一种土壤稳态碳的测定方法

专利2025-05-29  6


本发明属于土壤稳态碳识别,具体涉及一种土壤稳态碳的测定方法。


背景技术:

1、土壤作为陆生生态系统中最大的活跃碳库,其有机碳含量约占陆地生物圈碳库的2/3。土壤有机质的积累和周转是影响生态系统功能的重要因素。目前,土壤有机碳(soilorganic matter,som)的碳稳定机理主要归纳为三类:1.通过团聚体的物理包裹,阻碍微生物与有机质的接触,减缓som的降解速率;2.som的生物化学稳定性(可分为易降解物质和难降解物质);century模型将soc假定为活性soc(周转周期0.1~4.5年);缓性soc(周转周期5~50年);惰性soc(周转周期50~3000年);3.与矿物颗粒通过物理化学等相互作用形成矿物结合态有机质(mineral associated organic matter,maom)而稳定,而未被矿物结合的颗粒态有机质(particle organic matter,pom)则被认为是不稳定组分,容易被微生物快速利用以co2的形式返回大气。

2、在现有的研究中,以直接测定的土壤总有机质含量作为土壤稳态碳含量,显然这是不符合逻辑的。目前越来越多的研究将团聚体和maom中的有机碳作为土壤稳态碳的组分研究。在现有测定研究方法中,通常使用粒径分级和密度分级结合的方法,虽能完整区分土壤中团聚体和maom中的碳含量,但在实际工程应用评估中,该方法步骤稍冗长,耗时较长、成本较高,且对于大部分工程实际应用而言,分辨团聚体和maom中的稳态碳的含量并无较大的实际意义。此外,随着森林火灾的频发以及生物炭作为土壤改良修复剂被越来越多的应用,其中类炭黑结构的凝聚态有机质由于其较高的化学稳定性,亦被认为是土壤稳态碳库的重要组成部分。然而,由于这一部分物质(生物炭)较低的密度,在传统的密度分级过程中被分离进入pom中,并未被认定为稳态碳。因此,以现有粒径分级和密度分级结合的方法获得的团聚体和maom中稳态碳含量,在用于评估森林火灾和生物炭应用场景下土壤稳态碳的含量,存在无法完整、准确地评估土壤稳态碳含量的缺陷,同时区分团聚体和maom对于土壤整体稳态碳的实际意义并不大且流程相对繁杂。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种土壤稳态碳的测定方法。本发明能够实现土壤稳态碳的完全识别与测定,实现了完整、准确的测定土壤中整体稳态碳的含量,同时适用于所有土壤类型。

2、为了实现本发明的目的,本发明提供了以下技术方案:

3、一种土壤稳态碳的测定方法,包括以下步骤:

4、将土壤和碘化钠溶液混合,经密度分级,分别得到上层固相、中层液相、和下层固相,所述下层固相为矿物结合态有机质和团聚体组分;

5、将所述上层固相和中层液相进行微滤,得到颗粒态有机质;

6、对所述颗粒态有机质组分进行苯多羧酸标志物检测,得到颗粒态有机质组分中稳态碳的含量;

7、对所述矿物结合态有机质和团聚体组分进行元素分析检测,得到矿物结合态有机质和团聚体组分中稳态碳的含量。

8、优选地,所述碘化钠溶液为饱和碘化钠溶液;所述土壤和碘化钠溶液的固液比为1:3~4g/ml。

9、优选地,所述密度分级包括以依次进行破碎、振荡和离心。

10、优选地,所述破碎为超声破碎;所述破碎的时间由式i所示公式获得:

11、

12、式i中,t为破碎时间,s;

13、22为破碎能量,j;

14、v为碘化钠溶液的体积,ml;

15、w为超声仪器最大功率,w;

16、η为超声仪器功率百分比,%。

17、优选地,所述振荡为摇床振荡;所述振荡的速率为100~140rpm,时间为1~2h。

18、优选地,所述离心的速率为3500~4000rpm,时间为5~10min。

19、优选地,所述微滤的方式为抽滤;所述抽滤所用滤膜的孔径为0.45μm。

20、优选地,对所述矿物结合态有机质和团聚体组分进行元素分析检测前还包括:将所述矿物结合态有机质和团聚体组分依次清洗、离心、干燥和研磨。

21、优选地,所述苯多羧酸标志物检测采用内标法进行检测。

22、本发明提供了一种土壤稳态碳的测定方法,包括以下步骤:将土壤和碘化钠溶液混合,经密度分级,分别得到上层固相、中层液相、和下层固相,所述下层固相为矿物结合态有机质和团聚体组分;将所述上层固相和中层液相进行微滤,得到颗粒态有机质;对所述颗粒态有机质组分进行苯多羧酸标志物检测,得到颗粒态有机质组分中稳态碳的含量;对所述矿物结合态有机质和团聚体组分进行元素分析检测,得到矿物结合态有机质和团聚体组分中稳态碳的含量。本发明对混合了碘化钠溶液的土壤样品进行密度分级,得到maom、团聚体组分和pom组分;本发明对maom和团聚体组分进行元素分析,测定maom和团聚体组分中稳态碳含量;对pom进行苯多羧酸标志物检测(bpcas),测定pom稳态碳含量,克服了maom和团聚体组分的含量不足以完整说明土壤整体稳态碳含量的弊端,实现了完整、准确的测定土壤中整体稳态碳的含量。同时,本发明不需要分开检测maom和团聚体组分中的稳态碳组分,采用一步法密度分级,简化了土壤稳态碳的测定方法,降低了土壤中稳态碳检测的成本和难度,对于工程应用具有较好的前景。



技术特征:

1.一种土壤稳态碳的测定方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述碘化钠溶液为饱和碘化钠溶液;所述土壤和碘化钠溶液的固液比为1:3~4g/ml。

3.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述密度分级包括以依次进行破碎、振荡和离心。

4.根据权利要求3所述的测定方法,其特征在于,所述破碎为超声破碎;所述破碎的时间由式i所示公式获得:

5.根据权利要求3所述的测定方法,其特征在于,所述振荡为摇床振荡;所述振荡的速率为100~140rpm,时间为1~2h。

6.根据权利要求3所述的测定方法,其特征在于,所述离心的速率为3500~4000rpm,时间为5~10min。

7.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述微滤的方式为抽滤;所述抽滤所用滤膜的孔径为0.45μm。

8.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,对所述矿物结合态有机质和团聚体组分进行元素分析检测前还包括:将所述矿物结合态有机质和团聚体组分依次清洗、离心、干燥和研磨。

9.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述苯多羧酸标志物检测采用内标法进行检测。


技术总结
本发明提供了一种土壤稳态碳的测定方法,涉及土壤稳态碳识别技术领域。本发明提供的土壤稳态碳的测定方法,包括以下步骤:将土壤和碘化钠溶液混合,经密度分级,分别得到上层固相、中层液相和下层固相,所述下层固相为矿物结合态有机质和团聚体组分;将所述上层固相和中层液相进行微滤,得到颗粒态有机质;对所述颗粒态有机质组分进行苯多羧酸标志物检测,得到颗粒态有机质组分中稳态碳的含量;对所述矿物结合态有机质和团聚体组分进行元素分析检测,得到矿物结合态有机质和团聚体组分中稳态碳的含量。本发明分别对矿物结合态有机质、团聚体组分和颗粒态有机质测定稳态碳含量,实现土壤稳态碳含量完整且准确的测定。

技术研发人员:李芳芳,张玉,谭智诚,李宇轩,潘波
受保护的技术使用者:昆明理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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