基于BaPS系统的旱地土壤呼吸作用及其分量确定探讨
应用气压过程分离(BaPS)方法研究了大豆和玉米种植下土壤呼吸速率及其分量的动态变化，并同时用气相色谱仪分析了实验期间BaPS系统内的ＣＯ2气体浓度，对2种方法测定的土壤呼吸速率进行了比较.结果表明:(1)BaPS方法与气相色谱测得的土壤呼吸速率具有一致性和可比性;(2)大豆田根区土壤呼吸速率随根系生长有明显的季节变化，速率为(29 8±6 4)ｍｇ·ｋｇ-1·ｄ-1(以Ｃ计)，非根区土壤呼吸速率在整个生长季数值较低并且季节变化不明显，为(14 4±5 1)ｍｇ·ｋｇ-1·ｄ-1(以Ｃ计);玉米种植下土壤呼吸有类似的规律，差别在于玉米根系生物量比大豆大，呼吸速率也高，根区呼吸速率为(70 8±38 6)ｍｇ·ｋｇ-1·ｄ-1(以Ｃ计)，非根区为(18 1±8 7)ｍｇ·ｋｇ-1·ｄ-1(以Ｃ计);(3)根起源呼吸是土壤呼吸的重要组成部分，根区与非根区土壤呼吸速率的差值可以认为来自于根系活动，研究发现大豆田根起源呼吸占土壤呼吸的50％，玉米田根起源呼吸占到69％;(4)利用根起源呼吸与根系生物量的相关关系，得到大豆根起源呼吸系数为0 048ｍｇ·ｍｇ-1·ｄ-1，玉米的根起源呼吸系数较小为0 042ｍｇ·ｍｇ-1·ｄ-1.
气压过程分离方法（BaPS）是一种测量有机土、矿质土中微生物对碳素和大部分氮素转化速率的仪器。该系统适用于土壤中硝化和反硝化反应总转化率的测定。总硝化速率和总反硝化速率的研究是目前N素转化方面的研究热点。
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BaPS土壤氮循环监测系统 适用于土壤中硝化和反硝化反应总转化率的测定 |
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气压过程分离方法（BaPS）是一种测量有机土、矿质土中微生物对碳素和大部分氮素转化速率的仪器。该系统适用于土壤中硝化和反硝化反应总转化率的测定。总硝化速率和总反硝化速率的研究是目前N素转化方面的研究热点。
硝化反应（SCHL 1992）是土壤中硝酸盐逐渐产生的一个关键反应。到目前为止，唯一可用的检测方法就是昂贵的N15库稀释法。
环境中硝酸盐的含量很高，主要是因为它： ·作为肥料应用在农业生产上 ·对地下水和饮用水带来危害 在使用液体肥料时也会面对同样的问题。 硝酸盐及其分解物进入人体后对人体健康是有危害的。因此，必须防止严重的硝酸盐污染，特别是对饮用水的污染。一般来说，每升水硝酸盐的含量不超过50mg是可以接受，但是对婴儿来说，这种含量水平还是非常危险。 众所周知，硝酸盐作为肥料施加在农田中，渗漏到地下，这是目前造成地下水和饮用水污染的主要原因。但是要快速检测出这些物质（主要是硝酸盐）的含量和分布情况却很难，尽管这些是精准施肥和灌溉的关键。 由IFU最新研制出的方法能够简单、可靠地通过测量硝化和反硝化反应的总转化率来分析和观测土壤中N素的转化过程。因能够在24小时之内得到结果，所以可将该方法应用在推荐施肥上。 有了这种方法后，现在就可以通过科学合理地使用N素肥料来保护地下水。另外，获得有关N素的转化率的相关知识可以促进对土壤中微生物所起的作用的进一步了解。 二、土壤中硝化和反硝化 三、现有的检测方法
图1 陆地生态系统中的N素循环和有关N素转化相关的专业术语的定义说明 N15稀释技术 净转化率测定法 抑制技术 BaPS 四、可测参数 五、测试方法介绍 单一过程 测量原理
在密封、充气、有压力的恒温系统中放置着通气良好的土样，通过记录系统中O2，CO2，气压、温度等参数，即时得到硝化率、反硝化率和土壤呼吸率。
土壤呼吸是一个净气体既不产生也不消耗的过程，也就是说净气体产生量Δn/Δt=0，因为消耗的氧气的量和生成的CO2气体量是相同的，所以呼吸系数等于1.0，这和在充气良好的土壤上是一样的。
硝化反应使得系统里的压力降低，因为每mol铵需要消耗0.5mol分子氧，但是不产生任何气体。
然而反硝化却使系统里压力增加，因为在4mol硝酸根完成还原反应后，除了产生N2外，还有2.5mol CO2气体产生。
如果发现净压力降低，那么系统中就发生了硝化反应。同样，如果压力增加就说明发生了反硝化反应。可以用下面的反应式来描述上面的三个微生物反应：
a)土壤呼吸
CH2O+O2 CO2+H2O（压力平衡）
b）硝化反应
NH4++2O2 NO3-+H2O+2H+（压力降低）
c)反硝化反应
5CH2O+4NO3-+4H+ 5CO2+7H2O+2N2（压力增加）
土样顶部的CO2浓度和O2浓度（随意的N2O浓度）可以随着系统压力一起被检测到。
通过测试系统压力的改变来确定4个反应过程总的平衡。
将氧气的平衡和二氧化碳的平衡合并，可以确定反硝化过程中产生的气体氮化合物的分子式。
如果通过气压测得系统总气体平衡不能被氧气平衡和二氧化碳平衡来说明的话（总气体 平衡 氧气平衡加二氧化碳平衡），那么平衡差就必须是在反硝化过程中产生的气态氮化合物。
其中：VBS 代表土柱中气体存留量
逐步分解和替代后，得到总的公式： 因此，NxOy是气体变化、二氧化碳变化和氧气变化的差值。可以通过反向平衡定量测得土壤呼吸和硝化反应。 六、 系统组成 气密测量室带7个土样环
测量盖，带O2传感器、CO2传感器、压力传感器、温度传感器
恒温水浴
软件
取样套件
七、基本技术指标 测量范围： CO2 ：0…3Vol％， 精度：+/- 2％
O2 ： 15..21Vol％， 精度：+/- 1％
气压：800….1200hPa， 精度：+/-0.1％
温度：-30….70℃，精度: 0.1℃
DC50-K10冷却水浴：水浴最大容积 3L
工作温度： -10℃~150℃
 精度：+/- 0.01K
20℃冷却能力：240W
加热能力：230v：2kW
DL30-V26/B 开放式冷却水浴：水浴最大容积：19---26L
水浴尺寸：（宽x长x深）30x35x20cm
工作温度范围：-10℃~150℃
精度：+/- 0.01K
20℃冷却能力：240W
加热能力：230v：2kW
气密测量室: 100ml，40.5高，60mm直径
或：100ml，51.0mm高，53mm直径
或：250ml，50mm高，84mm直径
取样组件：BaPS 100-SC-3 取样组件 (7个容积100ml，高51mm，53mmx50mm环刀)
或：BaPS 100-SC-3 取样组件 (7个容积100ml，高40.5mm，60mmx56mm环刀)
或：BaPS 250 C-3 取样组件 (3个容积250ml，高50mm，84mmx80mm环刀)
八、操作步骤
1、盛放土样的容器可以放在实验室和取样点，但最好放在采样点。运送用的容器是用没有传感器的盖子密封，传感器仍然放在实验室。乘放土样的容器放在在冷藏容器中储存。这样当返回实验室时就可以很快进行测试工作了。 2、在实验中，将容器运输中用的盖子换成带有传感器的盖子。 3、打开软件 4、读取配置参数，也可以根据需要对参数进行调整。 5、因为是在线进行测量数据的计算，所以应该在测试之前先测量容器顶部。 6、程序会确认是否进行了足够的热平衡调节。然后程序就开始测试 7、在测试过程中，传感器读取和分析的数据会通过图表表示出来。可以对系统进行长期的控制。 8、测试工作会按照设置自动结束，也可以人工停止 9、为了提高精确度，应该在测试工作结束时用重量法测试土壤中的含水量，这样，测量结果可以和土壤的干重相关。 10．借助帮助菜单的作用：自动计算出硝化率率、反硝化率和土壤呼吸率 11．处理结果可以以ASCII文件输出。另外可以打印包含所有信息、表格的检测报告。 九、测量时间 十、参考文献 产地：德国 北京澳作生态仪器有限公司010-82675321 |
