[发明专利]凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法

说明书

技术领域

本发明涉及生态系统中养分循环的关键过程——凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测方法，具体地说是一种在野外利用离子交换树脂监测由地表凋落物分解释放到土壤中的可溶性氮、磷、钾、硫、钙、镁等以阴、阳离子的形式存在的养分含量的方法。

背景技术

凋落物分解是森林生态系统养分循环的关键环节，其在维持土壤养分的有效性和养分平衡方面起着重要作用。据估算，植物凋落物分解过程中每年释放的营养元素可满足69％～87％的森林生长所需量。随着全球气候变化的加剧，森林凋落物分解日益受到关注。

虽然分解作用是一个包含了碎裂、异化和淋溶的很复杂的过程，但其最终结果是伴随着有机物质的降解，向空气中释放二氧化碳，向土壤中释放可溶性矿质元素。森林地表的凋落物组成复杂，包括未分解的和半分解的叶片、树枝、树皮等多种组分。而且不同类型、处于不同分解阶段的凋落物分解速率不一，这就给凋落物分解过程中养分归还的研究带来了困难。

以往的研究中，凋落物分解的年养分归还量为年凋落量与其养分含量的乘积。由于大多数凋落物不能在一年之内完全分解，加上半分解凋落物在地表的累计，这样计算得出的年养分归还量仅仅是植物归还到地表的年养分总量，而不是真正意义上的土壤所接受到的(即植物能够当季利用的)由于凋落物分解释放到土壤中的可溶性养分量，且该计算方法在受人为干扰的系统中也不适用。

获得凋落物分解的实际养分释放量数据是弄清整个生态系统的养分循环的关键。到目前为止，还没有一种方法能直接、准确地测定单位时间内凋落物分解向土壤中释放的可溶性养分含量。

发明内容

本发明提供了一种操作简单、测定准确、适用范围广的凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，本发明适用于野外自然条件下陆地生态系统凋落物分解的可溶性养分释放量的原位监测。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种凋落物分解可溶性养分释放量的原位监测法，采用树脂吸附法，按如下步骤操作：

1)离子交换树脂的选用和预处理：选用树脂颗粒或树脂膜作为离子交换树脂；同时对树脂颗粒或树脂膜进行预处理并测试其吸附能力和养分回收率；

所述离子交换树脂为阴离子型离子交换树脂、阳离子型离子交换树脂或阴、阳离子交换树脂的混合物。

2)制作树脂袋：采用树脂颗粒或采用树脂膜制作树脂袋，再在树脂袋一面贴合一块塑料薄膜；

所述树脂袋尺寸为7cm×7cm～10cm×10cm；

所述树脂袋为装有处理好的树脂颗粒的尼龙网袋；所述尼龙网袋的网眼孔径为80目～100目；

所述树脂袋另外为直接裁剪树脂膜制成的树脂袋；

3)埋置树脂袋：在每个样方中随机埋置若干个树脂袋，埋置时先铲起凋落物层并保持凋落物层原状，将树脂袋贴塑料膜的一面向下放置，原位放回铲起的凋落物层，并作标记；

所述样方大小为10cm×10cm～50cm×50cm；

4)树脂袋的收取和养分含量的测定：测定时根据标记收取树脂袋，清理掉杂物，把树脂袋放入溶液浸提，测定浸提液中的养分含量；

5)凋落物分解的养分释放量的计算：根据树脂袋的面积和测定出的养分含量及树脂袋在野外的埋置时间，计算该段时间内、单位面积样地中由凋落物分解释放的可溶性养分含量。

本发明的工作原理为：离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料，在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换，按其所带的交换基团性质的不同，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。阳离子交换树脂表面带有负电荷，能交换吸附介质中的阳离子，如钾、钙、镁等离子；而阴离子交换树脂表面带有正电荷，能交换吸附介质中的阴离子，如硝酸根、硫酸根、磷酸根等离子。由于离子交换作用是可逆的，交换吸附在离子交换树脂上养分离子的可以用适当浓度的酸、碱溶液置换出来。

因此将一定面积的离子交换树脂埋置在地表凋落物层和矿质土壤之间，并将靠土壤的一面用塑料薄膜隔开后，凋落物分解释放出来的可溶性养分离子就随着淋溶作用被离子交换树脂所吸附。再通过测定离子交换树脂吸附的养分含量，就能得出单位时间、单位面积内凋落物分解的可溶性养分释放量。

与现有的监测凋落物分解过程可溶性养分释放量的方法相比，本发明的优点在于：

1)本发明操作简单：本发明只需要在原位埋设树脂袋即可测定凋落物分解的养分元素含量，而不需要另外取样测定，因此填补了原位测定凋落物分解养分释放量方法的空白。