土壤有机碳矿化CO制造技术

本发明专利技术公开了一种土壤有机碳矿化CO

【技术实现步骤摘要】
土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定装置及方法
本专利技术涉及土壤中CO2释放量的测量方法，具体是有关于有机碳矿化过程中CO2释放量连续测定装置及测定方法。
技术介绍
据研究，全球土壤碳库约为2500Gt，其中土壤有机碳是土壤碳库中的主要存在形式，其碳库储量约为1550Gt。土壤有机碳矿化是土壤微生物在好氧条件下分解土壤有机碳来完成自身代谢并释放出CO2、H2O的过程，土壤有机碳的矿化测定对土壤中碳转化和土壤微生物活动的理解和把握具有重要的意义。目前，土壤有机碳矿化测定大多数采用的是室内碱液吸收测定的方法。该方法通常是将一定量的土壤样品放置在培养瓶中，将土壤水分含量调至饱和含水量的60％，再在培养瓶内放置盛有一定浓度和体积氢氧化钠溶液的吸收瓶，在恒温条件下培养一定时间后，取出吸收瓶，用已知浓度的盐酸溶液滴定其中的氢氧化钠溶液，从而计算得出土壤样品释放的CO2量。但上述测定方法存在一定缺陷，从而影响实验数据的准确性，主要表现在：第一，利用培养瓶在完全密闭条件下进行长时间矿化培养，由于微生物活动的消耗，在培养的后期可能会引起培养瓶中O2不足甚至出现厌氧条件，使不同培养时间阶段出现矿化条件不一致，影响结果的准确性；第二，如果在不完全密闭的条件下长时间培养，虽然可以保证培养过程中氧气的供应，但会出现土壤水分蒸发散失，改变矿化前后水分条件，同时，也会导致外部空气中的CO2进入或矿化过程产生的CO2扩散出吸收瓶，影响结果的准确性；第三，无法进行连续测定。为了深入理解土壤有机碳矿化特点，往往需要获取不同矿化时间下CO2释放量的连续数据。目前的试验条件下，只能通过多次称取等量样品，分装至不同的培养瓶中，分别进行不同时间的单独培养试验后获取，这一做法不仅会增加试验误差的可能性，比如，多次称样和培养所产生的称样误差和培养误差，从而影响测定结果的准确性，同时，还存在测定步骤繁琐、操作不便、试验工作量较大等缺陷。
技术实现思路
为了克服上述测定技术中存在的不足，本专利技术提供一种土壤有机碳矿化过程中CO2释放量连续测定装置及方法。测定装置保证全过程气体的气密性以及试剂量的准确性，测定方法不仅可以降低试验中多次称样和培养可能产生的试验误差，提高数据的准确性，同时还可以极大简便测定步骤，有效减少工作量。本专利技术提供的技术方案如下：一种土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定装置，包括无CO2空气制作装置、矿化培养装置以及CO2吸收计算装置；所述无CO2空气制作装置包括空气泵、无CO2空气制作瓶，所述无CO2空气制作瓶中装有NaOH溶液；所述矿化培养装置包括矿化培养瓶，所述矿化培养瓶中装有土壤样品；所述CO2吸收计算装置包括CO2吸收瓶、自动滴定与计算装置，所述CO2吸收瓶中装有NaOH溶液；所述空气泵通过通气管路与无CO2空气制作瓶相连，所述无CO2空气制作瓶通过通气管路与矿化培养瓶相连，所述矿化培养瓶通过通气管路与CO2吸收瓶相连；由所述无CO2空气制作瓶通往矿化培养瓶的气体中没有CO2；由所述矿化培养瓶通往CO2吸收瓶的气体中包含有CO2；所述自动滴定与计算装置包括有指示剂加入器、HCl滴定器、颜色感应器、控制器、自动计算和记录器，所述指示剂加入器中储有酚酞和BaCl2溶液，所述HCl滴定器中储有HCl标准液，所述控制器用于控制指示剂加入器、HCl滴定器、颜色感应器的动作，所述自动计算和记录器用于根据HCl标准液和CO2吸收瓶中NaOH溶液的用量计算某一矿化时间段内土壤释放CO2的量，并记录保存。进一步地，所述无CO2空气制作装置还包括有CO2检测瓶一，所述CO2检测瓶一中装有Ca(OH)2溶液；所述无CO2空气制作瓶通过通气管路与CO2检测瓶一相连，所述CO2检测瓶一再通过通气管路与矿化培养瓶相连。进一步地，所述矿化培养装置还包括有土壤水分监控器、土壤水分传感器、水分自动补充装置，所述土壤水分传感器监测土壤样品的含水量，所述土壤水分监控器根据土壤样品的含水量控制水分自动补充装置向矿化培养瓶中补水。进一步地，所述CO2吸收计算装置还包括有CO2检测瓶二，所述CO2检测瓶二中装有Ca(OH)2溶液，所述CO2检测瓶二通过通气管路与所述CO2吸收瓶相连。进一步地，各所述通气管路上设置有单向阀；且在所述矿化培养瓶与CO2吸收瓶之间的通气管路上设置有气体阻断夹。一种土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定方法，包括以下步骤：1)预先在无CO2空气制作瓶中装入NaOH溶液，在矿化培养瓶中装入土壤样品，在CO2吸收瓶中装入NaOH溶液；2)向无CO2空气制作瓶中通入空气，在所述无CO2空气制作瓶中制作无CO2空气，同时打开由所述无CO2空气制作瓶通往矿化培养瓶的通气管路；3)持续向所述矿化培养瓶中通入无CO2空气一段时间后，停止向无CO2空气制作瓶中通入空气，然后打开由所述矿化培养瓶通往CO2吸收瓶的通气管路，同时向所述CO2吸收瓶中滴加酚酞和BaCl2溶液；4)当所述CO2吸收瓶中的白色沉淀物产生量不再变化时，向所述CO2吸收瓶中滴加HCl标准液，直至溶液颜色由粉红色变为无色为止；5)根据下述关系式计算土壤有机碳矿化培养CO2的释放量：NaOH吸收CO2的化学反应式：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O(1)BaCl2与Na2CO3的化学反应式：Na2CO3+BaCl2＝NaCl+BaCO3↓(2)HCl滴定剩余NaOH的化学反应式：NaOH(剩余)+HCl＝NaCl+H2O(3)设CO2吸收瓶中NaOH溶液初始浓度为C1、体积为V1，则初始物质的量为n1＝C1*V1；设HCl标准液初始浓度为C2、体积为V2，滴定后剩余的体积为V3，则滴定消耗的HCl物质的量为n2＝C2*(V2-V3)；则CO2吸收瓶中剩余NaOH物质的量为n2；则吸收CO2所消耗的NaOH物质的量为n3＝n1-n2；则土壤有机碳矿化CO2的释放量为m＝(n1-n2)*M/2；M为CO2的摩尔质量。进一步地，所述土壤样品的含水量保持在设定范围内。进一步地，采用多点测量取平均值的方法获得所述土壤样品的实测含水量；当实测含水量小于要求含水量，且实测含水量与要求含水量的差值大于阈值时，则需要补水。进一步地，所述无CO2空气制作瓶连接CO2检测瓶一，所述无CO2空气经由所述CO2检测瓶一通入到所述矿化培养瓶中，所述CO2检测瓶一中装有澄清的Ca(OH)2溶液，当所述Ca(OH)2溶液发生浑浊时停止向所述矿化培养瓶中通气。进一步地，所述CO2吸收瓶连接CO2检测瓶二，由所述CO2吸收瓶排出的气体通入到所述CO2检测瓶二中；所述CO2检测瓶二中装有澄清的Ca(OH)2溶液，当所述Ca(OH)2溶液发生浑浊时立即停止由所述矿化培养瓶向CO2吸收瓶中通气，更换新的CO2吸收瓶后再继续通气。本专利技术与现有技术相比，显著的有益效果体现在：1)本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤有机碳矿化CO

【技术特征摘要】
1.一种土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定装置，其特征在于：包括无CO2空气制作装置、矿化培养装置以及CO2吸收计算装置；
所述无CO2空气制作装置包括空气泵、无CO2空气制作瓶，所述无CO2空气制作瓶中装有NaOH溶液；
所述矿化培养装置包括矿化培养瓶，所述矿化培养瓶中装有土壤样品；
所述CO2吸收计算装置包括CO2吸收瓶、自动滴定与计算装置，所述CO2吸收瓶中装有NaOH溶液；
所述空气泵通过通气管路与无CO2空气制作瓶相连，所述无CO2空气制作瓶通过通气管路与矿化培养瓶相连，所述矿化培养瓶通过通气管路与CO2吸收瓶相连；由所述无CO2空气制作瓶通往矿化培养瓶的气体中没有CO2；由所述矿化培养瓶通往CO2吸收瓶的气体中包含有CO2；
所述自动滴定与计算装置包括有指示剂加入器、HCl滴定器、颜色感应器、控制器、自动计算和记录器，所述指示剂加入器中储有酚酞和BaCl2溶液，所述HCl滴定器中储有HCl标准液，所述控制器用于控制指示剂加入器、HCl滴定器、颜色感应器的动作，所述自动计算和记录器用于根据HCl标准液和CO2吸收瓶中NaOH溶液的用量计算某一矿化时间段内土壤释放CO2的量，并记录保存。


2.根据权利要求1所述的土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定装置，其特征在于：所述无CO2空气制作装置还包括有CO2检测瓶一，所述CO2检测瓶一中装有Ca(OH)2溶液；所述无CO2空气制作瓶通过通气管路与CO2检测瓶一相连，所述CO2检测瓶一再通过通气管路与矿化培养瓶相连。


3.根据权利要求1所述的土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定装置，其特征在于：所述矿化培养装置还包括有土壤水分监控器、土壤水分传感器、水分自动补充装置，所述土壤水分传感器监测土壤样品的含水量，所述土壤水分监控器根据土壤样品的含水量控制水分自动补充装置向矿化培养瓶中补水。


4.根据权利要求1所述的土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定装置，其特征在于：所述CO2吸收计算装置还包括有CO2检测瓶二，所述CO2检测瓶二中装有Ca(OH)2溶液，所述CO2检测瓶二通过通气管路与所述CO2吸收瓶相连。


5.根据权利要求1或2或4所述的土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定装置，其特征在于：各所述通气管路上设置有单向阀；且在所述矿化培养瓶与CO2吸收瓶之间的通气管路上设置有气体阻断夹。


6.一种土壤有机碳矿化CO2释放量连续测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预先在无CO2空气制作瓶中装入NaOH溶液，在矿化培养瓶中装入土壤样品，在CO2吸收瓶中装入NaOH溶液；
2)向无CO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴伟，肖永丽，栾亚宁，周鑫，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11