[发明专利]监测土壤氮动态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤的物质循环的监测方法，尤其涉及一种监测土壤氮动态的方法。 

背景技术

氮循环是生态系统最基本的物质循环之一，对生态系统的结构和功能起着重要的调节作用。作为植物生长和发育所需的大量营养元素之一，氮在土壤中主要来自于土壤有机碎屑，经生物学过程矿化后，供植物吸收，从而完成其生长发育过程；而且氮元素也是植物从土壤中吸收量最大的矿质元素。可见，土壤氮动态深刻影响着植被的群落演替和生物多样性。近年来，化石燃料的过度开采利用和土地利用方式的改变，引起了全球气候变化及碳氮循环的改变。随着人类活动对生态系统影响的加剧，氮循环、碳循环及气候变化间相互作用与关系对生态系统的发展与演替日益显现出其重要的决定性作用。 

土壤氮动态是生态系统氮循环的重要组成部分。一方面，大气中的氮经生物固氮和氮沉降作用进入土壤中。植物通过根系从土壤中吸收氮素，满足其生长发育的需求。土壤微生物则在短期内可将土壤中的氮还原成氮气归还到大气中，但长期来看，却能够促进土壤中的氮以有机质的形式固定到土壤中。另一方面，大气中的氮还可通过工业转化为其它化合物，施于土壤中，同样经由植物和微生物等作用参与土壤氮循环过程。土壤氮动态还在诸多方面影响和调控着其它物质或养分的循环过程，尤其是碳循环，从而深刻影响全球碳循环，间接作用于因碳循环改变而引起的全球气候变化。至今，氮素在土壤中的转化和去向已成为科学研究的焦点之一。 

发明内容

本发明目的是提供一种监测土壤氮动态的方法。 

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种监测土壤氮动态的方法，包括以下步骤： 

S10、土壤采样前准备； 

S20、对土壤进行采样作业，采集土壤样本； 

S30、对采集的土壤样本进行处理，得到处理后的土壤样本； 

S40、测量处理后的土壤样本的全氮含量； 

S50、收集步骤S40测量全氮含量后的土壤样本； 

S60、利用同位素质谱仪测定所述步骤S50收集的土壤样本的¹⁵N丰度； 

S70、根据所述¹⁵N丰度得到土壤氮动态。 

可选的，所述步骤S10具体为： 

S101、选择采样土壤：选择土壤背景值相近，且分别生长着固氮植物群落和非固氮植物群落的土壤作为采样土壤； 

S103、采样点确定：依据随机取样法在采样土壤上选取采样点； 

S105、采样器选择：采样器选择为直径2cm的土钻；并根据采样深度选择土钻钻杆和钻头。 

可选的，步骤S20具体为： 

S201、将土钻垂直压入土中，直至钻头到达或超过采样深度； 

S203、360°旋转土钻，切断土钻中的土柱与土体的连接； 

S205、垂直拔出土钻； 

S207、用修土刀将土钻中的土柱分层，将不同层的土壤样本分别装入自封袋中。 

可选的，所述步骤S30具体为： 

S301、将采集到的土壤样本置于阴凉通风处风干，并将风干后的土壤样本磨碎； 

S303、将磨碎后的土壤样本过1mm筛，将过筛之后的土壤样本混合均匀； 

S305、称取5克混合均匀后的土壤样本，并测定所称取土壤样本的含水量； 

S307、将称取5克土壤样本后的混合均匀的土壤样本过0.149mm筛，将过0.149mm筛之后的土壤样本混合均匀；得到处理后的土壤样本。 

可选的，所述步骤S40具体为： 

S401、称取处理后的土壤样本1克，并对所称取的1克土壤样本进行消煮； 

S403、对消煮后的土壤样本进行蒸馏，并收集氨的馏出液； 

S405、通过对氨的馏出液的滴定，得到处理后的土壤样本的全氮含量。 

可选的，所述步骤S70具体为：对比固氮植物群落和非固氮植物群落的土壤样本的全氮含量和¹⁵N丰度，得到土壤氮动态。 

可选的，所述步骤S40中测量处理后的土壤样本的全氮含量的方法为开式法。 

本发明具有如下有益效果：本发明的监测土壤氮动态的方法包括对土壤进行采样、测量土壤样本的全氮含量和¹⁵N丰度，利用固氮植物的生物固氮作用对 ¹⁵N/¹⁴N同化差异的特性，充分利用稳定性同位素¹⁵N对氮动态的自然标记特点，监测土壤氮动态。