ISO16072土壤微生物呼吸的試驗(yàn)室測(cè)定方法中國(guó)科學(xué)院南京土壤

1、ICS13.080.01B10中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/TXXXXX2011/ ISO 16072：2002土壤微生物呼吸的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法Laboratory methods for determination of microbial soil respiration(ISO 16072:2002，IDT)（本稿完成日期：2014年8月）XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施目次前言II1范圍12規(guī)范性引用文件13 術(shù)語(yǔ)和定義14 步驟24.1基本條件24.2選擇測(cè)定方法25測(cè)定方法35.1壓力補(bǔ)償系統(tǒng)靜態(tài)培養(yǎng)O2消耗量的測(cè)定法35.2靜態(tài)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定滴定法45.3靜

2、態(tài)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定庫(kù)侖定量法65.4流動(dòng)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定紅外氣體分析法75.5流動(dòng)和靜態(tài)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定氣相色譜法85.6靜態(tài)系統(tǒng)中O2消耗量的測(cè)定壓力法13參考文獻(xiàn)17前言本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009和GB/T 20000.2-2009規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 16072:2002土壤質(zhì)量土壤微生物呼吸的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法。為了便于使用，本標(biāo)準(zhǔn)做了下列編輯性修改：將標(biāo)準(zhǔn)名稱改為土壤微生物呼吸的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC404）提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所、中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊

3、研究所、江蘇省標(biāo)準(zhǔn)化研究院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：林先貴、陳瑞蕊、吳慶龍、褚海燕、陳美軍、劉穎。土壤微生物呼吸的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了好氧、不飽和土壤中土壤微生物呼吸的測(cè)定方法，此方法適用于添加底物（底物誘導(dǎo)呼吸）或不加底物（基礎(chǔ)呼吸）條件下氧氣消耗量或二氧化碳釋放量的測(cè)定。本標(biāo)準(zhǔn)適用于下述目的土壤呼吸的測(cè)定： 確定土壤微生物活性（見(jiàn)參考文獻(xiàn)3）； 判定添加物（養(yǎng)分、污染物、土壤改良劑等）對(duì)土壤微生物代謝強(qiáng)度的影響； 確定土壤微生物生物量（見(jiàn)參考文獻(xiàn)4）； 確定代謝熵（qCO2）。2 規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件

4、。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO 10381-6:1993 土壤質(zhì)量-采樣-第6部分實(shí)驗(yàn)室測(cè)定好氧微生物過(guò)程用土壤的采集、處理及貯存指南（Soil quality-Sampling-Part6: Guidance on the collection, handling and storage of soil for the assessment of aerobic microbial processes in the laboratory）ISO 11274:1998 土壤質(zhì)量-持水特征的測(cè)定-實(shí)驗(yàn)室方法（Soil quality-Determin

5、ation of the water-retention characteristic-Laboratory methods）ISO 11465:1993 土壤質(zhì)量-質(zhì)量基土壤干物質(zhì)和含水量測(cè)定重力測(cè)定法（Soil quality-Determination of dry matter and water content on a mass basis-gravimetric method）3 術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1 基礎(chǔ)呼吸basal respiration不添加營(yíng)養(yǎng)時(shí)土壤微生物的呼吸。3.2 底物誘導(dǎo)呼吸substrate-induced respiration（SI

6、R）添加底物營(yíng)養(yǎng)后土壤微生物的呼吸。注：如添加葡萄糖作為營(yíng)養(yǎng)。3.3 微生物活性microbial activity微生物的代謝強(qiáng)度。注：可以定量表示，如通過(guò)氧氣消耗量或二氧化碳釋放量計(jì)算。3.4 代謝熵（qCO2）metabolic quotient微生物的平均代謝活性，可以通過(guò)基礎(chǔ)呼吸與微生物生物量的比值計(jì)算。注：代謝熵一般以每克微生物生物量碳每小時(shí)所排放CO2的碳的毫克數(shù)來(lái)表示。3.5 CO2形成速率（O2消耗速率）rate of CO2 formation O2 consumptionRCO2 (RO2)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量土壤單位時(shí)間內(nèi)釋放CO2的量（或所消耗O2的量）。注1：土壤呼吸速率通常

7、用CO2釋放量或O2消耗量來(lái)測(cè)定。注2：?jiǎn)挝煌ǔ１硎緸閙g CO2/(g·h)。3.6微生物生物量microbial biomass土壤中活體微生物細(xì)胞生物量注：通過(guò)微生物細(xì)胞中碳或氮的含量來(lái)計(jì)算。4步驟4.1 基本條件土壤采樣與儲(chǔ)存土壤的采樣、儲(chǔ)存和預(yù)處理參照ISO10381-6中的規(guī)定，與選擇的測(cè)定過(guò)程及基礎(chǔ)呼吸參數(shù)無(wú)關(guān)。測(cè)定和培養(yǎng)條件土壤呼吸受到土壤含水量和溫度的影響，測(cè)試報(bào)告中應(yīng)包含土壤含水量和溫度參數(shù)。當(dāng)負(fù)壓大于0.03 MPa時(shí)，土壤呼吸將明顯減弱。待測(cè)土壤的最佳含水量，孔隙水壓為0.01 0.03 MPa（測(cè)定精確度為5%，與ISO11274保持一致），或者含水量為最大

8、田間持水量的40%至60%。恒溫培養(yǎng)一般采用20 30，也可使用其它溫度。在后續(xù)方法描述中，有培養(yǎng)溫度及培養(yǎng)時(shí)間的舉例。土壤微生物生物量的測(cè)定推薦采用22，與生物量的校準(zhǔn)溫度保持一致。比較土壤呼吸時(shí)土壤樣品應(yīng)具有相同的水分狀況（以孔隙水壓或者占最大田間持水量的百分比表示）。4.2 選擇測(cè)定方法每種測(cè)定方法都有優(yōu)缺點(diǎn)，而O2消耗量法和CO2排放量法獲得的結(jié)果并不完全一致，因此采用哪種方法需要認(rèn)真考慮。采用條例5中的某一種方法。CO2釋放量法不能區(qū)分微生物代謝釋放的CO2和其它非生物因素產(chǎn)生的CO2。對(duì)于堿性土壤或者是有機(jī)質(zhì)含量高的土壤，非生物因素釋放的CO2量比較大，推薦采用O2消耗量法。注：方

9、法的優(yōu)缺點(diǎn)將在各個(gè)方法中描述。5 測(cè)定方法5.1壓力補(bǔ)償系統(tǒng)靜態(tài)培養(yǎng)O2消耗量的測(cè)定法原理測(cè)定封閉系統(tǒng)中土壤樣品培養(yǎng)過(guò)程中O2的消耗量，系統(tǒng)中O2通過(guò)電化學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)充，釋放出的CO2被系統(tǒng)中的Ca(OH)2吸收。A反應(yīng)器1 土壤樣品4電解液B氧氣產(chǎn)生器 2 CO2吸收劑5電極C壓力指示器3壓力傳感器 6記錄儀圖1 O2消耗量的測(cè)定設(shè)備儀器的詳細(xì)描述見(jiàn)參考文獻(xiàn)4，基本特征如下：測(cè)定系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）是一個(gè)控溫的水浴設(shè)備，由反應(yīng)器（A）、O2產(chǎn)生器（B）和壓力指示器（C）三個(gè)單元組成。A、B、C三部分組成一個(gè)封閉系統(tǒng)，各部分之間由管子相連。在這個(gè)系統(tǒng)中，測(cè)定結(jié)果不會(huì)受氣壓波動(dòng)影響。釋放的CO2被Ca

10、(OH)2吸收（2）。呼吸作用消耗掉的O2會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，產(chǎn)生的負(fù)壓將傳感到壓力指示器（C）。這將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)充O2并在記錄儀上產(chǎn)生測(cè)定曲線（6）。O2的消耗量在曲線上可以直接顯示（mg）。實(shí)驗(yàn)方法取50 100 g過(guò)篩（2 mm）的新鮮土壤樣品用于測(cè)定。因?yàn)橄到y(tǒng)平衡需要一定時(shí)間，所以起初2小時(shí)不需要測(cè)定O2的消耗量。5.2 靜態(tài)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定滴定法原理在封閉器皿中培養(yǎng)土壤，釋放出的CO2由NaOH吸收。根據(jù)反滴定未中和的NaOH，計(jì)算消耗掉的NaOH，然后計(jì)算出CO2的釋放量。該方法適用于大量樣品的測(cè)定。試劑.1 去CO2水蒸餾水煮沸，冷卻后儲(chǔ)存于帶蓋子的長(zhǎng)頸瓶中，瓶蓋中裝有Ca

11、(OH)2可以去除CO2。.2 氫氧化納（NaOH）溶液，c = 0.05 mol/L.3 鹽酸（HCl）溶液, c = 0.1 mol/LNaOH（.2）和HCl（）溶液的濃度應(yīng)確保中和CO2的NaOH量低于總量的20%。過(guò)高的中和量會(huì)使結(jié)果不穩(wěn)定。如果使用其它濃度，計(jì)算式（1）要相應(yīng)的修改。.4 氯化鋇（BaCl2）溶液，c = 0.5 mol/L將10.4 g BaCl2溶于100 mL去CO2蒸餾水中。.5 指示劑將0.1 g 酚酞溶解于100 mL 60%酒精溶液中（乙醇體積分?jǐn)?shù)）。設(shè)備.1 帶旋轉(zhuǎn)蓋的廣口瓶（250 mL）或帶橡膠塞的貯存瓶（1 L）.2 離心管或具邊反應(yīng)試管（例如

12、聚丙烯材質(zhì)，外徑為29 mm，長(zhǎng)度為120 mm）。離心管上需鉆若干小孔以方便氣體交換。也可用有微孔的尼龍袋懸掛于廣口瓶的瓶頸上。步驟稱取20 25 g新鮮土壤樣品到離心管（.2）中，將離心管懸置于廣口瓶（）中（圖2），廣口瓶底部預(yù)先裝有20 mL的NaOH溶液（）。廣口瓶密封后，于恒溫（如22 ± 1）培養(yǎng)室內(nèi)培養(yǎng)24 h。在密閉瓶口前，要用空氣（低CO2濃度）置換瓶?jī)?nèi)氣體。然后移出試管，加入2 mL BaCl2 溶液（），將CO2以BaCO3的形式沉淀。加入3 4滴指示劑（），用HCl（）滴定剩余的NaOH（）。測(cè)定至少重復(fù)三次，同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照（即不裝土壤樣品的廣口瓶）。如果需

13、要長(zhǎng)期測(cè)定土壤呼吸（>3天），應(yīng)每3天更換一次廣口瓶中的NaOH溶液，每3天調(diào)節(jié)一次土壤含水量。1廣口瓶（250 mL） 6 氣體交換口2旋轉(zhuǎn)蓋 7 土壤樣品3 傾倒圈 8 氫氧化鈉溶液4 密閉墊 9 塑料線5 懸置的離心管 10 有微孔的尼龍袋圖2 測(cè)定土壤呼吸用的廣口瓶培養(yǎng)裝置培養(yǎng)裝置也可采用帶橡膠塞、蓋子和2個(gè)通用夾子的的貯存瓶（1 L）。稱取土壤樣品（200 g）置于貯存瓶底部的結(jié)晶盤上。將NaOH放在一個(gè)燒杯中。在貯存瓶底部，放4 mL去CO2水，以保持濕度。注：實(shí)驗(yàn)室測(cè)定基礎(chǔ)呼吸時(shí)，在第一個(gè)小時(shí)經(jīng)常觀察到CO2釋放量升高。這種升高可能與土壤樣品準(zhǔn)備過(guò)程中移動(dòng)或者混和土壤顆粒時(shí)

14、增加營(yíng)養(yǎng)有關(guān)，也可能與短期內(nèi)氣體CO2與溶液中CO2的平衡相關(guān)。獲得穩(wěn)定基礎(chǔ)呼吸狀態(tài)的培養(yǎng)時(shí)間決定于土壤樣品中易獲得的碳化合物的初始含量。所有測(cè)定CO2釋放量的方法都存在這一現(xiàn)象。結(jié)果計(jì)算計(jì)算CO2釋放量的公式：（1）式中：RCO2CO2的產(chǎn)生速率mg CO2/(g·h)；Vb對(duì)照中消耗的HCl平均量（mL）；Vp樣品消耗的HCl平均量（mL）；msm新鮮土壤的質(zhì)量（g）；wsd新鮮土壤換算成干土的轉(zhuǎn)換系數(shù)，即土壤干重占濕重的比率；2.2系數(shù)（1 mL 0.1 mol/ L HCl相當(dāng)于2.2 mg CO2）mg/(mL·day)；24 將天轉(zhuǎn)化為小時(shí)的系數(shù)（h/day）。

15、注：土壤干重占濕重的比率等于干重百分比。上式只適用于特定濃度的試劑（0.05 mol/LNaOH，0.1 mol/L HCl）5.3 靜態(tài)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定庫(kù)侖定量法原理土壤樣品在恒溫容器中培養(yǎng)（3個(gè)重復(fù)），產(chǎn)生的CO2被NaOH吸收，反應(yīng)式如下：2 NaOH + CO2 Na2CO3 + H2OOH- 被CO32-取代，這兩種離子具有不同的電導(dǎo)率，儀器能記錄電導(dǎo)率的變化。儀器能檢測(cè)到CO2濃度0.0001%的變化（體積分?jǐn)?shù)）。通過(guò)該儀器，可以檢測(cè)到土壤的基礎(chǔ)呼吸及加入葡萄糖后誘導(dǎo)的土壤呼吸。土壤樣品質(zhì)量及溫度要求應(yīng)根據(jù)需要來(lái)確定。更多細(xì)節(jié)可參考文獻(xiàn)6和文獻(xiàn)8。測(cè)定裝置圖3是簡(jiǎn)易測(cè)定裝置

16、的示意圖。1 裝有土壤樣品的容器 2 電導(dǎo)率傳感器 3 鉑電極圖3 庫(kù)侖定量法測(cè)定土壤呼吸的儀器裝置5.4 流動(dòng)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定紅外氣體分析法原理待測(cè)樣品應(yīng)與空氣充分混合。培養(yǎng)期間可通過(guò)配備流量計(jì)的紅外氣體分析儀測(cè)定土壤中排放的CO2。該方法適用于測(cè)定土壤微生物生物量，測(cè)定時(shí)溫度宜為22。若采用其它溫度，計(jì)算時(shí)應(yīng)乘以一個(gè)校正系數(shù)。1土壤樣品容器 5 三通閥 9 流量調(diào)整和流量表2 空氣入口 6 轉(zhuǎn)向裝置 10 紅外CO2分析儀3 氣泵 7 關(guān)閉閥 11 控制器4 加濕器 8 參比空氣 12 控制和評(píng)價(jià)設(shè)備圖4 測(cè)定土壤呼吸的紅外氣體分析系統(tǒng)試劑.1 CO2校準(zhǔn)氣體（350 µ

17、L CO2/L和400 µL CO2/L的空氣）儀器常規(guī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及紅外氣體分析儀（圖4），置于恒溫（如22 ± 1）室內(nèi)。步驟根據(jù)需要，稱取10 200 g新鮮土壤樣品到樣品管中（3個(gè)重復(fù)）。將土壤樣品填滿樣品管（最好使用多孔滲水的聚亞安酯泡沫塞），如圖5所示。為了控制儀器的基準(zhǔn)值，至少應(yīng)有兩個(gè)空白樣。將樣品管與測(cè)試設(shè)備連接后，啟動(dòng)空氣泵，調(diào)節(jié)每個(gè)管道的氣流到合適值。正常情況下，測(cè)定值可以被分析軟件自動(dòng)記錄。紅外氣體分析儀每隔一到兩周需要校準(zhǔn)氣體進(jìn)行重新校準(zhǔn)。土壤樣品周圍空氣的流動(dòng)可以減少土壤中碳酸鹽平衡的干擾（尤其是石灰質(zhì)土壤），所以降低了非生物因素釋放CO2引起錯(cuò)誤的風(fēng)

18、險(xiǎn)。使用上述儀器時(shí)土壤樣品重量（10 100 g）與CO2釋放量應(yīng)存在良好的線性關(guān)系。與采用去CO2空氣測(cè)定CO2釋放量的流動(dòng)系統(tǒng)相比，此系統(tǒng)中未發(fā)現(xiàn)微生物檸檬酸循環(huán)的抑制。1 土壤樣品 2 多孔滲水的聚亞安酯泡沫塞 3 橡皮塞 4 丙烯酸玻璃圓柱體圖5 紅外氣體分析儀測(cè)定土壤呼吸的樣品管計(jì)算與結(jié)果紅外氣體分析儀測(cè)定CO2釋放量采用差異反饋方式。CO2的產(chǎn)生速率（每克土壤每小時(shí)產(chǎn)生CO2的毫克數(shù)）可以通過(guò)軟件計(jì)算，計(jì)算公式基于氣體流速（mL/ min）和土壤樣品的干重（g）。 （2）式中：RCO2CO2的產(chǎn)生速率mg CO2/(g·h)；s土壤樣品管中CO2的體積分?jǐn)?shù)（µL

19、 CO2/L）；e空樣品管中CO2的體積分?jǐn)?shù)（µL CO2/L）；qg讀出的氣流速度(L/h)；0.00183 將CO2體積（µL）轉(zhuǎn)化為質(zhì)量（mg）的轉(zhuǎn)換系數(shù)（mg/µL），在22、壓力為101.3 kPa條件下CO2每摩爾體積為24.057 L，；msm新鮮土壤的重量（g）；wsd新鮮土壤換算成干土的轉(zhuǎn)換系數(shù)，即土壤干重占濕重的比率。5.5 流動(dòng)和靜態(tài)系統(tǒng)中CO2釋放量的測(cè)定氣相色譜法原理新鮮土壤樣品置于恒溫（如22 ± 1）培養(yǎng)箱或培養(yǎng)室里黑暗培養(yǎng)。樣品要置于空氣或去除CO2的合成空氣中。培養(yǎng)階段土壤樣品釋放的CO2可以通過(guò)配備流量計(jì)的氣相色譜儀（

20、火焰離子化檢測(cè)器或熱導(dǎo)檢測(cè)器）測(cè)定。試劑.1 如果是環(huán)境氣體，CO2校準(zhǔn)氣體濃度為300 µL/L 500µL/L.2 如果是合成氣體，CO2校準(zhǔn)氣體濃度為20µL/L 200µL/L儀器.1 恒溫培養(yǎng)箱或培養(yǎng)室.2 氣體流量計(jì).3氣體壓力計(jì).4 檢測(cè)器為火焰離子化檢測(cè)器或熱導(dǎo)檢測(cè)器的氣相色譜儀注：熱導(dǎo)檢測(cè)器經(jīng)常用于檢測(cè)除CO2外的其它氣體?；鹧骐x子化檢測(cè)器不能做到這一點(diǎn)。然而，如果沒(méi)有熱導(dǎo)檢測(cè)器，舊的氣相色譜儀也可以升級(jí)。就檢測(cè)CO2而言，火焰離子化檢測(cè)器與熱導(dǎo)檢測(cè)器功效完全一樣。5.5.3.5 用于數(shù)據(jù)計(jì)算和系統(tǒng)控制的計(jì)算機(jī)步驟5.5.4.1 總則樣

21、品可以通過(guò)流動(dòng)系統(tǒng)（圖6）進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)也可以通過(guò)注入氣體的方式進(jìn)行不連續(xù)培養(yǎng)。5.5.4.2 流動(dòng)系統(tǒng)方法根據(jù)需要，稱取10 200 g新鮮土壤樣品到樣品管中（三個(gè)重復(fù)），填滿樣品管（最好使用多孔滲水的聚亞安酯泡沫塞），如圖5所示。為了控制儀器的背景值，至少兩個(gè)空白樣。將樣品管與測(cè)定設(shè)備連接后，啟動(dòng)空氣泵，調(diào)節(jié)每個(gè)管道的氣流到合適值。分析軟件可以自動(dòng)記錄測(cè)定值。氣體流量控制在80 mL/min到300 mL/min。分析系統(tǒng)每隔一到兩個(gè)星期需要用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)。在測(cè)定濃度范圍內(nèi)，用三個(gè)濃度驗(yàn)證檢測(cè)儀器的線性關(guān)系。5.5.4.3 注射法在圖7氣體注射方法中，稱取2 4 g（三個(gè)重復(fù)）的新鮮土壤樣品

22、（含水量為最大持水量的40% 60%，或負(fù)壓為0.01 Mpa 0.03 MPa）到安瓿瓶中。用潔凈的空氣清潔一個(gè)密封的玻璃注射器，然后將安瓿瓶放在注射器底部（圖7）。用注射器活塞將多余的氣體排出，注射2 mL氣體到氣相色譜儀中（檢測(cè)初始值），然后將塞子調(diào)整到16 mL的地方，將針管插入橡皮塞中封閉注射器。在培養(yǎng)過(guò)程中，使注射器一直處于垂直狀態(tài)，培養(yǎng)期間，保持壓力和溫度恒定。到達(dá)一定培養(yǎng)時(shí)間后（大約20 h，培養(yǎng)溫度根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)定），移去橡皮塞，再注射2 mL氣體到氣相色譜儀中（檢測(cè)終值）。將裝有土壤的安瓿瓶取出，擦凈并在105干燥稱重。也可以用血清瓶代替。裝有10 g土壤的血清瓶（體積11

23、6 mL）用橡膠膜密閉（圖8）。培養(yǎng)方法同前。培養(yǎng)開(kāi)始時(shí)及培養(yǎng)20 24 h后，分別用注射器取氣體，注射到氣相色譜中，氣相色譜儀與熱導(dǎo)檢測(cè)器相連（）。CO2釋放速率的計(jì)算公式參考和。1土壤樣品管 5 三通閥 9 積分器2 入氣口 6流量表 10控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備3 空氣加濕氣 7 壓力表4 培養(yǎng)器 8 氣相色譜圖6 用氣相色譜儀-流式分析儀測(cè)定土壤呼吸的示意圖1 土壤樣品 2 樣品瓶 3 橡皮塞 4 總體積（16mL）圖7 注射法測(cè)定土壤呼吸的示意圖1 血清瓶 2 橡皮塞 3 密閉的注射器 4 土壤樣品圖8 氣相色譜法測(cè)定土壤呼吸的示意圖5.5.5 檢測(cè)原理根據(jù)使用說(shuō)明書(shū)，用火焰離子檢測(cè)器（F

24、ID）或熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）檢測(cè)CO2。如果沒(méi)有使用說(shuō)明書(shū)，可以根據(jù)或步驟來(lái)做。5.5.5.2 采用火焰離子檢測(cè)器的氣相色譜儀檢測(cè)CO2，當(dāng)加入H2和CO2反應(yīng)后，將CO2轉(zhuǎn)化為CH4，火焰離子檢測(cè)器（FID）可以檢測(cè)到CH4，檢測(cè)溫度至少為350。同時(shí)H2也是火焰離子檢測(cè)器的燃?xì)?。毛?xì)管柱或填充柱可以用于分離。直徑小于0.53 mm的毛細(xì)管柱由于流量有限，不適用該系統(tǒng)。測(cè)定溫度為恒溫80。若手動(dòng)測(cè)樣，可用密閉注射器直接注射氣體樣品。如在線檢測(cè)，則可以用自動(dòng)進(jìn)樣儀。5.5.5.3 采用熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）的氣相色譜儀需要配備熱導(dǎo)檢測(cè)器的氣相色譜儀，檢測(cè)溫度為150。用填充柱進(jìn)行分離。測(cè)定40恒

25、溫進(jìn)行。在線監(jiān)測(cè)或單樣品監(jiān)測(cè)都可以。樣品分析系統(tǒng)參考中描述。5.5.6 結(jié)果計(jì)算（注射器法）5.5.6.1 測(cè)定體積計(jì)算玻璃安瓿瓶的體積（Vamp）、土壤樣品干重體積（Vsd）、水的體積（Vw）參照如下公式：（3）（4）（5）式中：Vamp安瓿瓶的體積（mL）；mamp安瓿瓶的重量（g）；quartz石英的密度（g/mL）=2.65 g/mL；Vsd烘干土壤的體積（mL）；msd烘干土壤的重量（g）；sd烘干土壤的密度（g/mL），礦質(zhì)土壤密度為2.65 g/mL,有機(jī)質(zhì)土壤密度為1.2 g/mL；Vw水的體積（mL）；mw水的重量（g）；w水的特定密度（1 g/mL）。5.5.6.2 CO2

26、釋放量的計(jì)算（6）（7）（8）（9）（10）式中：RCO2CO2的產(chǎn)生速率mg CO2/(g·h)；CO2富集CO2所占比例（µL /L）；1CO2所占初始比例（µL /L）；2CO2所占最終比例（µL /L）；VCO2富集CO2的體積（mL）；V0標(biāo)準(zhǔn)條件下（1013.25 hPa, 273K），富集CO2的體積（mL）；Vexp在實(shí)驗(yàn)條件下，富集CO2的體積（mL）；Pexp實(shí)驗(yàn)條件下的壓強(qiáng)（hectopascals）；Vsyr注射器體積（mL）；44每摩爾CO2的質(zhì)量（g/mol）；22 在標(biāo)準(zhǔn)條件下每摩爾CO2的體積（L/mol）；t培養(yǎng)時(shí)間（h

27、）；msd烘干土壤樣品的質(zhì)量（g）；Vsd烘干土壤樣品的體積（mL）；Vamp安瓿瓶的體積（mL）；Vw水的體積（mL）5.6靜態(tài)系統(tǒng)中O2消耗量的測(cè)定壓力法5.6.1 原理土壤呼吸過(guò)程中消耗O2的同時(shí)產(chǎn)生CO2。在一個(gè)封閉系統(tǒng)中發(fā)生上述過(guò)程時(shí)，如果CO2被吸收劑吸收，那么消耗掉的O2將使系統(tǒng)中的氣壓降低。因?yàn)槭欠忾]系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的氣壓降低與外部無(wú)關(guān)，氣壓的改變量與O2消耗量成比例。5.6.2 儀器（圖9和10）5.6.2.1 反應(yīng)容器（例如：ISO 4796中的廣口瓶，或容量為0.5 1 l的貯存瓶）5.6.2.2 配有氣壓計(jì)的廣口瓶（誤差率小于± 0.5%）5.6.2.3 放CO2

28、吸收劑的容器5.6.2.4 測(cè)定氣壓的儀器（氣壓計(jì)）恒溫培養(yǎng)箱天平干燥器試劑5.6.3.1 CO2吸收劑：根據(jù)需要，選擇Ca(OH)2，KOH或NaOH溶液。若測(cè)定間隔小于1天（見(jiàn)圖9），不宜使用Ca(OH)2。如果是貯存瓶，宜使用KOH或NaOH溶液。5.6.3.2 去離子水1 氣壓計(jì) 2 放吸收劑的容器 3 適配器 4 反應(yīng)器 5 土壤樣品圖9 氣壓法測(cè)定土壤呼吸的測(cè)試示意圖 (高壓瓶)步驟5.6.4.1 土壤樣品和儀器的準(zhǔn)備5.6.4.1.1 根據(jù)ISO 11465，測(cè)定土壤干重占土壤濕重的比例。5.6.4.1.2 調(diào)整土壤樣品的水分含量（如調(diào)到最大持水量的50%）?？梢酝ㄟ^(guò)添加去離子水

29、（）或在19 22空氣中干燥來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.6.4.1.3 測(cè)定已調(diào)節(jié)含水量的土壤樣品的體積將100 ml的去離子水放在量筒里（200 mL），然后將100 g已調(diào)節(jié)含水量的土壤倒入水中輕輕攪拌。量筒中土壤替代水的體積就是土壤的體積（Vsm）。下述數(shù)據(jù)如果未知，則需要測(cè)定： 封閉容器總體積 吸收劑容器體積（Vav） 吸收劑體積（Vam）5.6.4.2 測(cè)定將土壤樣品（如50 300 g）輕輕的放入反應(yīng)器皿中。加入足夠的CO2吸收劑到吸收容器中。通過(guò)連接氣壓計(jì)來(lái)封閉反應(yīng)器，在恒溫黑暗條件下培養(yǎng)一段時(shí)間。前3個(gè)小時(shí)產(chǎn)生的壓力變化可能由溫度平衡引起，通常不考慮。但如果設(shè)備可以自動(dòng)調(diào)溫，則不存在此問(wèn)題。1

30、 氣壓計(jì) 2 蓋子 3 懸浮器 4 NaOH、KOH或者Ca(OH)2溶劑 5反應(yīng)器 6 土壤樣品圖10 氣壓法測(cè)定土壤呼吸的示意圖（廣口瓶）5.6.5 數(shù)據(jù)運(yùn)算5.6.5.1 自由氣體體積計(jì)算自由氣體體積計(jì)算公式：（11）式中：Vfg自由氣體體積（L）；Vtot測(cè)定器皿的總體積，不包括土壤、裝吸收劑的器皿及吸收劑體積（L）；Vav裝吸收劑器皿的體積（L）；Vam吸收劑的體積（L）；Vsm潮濕土壤的體積（L）。5.6.5.2 計(jì)算土壤的干重土壤干重計(jì)算公式（12）式中：msd土壤干重（kg）msm土壤濕重（kg）wsd土壤干重占濕重的比例5.6.5.3 計(jì)算O2消耗率O2消耗率的計(jì)算公式：RO2 = 32000 Vfg ·p / (t ·R·T·msd) （13）式中：RO2O2的消耗速率mg O2/(g·h)；32000每摩爾O2質(zhì)量（mg/mol