鹽堿地土壤周年溫室氣體排放監(jiān)測與核算技術(shù)規(guī)程

4鹽堿地土壤周年溫室氣體排放監(jiān)測與核算技術(shù)規(guī)程本文件規(guī)定了鹽堿地土壤周年溫室氣體排放的監(jiān)測技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和核算方法。本文件適用于鹽堿地土壤周年溫室氣體排放通量的監(jiān)測和核算。本文件適用于鹽堿地種植作物為向日葵。本文件適用溫室氣體有二氧化碳、氧化亞氮、甲烷。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。鹽堿地saline-alkalisoil鹽堿地是指土壤表層鹽堿聚集，不能種植一般農(nóng)作物，只能生長耐鹽植物的土地。鹽堿地包括鹽堿耕地、鹽堿林地、鹽堿草地、鹽堿濕地、鹽堿未利用地等。3.2溫室氣體通量greenhousegasflux溫室氣體通量是指地球表面與大氣之間溫室氣體的交換量。溫室氣體通量是測量和分析二氧化碳、甲烷等溫室氣體在地球表面與大氣之間交換的過程。3.3凍融循環(huán)freeze-thawcycle凍融循環(huán)是指結(jié)構(gòu)體表面的冰霜融化成水滴后，水分沿著結(jié)構(gòu)表面的孔隙或毛細(xì)孔通路向結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲透；當(dāng)溫度降低到0℃以下時(shí)，水分結(jié)成冰，產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。3.4全球增溫潛勢globalwarmingpotential全球增溫潛勢是某一給定物質(zhì)在一定時(shí)間積分范圍內(nèi)與二氧化碳相比而得到的相對輻射影響值。54監(jiān)測技術(shù)4.1樣地設(shè)置樣地設(shè)置應(yīng)遵循以下要求：1）樣地位置選擇。樣地選擇的標(biāo)準(zhǔn)為種類成分的分布要均勻一致，最能反映該群落生境特點(diǎn)的地段。樣地要設(shè)在群落中心的典型部分，避免選在兩個(gè)群落類型的過渡地帶。樣地要用顯著的實(shí)物標(biāo)記，以便明確觀察范圍，樣地選擇符合DB13/T5823-2023。2）樣地面積。每個(gè)樣地面積為160m2（40×4m），每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共9個(gè)地塊，四周圍有寬2.0m、高0.3m的圍堰；3）監(jiān)測點(diǎn)布置。應(yīng)在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)選擇3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。4.2采集方法靜態(tài)暗箱法定位觀測。采集時(shí)間為10:00—13:00靜態(tài)箱由不銹鋼制成,厚度為1mm,包括括頂箱和基座兩部分,頂箱規(guī)格為40cm×40cm×40cm,底座的規(guī)格為40cm×40cm×15cm。采樣箱內(nèi)裝有小型風(fēng)扇,采樣時(shí)通電持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),以充分混勻箱內(nèi)氣體。氣體樣品采集方法符合DB42/T2204-2024。4.3采集過程氣體樣品采集按DB42/T2204-2024執(zhí)行。應(yīng)選擇晴朗無風(fēng)的天氣采集氣體樣品，并遵循以下步驟：1）接通電源。將蓄電池正負(fù)極連接靜態(tài)箱內(nèi)小型風(fēng)扇，采樣時(shí)通電持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以充分混勻箱內(nèi)氣體；2）封閉靜態(tài)箱。在每個(gè)樣地安放3個(gè)靜態(tài)箱（3個(gè)重復(fù)），為保證靜態(tài)箱內(nèi)的土壤不受擾動(dòng)，去除箱內(nèi)的植株/積雪等其他物質(zhì)。3）采集樣品。采氣時(shí)將靜態(tài)箱與采氣管的連通閥打開，利用30mL注射器從橡膠密封塞處插入靜態(tài)箱中進(jìn)行氣體采集（10次以上），充分混勻靜態(tài)箱中氣體。每次將采樣箱扣下之后，立馬進(jìn)行采樣，記為0min，之后分別間隔10、20、30min后抽取氣體，氣體樣品采集符合DB42/T2204-2024。4）樣品保存。將帶有監(jiān)測編號(hào)的采的氣體樣品密封保存在鋁箔采氣袋內(nèi)，待實(shí)驗(yàn)室測定。4.4時(shí)期劃分將周年土壤時(shí)期劃分為凍融期和作物生長期。為更準(zhǔn)確分析凍融期各個(gè)階段土壤溫室氣體排放量的差異，參考往年氣象數(shù)據(jù),將凍融期具體劃分3個(gè)階段：初凍期、凍結(jié)期和融解期。當(dāng)日最低溫開始達(dá)到0℃以下，土壤表層開始凍結(jié)至日最高溫達(dá)到0℃以下階段為初凍期；當(dāng)日最高溫均持續(xù)低于0℃,凍結(jié)鋒面快速向下移動(dòng)至土壤達(dá)到最大凍結(jié)深度，且積雪不再消融階段為凍結(jié)期；當(dāng)春季日最高溫達(dá)到0℃以上積雪開始融化，土層開始雙向解凍至全部解凍階段為融解期。4.5采集頻率6凍結(jié)期由于氣候寒冷取樣艱難,故大約每20天一次。初凍期和融解期由于氣候晝夜溫差較大,此階段的土壤處于凍融狀態(tài),土壤溫室氣體排放波動(dòng)較大,因此采集氣體頻率設(shè)定大約為每10天一次。作物生長期則按照向日葵的生長階段進(jìn)行取樣（苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、灌漿期、成熟期）。溫室氣體排放日變化觀測在每年凍融期的11月至翌年4月、作物生長關(guān)鍵期的6—9月，每個(gè)月選擇天氣晴朗的一天進(jìn)行取樣，全年共進(jìn)行10次觀測，每次采樣自09:00開始至18:00結(jié)束。4.6環(huán)境參數(shù)測定在每個(gè)樣區(qū)安裝土壤溫度和濕度傳感器用于測量土壤水分含量和土壤溫度。計(jì)算箱底面積和箱內(nèi)空氣體積，記錄空氣濕度、大氣壓強(qiáng)等因子。5分析方法5.1樣品檢測方法氣體樣品采用PicarroG2308分析儀測定CO2、CH4、N2O含量。氣體進(jìn)樣量為15mL，柱溫55℃,CO2和CH4檢測器為氫火焰檢測器，N2O檢測器為電子俘獲檢測器。5.2氣象數(shù)據(jù)獲取研究所需氣象數(shù)據(jù)由試驗(yàn)點(diǎn)氣象站自動(dòng)測定并收集。5.3數(shù)據(jù)處理與計(jì)算方法按照DB36/T1094-2018和DB11/T1616-2019進(jìn)行鹽堿地土壤周年溫室氣體排放計(jì)算。1）鹽堿地土壤周年溫室氣體濃度（Cs）采用公式（1）計(jì)算。Cs=AsCo/Ao(1)式中：Co—標(biāo)氣濃度；As—所測樣品峰面積；Ao—標(biāo)氣峰面積。2）鹽堿地土壤周年溫室氣體排放通量（F）采用公式（2）計(jì)算。（2）式中：ρ—箱內(nèi)氣體密度；Δm、Δc—Δt時(shí)間內(nèi)箱內(nèi)氣體質(zhì)量和混合比濃度的變化；A、V、H—采樣箱底面積、體積、氣室高度；Δc/Δt—箱內(nèi)氣體濃度變化；當(dāng)F為負(fù)值時(shí)表示吸收，F(xiàn)為正值時(shí)表示排放。氣體通量計(jì)算過程中，通過公式中引入箱內(nèi)溫度7和氣壓值，對氣體濃度進(jìn)行校正。3）鹽堿地土壤周年溫室氣體累計(jì)排放量（Ec）采用公式（3）計(jì)算。式中：n—試驗(yàn)期觀測次數(shù)；Fi、Fi+1—第i、i+1次采樣時(shí)溫室氣體的排放通量，mg/(m2·h)或μg/(m2·h)；ti+1、ti—第i+1、i次采樣的時(shí)間間隔，d；a—轉(zhuǎn)換系數(shù)?；诟鳉怏w排放通量日變化過程，各觀測時(shí)刻溫室氣體排放通量的校正系數(shù)采用公式（4）計(jì)算。Ci=Favg/Fi（4）式中：Ci為CH4、CO2的校正系數(shù)，Ci越接近1越好；Favg為日平均排放通量；Fi為第i次觀測的排放通量。6溫室氣體排放核算6.1綜合增溫潛勢綜合增溫潛勢（GWP）是將各種溫室氣體的增溫潛勢換算為CO2當(dāng)量。100a時(shí)間尺度的綜合增溫效應(yīng)采用公式（5）計(jì)算。GWP=298Ec-N2O+25Ec-CH4(5)式中：Ec-N2O—N2O的季節(jié)累積排放量，kg/hm2；Ec-CH4—CH4的季節(jié)累積排放量，kg/hm2。6.2土壤溫室氣體碳平衡收獲向日葵籽粒，測定不同處理向日葵籽粒生物量；在向日葵籽粒收獲后，在不同處理中選取3個(gè)1m2小區(qū)，測定向日葵地上部生物量（秸稈或殘茬），秸稈和殘茬在60℃下烘72h，烘干后稱質(zhì)量；收獲后，在各處理打4個(gè)直徑8cm深度60cm的孔洞（2個(gè)在植株行上、2個(gè)在行間），測定0—100cm土層向日葵根系生物量。采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定過0.25mm篩的秸稈、殘茬和根系的含碳量。每平方米種植向日葵約5株。凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）采用公式（6）計(jì)算。NPP=5(mlwl+mqwq+mrwr)（6）式中：NPP為凈初級(jí)生產(chǎn)力（g/m2ml、mq、mr為向日葵葉、