特征是按如下步骤进行：一、因素的确定：依据土壤温室气体排放与土壤因素的相关性，确定影响土壤温室气体排放的四个关键因素为土壤温度、土壤水分含量、土壤水溶性有机碳含量和土壤微生物量碳含量，将上述四个因素作为自变量，土壤温室气体排放速率作为因变量；二、野外测定的频度与方法：(1)森林样地的选择：根据纬度、海拔、光照、坡位和坡向各项选择1‑3个森林代表性地段，选其中间位置的地段，排除路边和沟边的地段，在选定的地段中布置小区，在小区中测定相关指标；(2)取样与测定：每月取样1‑3次，选择晴朗天气的上午9:00‑11:00进行实地测量，具体是测定土壤温度，利用温度探头插入土层5cm处直接测定，同时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，带回实验室在一周内进行分析测定土壤水分含量、土壤水溶性有机碳含量和土壤微生物量碳含量；(3)土壤排放的温室气体的采集与浓度的测定：利用静态箱‑气相色谱法测定，即先用静态箱法采集气体，然后利用岛津 GC‑2014型气相色谱仪测定采集气体中的土壤温室气体，即CO2、N2O、CH4的浓度，然后换算成气体排放速率；(4)土壤水分含量的测定：土壤水分含量采用烘干法进行测定；(5)土壤水溶性有机碳含量的测定：称取土壤样品20.00g，加入去离子水40mL，在25℃环境中震荡30min后，置于高速离心机中以3500r·min‑1转速离心20min，通过0.45μm滤膜抽滤到50mL的塑料瓶中，滤液中的有机碳浓度用岛津公司生产的TOC‑VCPH型有机碳分析仪测定；(6)土壤微生物量碳含量的测定：土壤微生物量碳含量采用氯仿熏蒸直接提取法测定，未熏蒸土壤和熏蒸后土壤均用土液比为1∶5、浓度为0.5mol L‑1的K2SO4溶液浸提，滤液中碳含量采用前速的有机碳分析仪测定；土壤微生物量碳含量以熏蒸和未熏蒸土样0.5mol L‑1K2SO4提取液中碳含量之差除以系数得到，即：BC＝EC/0.45。其中，EC为熏蒸土样与未熏蒸土样提取液碳含量之差，0.45为浸提系数；三、建立关系式：根据一年内每次测定的土壤温室气体，即CO2、N2O和CH4的排放速率、土壤温度、土壤水分含量、土壤水溶性有机碳含量和土壤微生物量碳含量的数值，利用美国斯坦福大学研发的SPSS统计软件分别建立CO2、N2O和CH4排放速率与四个影响因素之间的多元线性关系，得到函数关系式为：YCO2＝a1X1+b1X2+c1X3+d1X4+e1YN2O＝a2X1+b2X2+c2X3+d2X4+e2YCH4＝a3X1+b3X2+c3X3+d3X4+e3YCO2，YN2O，YCH4分别为CO2，N2O与CH4的排放速率；X1、X2、X3、X4分别为土壤温度、土壤水分含量、土壤水溶性有机碳含量、土壤微生物量碳含量；a、b、c、d、e为系数；四、依据关系式测定相关参数：依据步骤三的关系式，在野外实测土壤摄氏温度；土壤水分百分比含量；土壤水溶性有机碳含量，单位为mg kg‑1；土壤微生物量碳含量，单位为mg kg‑1；五、依据关系式和测定的参数，计算土壤温室气体排放速率：依据步骤三的关系式，和步骤四野外实测的土壤温度、土壤水分含量、土壤水溶性有机碳含量和土壤微生物量碳含量数据，乘以各自的系数相加，计算土壤温室气体CO2、N2O和CH4的排放速率。欲求得排放量，则再乘以排放时间即可。