土壤碳

根系中的养分浓度不仅反映了植物本身的生物学特征，也反映了不同生长环境下植物根系对土壤中营养物质的吸收和利用情况。由根系生物量与根系碳氮含量决定的根系碳氮库能反映出土壤养分库的大小。植物根系的生长发育与植物根系、土壤中的碳氮元素息息相关。 由于草地生态系统的根冠比高于其他生态系统， 植物根系是土壤中有机碳的主要来源，根系生物量可以用来衡量土壤的碳输入。因此根系与土壤连接成为“根土系统”直接影响着整个植被系统，研究草地中根系生物量与碳氮元素的分布至关重要

土壤中碳、氮含量是评估土壤质量的重要指标,它们含量的高低影响其它元素的迁移和转化过程,而同时碳氮元素也是植物生长不可或缺的养分之一,是农作物高产、稳产的重要因素,有机碳对提供植物生长养分，促进植物抗病性，改善和保护土壤质地有着重要的作用，因此,对土壤和植物的碳、氮、有机碳含量的测定具有非常重要的意义。

土壤表层 CO2 通量（CO2 efflux），或称土壤呼吸，是生物圈碳循环的主要组成部分，约占整个生态系统呼吸的四分之三（Law et al., 2001）。由于土壤呼吸在全球变暖中的潜在和富有争议的角色地位，土壤 CO2 通量已成为当前气候变化研究的热点。另一方面，全球FLUXNET 网络涡度相关 CO2 通量测量数据也需要通过土壤呼吸监测来解析和解释。土壤呼吸测量方法一般有气体抽样分析法、林冠下层涡度相关法及呼吸室法，由于前两种方法存在一些缺陷，呼吸室法（Chamber technique）已越来越被得到广泛的应用，另外近几年来土壤剖面 CO2 连续测量监测技术也越来越引起高度重视。有研究报道认为，土壤呼吸与总初级生产力（GPP）和冠层光合作用呈相关关系，同时与根系动态也呈很强的相关关系，但有关直接的野外测量数据仍然缺乏（Tang et al.,2005)。为了对我国土壤碳研究提供方法技术支撑，易科泰生态技术公司特与国外先进仪器技术研发公司合作，就目前国际通用的有关研究技术方法汇总如此，详细内容可咨询易科泰生态技术公司 Ecolab 实验室：info@eco-lab.cn或 info@eco-tech.com.cn.

土壤中碳、氮含量是评估土壤质量的重要指标,它们含量的高低影响其它元素的迁移和转化过程,而硫是植物生长不可或缺的养分之一,是农作物高产、稳产的重要因素,因此,对土壤的碳、氮、硫含量的测定具有非常重要的意义。目前氮采用的是凯式定氮法,碳和硫一般采用的红外碳硫仪进行测定。但都存在一些缺点,重要的是不能同时测定,检测周期长,人工成本高。

土壤碳库由有机碳库和无机碳库两大部分组成。选择黑土和潮土两种不同类型土壤, 分别通过直接燃烧和催化氧化方法测定土壤总碳含量, 以揭示两种方法测定结果的可比性及其差导显著性,

?土壤元素组成特征为土壤质量和土壤肥力评价提供了重要依据。仪器型号：vario Macro cube样品名称：土壤分析元素：CHNS取样量：50-200mg做样流程： 土壤样品研磨均质化。称量一定量的样品与锡舟中，挤压包样。样品包好后，置于仪器的自动进样器上进行样品处理。Vario Macro cube 用于大样品量的分析,特别适用于土壤这样非均一性样品，可实现大样品量处理，满足土壤样品低碳、低氮、低硫的测试需求。

对作物生长所处土壤健康状态的监测是确保作物健康生长的基本条件。其中对于作物生长最基本的两种元素就是碳和氮，特别是它们二者的比例。这种比例关系就称为碳-氮或CN比。含碳 组分之所以重要，是由于它的以某种形式存在的能量组分，例如碳氢化合物，而氮对于作物生长也是必不可少的。不同国家的土壤平均碳氮比是有不同的，这取决于当地占主导地位的土壤种类，但一般的值在8到17。加到土壤中的肥料可以调节土壤的碳氮比，这种因素也需考虑。当有机物加入到土壤中，由细菌和真菌造成的组分分解可以导致碳氮比的改变。对于加到土壤里的任何肥料来说，重要的是有足够高的含氮水平，否则添加将起反作用。添加混合肥料，一般碳氮比为20：1，是我们希望的，然而，添加锯木屑，尽管碳氮比高达400：1， 却会带来灾难性后果2。微生物分解有机物会非常快地用尽添加物中的氮，然后就开始消耗土壤中的氮。这减少了植物能用的氮的量从而抑制了作物的生长。除了这些之外，含碳组分和含氮组分能被进一步分解成有机和无机的小部分。碳经常专门用TOC（总有机碳）和TIC（总无机碳）来引用。TOC考虑的是所有来自诸如腐烂植物或细菌生长所产生的碳。TIC包括了所有剩余的碳，例如以碳酸盐和重碳酸盐形式存在的碳。这些百分比含量可以用两种技术来确定： 基耶达（Kjeldahl）法和杜马（Dumas）法。基耶达（Kjeldahl）法时间消耗长、且经常涉及复杂的湿法化学技术，而杜马（Dumas）法只是一个简单的燃烧过程。杜马（Dumas） 有机元素分析仪包括土壤物质在有氧气的条件下燃烧生成简单分子或诸如二氧化碳CO2、水和氮之类的气体，然后用色谱技术对这些气体进行分离。珀金埃尔默公司的EA-2400CHNS/O和EA2410蛋白质分析仪是那些采用燃烧剂和TCD（热导检测器）仪器的经典范例，它们可以提供高的精度和准确的结果。对于EA2400来说，碳/氮百分数输出到数据软件，碳氮比就可以自动计算出来了。如果想要得到TOC（总有机碳），可以在燃烧前对样品进行酸化处理来消除无机碳类型的碳。知道总碳和有机碳（例如酸化的碳百分比含量），就可以进行总无机碳的计算。

通过使用TOC固体样品测定系统，能够评估土壤和堆肥中所含总碳量的差异，而无需进行提取等预处理。像这样通过简单快速地掌握土壤中的总碳量，可以预期有助于提高农作物的生产率等。

根据土壤中碳酸钙的含量，能了解土壤的一般特性，也能判断土壤中矿物营养元素的存在情况。对于盐渍土壤，了解碳酸钙的碱化程度，可以对其他检测项目提供必要的参考资料。本文讲述电位滴定法测定土壤中的碳酸钙的含量，采用盐酸返滴的方法，复合国家标准，结果更准确，操作更快捷。

了解作物生长土壤的健康状况，是保证高产量的基础。对此，碳和氮两种元素非常重要，尤其是其比例。这种比例表示为碳—氮，或碳氮比。此外，碳和氮均可进一步细分为有机及无机两大部分。碳经常表示为总有机碳（TOC）及总无机碳（TIC）。总有机碳包括腐烂的植物或细菌生长等来源中的所有碳含量。总无机碳则包括如碳酸盐和碳酸氢盐等形式中的碳含量。元素百分含量可以通过两种方法来确定：凯氏定氮法和杜马斯燃烧定氮法。凯氏定氮法耗时较长，且包括湿化学技术，而杜马斯法则是简单的燃烧过程。杜马斯有机元素分析仪在氧气条件下将土壤物质燃烧成简单的分子或气体，如CO2、H2O 和N，然后运用色谱技术分离这些气体。珀金埃尔默® EA2400 CHNS/O 和EA2410 蛋白质分析仪是利用燃烧试剂和热导检测（TCD）进行高准确度和精密度检测的典型仪器。本文表明EA2400 CHNS/O 分析仪是对不同有机质含量的土壤样品进行分析的有力工具，除了碳氮比，对总有机碳和总无机碳的测量也能达到高精准度。同时，在氮含量测试方面，EEA2410氮分析仪也表现出高精准度。

土壤有机质，尤其是有机碳和氮，在陆地生态系统中起着重要的作用，通过土壤管理增加土壤固碳可抵消全球化石燃料排碳的5-15%。高光谱成像技术可以将土壤特性测量从点尺度提升至空间尺度，是土壤科学管理、土壤有机质研究的有力工具。加拿大阿尔伯特大学的研究者Sorenson利用Specim SisuROCK高光谱成像系统，采集三种不同轮作土壤剖面（a连续作物、b连续牧草、c作物和牧草混合农业生态轮作）的VNIR-SWIR高光谱数据，结合元素分析仪获取的各土壤样品有机碳（SOC）和总氮（TN）含量数据，基于小波分析与贝叶斯正则化神经网络建立SOC和TN预测模型。结果表明，轮作中添加牧草增加了土壤SOC和TN的含量，但这些变化多集中在表层。这一结果具有重要的土地利用与管理意义，为用户提供决策支持，同时证明SisuROCK高光谱成像技术是研究土壤剖面中有机质空间分布的重要工具。北京易科泰生态技术有限公司长期致力于生态-农业-健康领域仪器的研发、应用与推广，为土壤养分、污染、重金属检测、土壤-植物互作关系研究提供从实验室到野外，从地面到无人机遥感全方位解决方案。

摘 要：采用开放式样杆方法，对干旱土纲的4 种土壤类型进行了土壤剖面CO2 通量的观测研究，主要结果为：①干旱地区土壤剖面CO2 通量的变化趋势是：在0-60 cm 深度范围内随土壤深度增加而增加，60 cm 为转折点，之后，随土壤深度增加而减小。②土壤剖面CO2碳通量平均值为660 μmol/(m2h)，在-9076-16 988 μmol/(m2h)范围内变化，如果土地利用/土地覆盖发生改变（0-70 cm 深度），将可能有254.6 t CO2/(km2a)从土壤向大气释放。③土壤种类不同，CO2 通量明显不同，森林土壤释放量大于草原土壤。④在通量-深度曲线中，各土壤类型均出现1-2 个拐点，变化原因与土壤剖面结构和根系分布有关，钙积层的有无、厚度起决定作用。⑤存在季节变化，植物生长季节的CO2 通量远大于其他季节，其他季节可能有土壤吸收二氧化碳现象。由此应避免在植物生长季节施工动土，以减少土壤CO2向大气中释放。⑥本研究建议：善待土壤，谨慎动土。关键词：土地利用和覆盖变化；二氧化碳气体释放和吸收；气候变暖；栗钙土；灰钙土；山地灰褐土；粗骨土

以燃烧法测定土壤、植物、树叶、滤料、动物组织中氮元素和碳元素是十分常见的。碳元素和氮元素为农业和环境领域研究提供了非常重要的信息。近些年土壤和植物的测试开始变得重要。许多传统方法因样品制备时间长，需使用危险化学试剂等诸多因素已经不再适于日常分析。因此，一个有效的分析技术变得至关重要。由于样品处理量增加、减少测试费用、最小化人为误差等需求急剧增加，一种简单自、动化并且具有高重复性的快速碳氮分析技术十分重要。

主要讨论了根系分泌物对土壤中的碳的保护作用，研究过程中应用unisense氧气微电极对根际周围加入不同的渗入液（草酸、葡萄糖等）后对应的氧浓度剖面分布进行了测试，从而确定了根系分泌物对根际微区微生物呼吸速率的影响。获得的氧浓度剖面表明了草酸的加入显著降低了周围土壤微生物对O2的应用的有效性，其影响的最高深度可达5mm，而葡萄糖和乙酸的添加量则局限在1.5 mm处。草酸处理中的土壤内的微生物呼吸作用超过使用葡萄糖的效果。这也进一步了解根际碳矿化的加速(即启动效应)是否是由渗出物从保护性的矿物-有机结合中释放碳的能力所促进。并发现了一种由根、根相关的真菌和细菌产生的有机酸（草酸），具有较强的金属络合能力，对微生物的生物能利用有限。根际上述的相关实验结构，研究人员发现一种常见的根分泌物草酸会促进使有机化合物从与矿物的保护性联系中释放出来而造成的碳损失。而通过加强微生物与以前的矿物保护化合物，这种间接机制会加速碳损失的过程，该研究结果也为“启动”现象背后的生物-非生物耦合机制提供了一些见解，并挑战了关于矿物质相关的碳是受微生物保护的假设机制

德国元素 Soli TOC cube 碳组分分析仪采用创新的温度梯度法，无需对样品进行前处理，即可通过不同的温度梯度，直接区分测定土壤及沉积物中的不同碳组分，如有机碳、无机碳与元素碳。经过多年的不断优化，Soli TOC cube 内置多种优化方法，应对不同样品的测试需求。

我国北方地区，尤其是内蒙古自治区是沙尘暴向南运动的必经之地。从当地植被的退化情况看，中度、重度退化的草地占50%以上。沙质、石质土壤占50%以上，潜在的沙漠化土壤面积占有相当大的比例，而且情况有越来越严重的趋势。本文重点研究土壤不同沙漠化阶段与沙漠化过程中的土壤碳、氮含量变化和土壤质地有何关系以及C/N比的变化规律等。

对作物生长所处土壤健康状态的监测是确保作物健康生长的基本条件。其中对于作物生长最基本的两种元素就是碳和氮，特别是它们二者的比例。这种比例关系就称为碳-氮或CN比。含碳 组分之所以重要，是由于它的以某种形式存在的能量组分，例如碳氢化合物，而氮对于作物生长也是必不可少的。不同国家的土壤平均碳氮比是有不同的，这取决于当地占主导地位的土壤种类，但一般的值在8到17。加到土壤中的肥料可以调节土壤的碳氮比，这种因素也需考虑。当有机物加入到土壤中，由细菌和真菌造成的组分分解可以导致碳氮比的改变。对于加到土壤里的任何肥料来说，重要的是有足够高的含氮水平，否则添加将起反作用。添加混合肥料，一般碳氮比为20：1，是我们希望的，然而，添加锯木屑，尽管碳氮比高达400：1， 却会带来灾难性后果2。微生物分解有机物会非常快地用尽添加物中的氮，然后就开始消耗土壤中的氮。这减少了植物能用的氮的量从而抑制了作物的生长。除了这些之外，含碳组分和含氮组分能被进一步分解成有机和无机的小部分。碳经常专门用TOC（总有机碳）和TIC（总无机碳）来引用。TOC考虑的是所有来自诸如腐烂植物或细菌生长所产生的碳。TIC包括了所有剩余的碳，例如以碳酸盐和重碳酸盐形式存在的碳。这些百分比含量可以用两种技术来确定： 基耶达（Kjeldahl）法和杜马（Dumas）法。基耶达（Kjeldahl）法时间消耗长、且经常涉及复杂的湿法化学技术，而杜马（Dumas）法只是一个简单的燃烧过程。杜马（Dumas） 有机元素分析仪包括土壤物质在有氧气的条件下燃烧生成简单分子或诸如二氧化碳CO2、水和氮之类的气体，然后用色谱技术对这些气体进行分离。珀金埃尔默公司的EA-2400CHNS/O和EA2410蛋白质分析仪是那些采用燃烧剂和TCD（热导检测器）仪器的经典范例，它们可以提供高的精度和准确的结果。对于EA2400来说，碳/氮百分数输出到数据软件，碳氮比就可以自动计算出来了。如果想要得到TOC（总有机碳），可以在燃烧前对样品进行酸化处理来消除无机碳类型的碳。知道总碳和有机碳（例如酸化的碳百分比含量），就可以进行总无机碳的计算。

VELP CN802碳氮分析仪是测定土壤样品中碳、氮和碳氮比的理想仪器。该分析仪采用CNSoft软件自动计算，可以简便、快速得出结果。 与预期值相比，CN802所得出的结论相对符合，说明CN802分析仪具有良好的重复性和准确性。

土壤样品中重金属消解方法的探讨，利用原子吸收光谱法吸收了土壤中的铜、锌、铬、铅、镉 五种重金属在不同消解方法中的结果，以求获得最佳消解方法。

VELP CN 802 碳氮分析仪是测定土壤样品中碳、氮和碳氮比的理想仪器。该分析仪采用CNSoft软件自动计算，结果可靠、简便、快速。所获得的数据均为可接受的，与预期值具有可比性，说明CN 802分析仪具有良好的重复性和准确性。

了解科罗拉多州立大学的Michelle Haddix和Aaron Prairie如何使用LI-7825 CO2同位素/NH3痕量气体分析仪研究植物和土壤碳动态。他们借助LI-7825进行多种实验研究，其中包括植物生长室内的同位素标记实验和培养的土壤微生物实验。

意大利VELP公司的CN802碳氮元素分析仪是测定土壤样品中碳、氮和碳氮比的理想仪器。该仪器采用CNSoftTMCNSoftTM软件连接到VELPErmes云平台，可以通过PC、智能手机或平板电脑方便地实时监控分析结果、其自动化性能保证了每次分析仅需2-5分钟，结果可靠且与预期值具有可比性，说明CN802碳氮分析仪具有良好的重复性和准确性。

土壤样品经过硫酸、磷酸消解，铬化合物变成可溶性。经过离心或过滤分离后，加入稍微过量的高锰酸钾将三价铬氧化成六价铬，过剩的高锰酸钾用叠氮化钠分解除去。在酸性条件下铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，于波长540 纳米处测定吸光度。

土壤是复杂的生态系统，可为土壤生物提供多样的生存环境。土壤生物要生存，就需要进行自身的新陈代谢。它们通过地表吸收氧气，释放二氧化碳，这就是通常所说的土壤呼吸。严格意义上讲，土壤呼吸是指未被扰动土壤中产生二氧化碳的所有代谢作用。土壤呼吸的生物学过程包括植物根系的呼吸、土壤微生物的呼吸和土壤动物的呼吸。

土壤呼吸（Soil Respiration）是指土壤释放二氧化碳和甲烷的过程，严格意义上讲是指未扰动土壤中产生二氧化碳和甲烷的所有代谢作用，包括三个生物学过程（即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸）和一个非生物学过程，即含碳矿物质的化学氧化作用。

烧失量不包括吸湿水，仅包括有机质和水合水，石灰性土壤中还包括二氧化碳(由碳酸盐所产生)。因此，必须用烘干土作烧失量测定。一般酸性土壤、中性土壤或石灰性土壤中的碳酸钙、镁须经950℃马弗炉高温灼烧才能分解成氧化物和二氧化碳，其中二氧化碳逸出

土壤中的挥发性有机物污染主要来自工业和生活污水的排放、石油和化工溶剂的泄露、大气和颗粒物中的VOCs通过干湿沉降最终也进入到土壤中。土壤对VOCs有较强的吸附能力，所以对土壤中VOCs进行定性定量的检测分析，对了解被测地区土壤的污染状况具有重要的意义。本文参考环境标准HJ642-2013建立了顶空/GC-MS法同时检测土壤中36种挥发性有机物的分析方法。通过与标准物质保留时间和标准质谱图或特征离子相比较进行定性，内标法定量。

土壤碳氮比对土壤残渣分解和氮循环有直接影响，因此具有重要意义。除其他外，它可以作为植物和其他生物的氮限制指标。根据经验，比例越高，材料分解所需的时间就越长。同样，比例越小，植物物质分解越快。这也与土壤中的氮含量有直接关系，而土壤中的氮含量将为下一个生长的植物提供养分。

英国开放大学（The Open University，简称OU）是一所公立研究型大学，也是国际知名的远程教育大学。OU大学的环境、地球和生态系统科学学院拥有7套独立的16通道SSI模块式堆肥/土壤呼吸测定系统, 可处理和分析一系列环境材料，包括土壤、水、大气气体、植物、堆肥和可生物降解废物等。

土壤是人类赖以生存的基础，土壤环境直接影响到农产品质量与粮食安全、生态安全和人居环境安全。如何检测和评估土壤污染，并对土壤修复进行监测评估，具有特别重要的现实意义。植物包括藻类是土壤污染的直接“感知者”，FluorCam叶绿素荧光成像技术可以灵敏地探测到植物包括土壤藻类、地衣及高等植物对土壤污染的响应，具有灵敏度高、非损伤非接触原位检测、快速高通量等优点，广泛应用于土壤污染与修复检测/监测评价。