一种基于土壤团聚体评价苎麻生物固碳效应的方法与流程

1.本发明属于农业碳中和技术领域，特别是涉及一种基于土壤团聚体评价苎麻生物固碳效应的方法。


背景技术：

2.农业农村是实现碳达峰、碳中和的重要领域，推进农业农村领域碳达峰、碳中和，是全面应对气候变化的重要途径。
3.苎麻属多年生作物，一次种植，多年收益；苎麻生长速度快，每年可收获3-4季；生物产量高，累计干物质年产量达到1.8吨/亩，是理想的生物固碳作物。苎麻生物固碳是通过光合作用可以将大气中的二氧化碳转化为碳水化合物，并以有机碳的形式封存土壤中。
4.土壤团聚体是土壤结构的基本单位，是土壤的重要组成部分，其数量的多少在一定程度上反映了土壤供储养分能力的高低，并且其数量分布和空间排列方式决定了土壤孔隙的分布和连续性，进而决定了土壤的水力性质，影响土壤生物的活动。同时，水稳性团聚体的数量和分布状况反映了土壤结构的稳定性、持水性、通透性和抗侵蚀的能力，把》0.25mm级别的团聚体称为大团聚体，0.053-0.25mm级别团聚体称为微团聚体，《0.053mm组分称为粘砂粒。通常认为＞0.25mm团聚体是土壤团粒结构体，是土壤中最好的结构体，其数量与土壤肥力状况、固碳效应呈正相关，然而现有的评估苎麻的固碳效应还存在一定的不足之处，主要表现在检测、评估服务体系需要对co2的提纯、分离、捕获、压缩等装备设备价格高昂，部署监测点和运营成本等不配套，因此我们对此进行改进，提出了一种基于土壤团聚体评价苎麻生物固碳效应的方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于土壤团聚体评价苎麻生物固碳效应的方法，以解决了现有的问题：碳中和检测、评估服务体系需要对co2的提纯、分离、捕获、压缩等装备设备价格高昂，部署监测点和运营成本等不配套的缺陷。
6.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
7.本发明为一种基于土壤团聚体评价苎麻生物固碳效应的方法，包括土壤样品采集、土样团聚体检测分析和固碳效应评估，所述土壤样品采集包括以下步骤：
8.步骤一：首先将取土钻垂直打入地面采集剖面土样表层土，依照土钻的刻度以30cm进行取样，称量样品鲜重，并计算土壤容重；
9.步骤二：然后待风干后研磨过筛后，用于测定团聚体。
10.进一步地，所述水稳性团聚体采用湿筛法测定，具体步骤为：
11.步骤一：待土样风干后，混匀过2mm筛，称取200g进行湿筛；
12.步骤二：将土样倒入套筛(1、0.5、0.25mm、0.053mm)顶层，然后以30 次/min的频率和4cm的振幅上下震动套筛30min，然后将套筛缓慢提出水面；
13.步骤三：分别收集各筛网上的水稳性团聚体，并待＜0.053mm粒级团聚体充分沉降
后回收洗进铝盒中，在烘箱内50℃烘干后称量，获得各粒级水稳性团聚体所占的比例；
14.步骤四：然后将烘干后的团聚体研磨过100目筛并用重铬酸钾容量(外加热)法测定有机碳含量。
15.进一步地，所述固碳效应评估应在土壤团聚体数量上分析、计算、评估，并比较苎麻和其他作物的生物固碳效应。
16.本发明具有以下有益效果：
17.1、本发明根据检测土壤中大团聚体(》0.25mm)的数量，评估苎麻的生物固碳效应，简单、快捷、成本低廉，克服了克服了苎麻光合作用过程中吸附的co2难以分离、捕获的缺陷。
18.2、本发明土壤中稳定性大团聚体(》0.25mm)的数量和稳定性是土壤结构的关键指标，大团聚体含量，提高了团聚体的稳定性，土壤有机碳含量高，可以增加大孔隙的数量和连接性，提高水肥供应能力同时有机物的斥水性和胶结作用可以提高团聚体的水稳定性。
19.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明的整体连接框图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例一：
24.请参阅图1-1所示，本发明为一种基于土壤团聚体评价苎麻生物固碳效应的方法，包括土壤样品采集、土样团聚体检测分析和固碳效应评估，土壤样品采集包括以下步骤：
25.步骤一：首先将取土钻垂直打入地面采集剖面土样表层土，依照土钻的刻度以30cm进行取样，称量样品鲜重，并计算土壤容重；
26.步骤二：然后待风干后研磨过筛后，用于测定团聚体。
27.水稳性团聚体采用湿筛法测定，具体步骤为：
28.步骤一：待土样风干后，混匀过2mm筛，称取200g进行湿筛；
29.步骤二：将土样倒入套筛(1、0.5、0.25mm、0.053mm)顶层，然后以30 次/min的频率和4cm的振幅上下震动套筛30min，然后将套筛缓慢提出水面；
30.步骤三：分别收集各筛网上的水稳性团聚体，并待＜0.053mm粒级团聚体充分沉降后回收洗进铝盒中，在烘箱内50℃烘干后称量，获得各粒级水稳性团聚体所占的比例；
31.步骤四：然后将烘干后的团聚体研磨过100目筛并用重铬酸钾容量(外加热)法测
定有机碳含量。
32.固碳效应评估应在土壤团聚体数量上分析、计算、评估，比较苎麻和其他作物的生物固碳效应，可以根据检测土壤中大团聚体(》0.25mm)的数量，评估苎麻的生物固碳效应，简单、快捷、成本低廉，克服了克服了苎麻光合作用过程中吸附的co2难以分离、捕获的缺陷。
33.实施例二：
34.1.试验设计：试验地为红壤坡耕地，坡地为27度，土壤为南方典型的红壤土。在试验地分别设置苎麻、自然休闲、农作物(黄豆)三个处理,每个处理取六个样，共采集18个样本，检测土样品的理化性质和土壤水稳性团聚体。
35.2.种植苎麻对土壤组成结构的影响
36.对土壤组成结构分析(表1)可以看出，对含水量进行比较，苎麻比自然休闲提高了0.6％，苎麻比农作物提高了4.9％，未达明显差异；对容重进行比较，苎麻比自然休闲提高了0.2％，苎麻比农作物提高了3.2％，未达明显差异；对总空隙度进行比较，苎麻比自然休闲降低了3.0％，苎麻比农作物减低了0.3％，未达明显差异。对毛管空隙度进行比较，苎麻比自然休闲提高了1％，苎麻比农作物提高了8.3％，达明显差异；对非毛管空隙度进行比较，苎麻比自然休闲降低了15.6％，苎麻比农作物降低了59.7％，达极明显差异，
37.表1不同利用方式的土壤组成结构比较
[0038][0039][0040]
(p》0.05)
[0041]
2.1种植苎麻对团聚体数量的影响
[0042]
对土壤进行湿筛法获得不同作物土壤团聚体各粒级组成，不同土地利用方式每个样本总质量200g。从表2中可以看出》2mm的团聚体以苎麻为最多，达到30g。农作物与自然休闲的》2mm团聚体较少，为5.78g和7.26g，分别比苎麻低419％和313.2％。达到极显著差异。1-2mm的团聚体以苎麻为最多，达到48.59g，农作物和自然休闲的比较少，为30.81g和21.67g，分别比苎麻低57.7％和124.2％。达到极显著差异。0.5-1mm的团聚体以农作物为最多，其次是自然休闲，最后是苎麻，分别是55.64g、52.84g、51.89g. 农作物和自然休闲分别比苎麻高6.7％和1.8％。与农作物达到显著差异。与自然休闲未达到显著差异。0.25-0.5mm
团聚体以自然休闲为最多，其次是农作物，最后是苎麻，分别达到35.93g、28.91g、21.20g，自然休闲和农作物分别比苎麻高69.5％和36.4％，达极显著差异。0.053-0.25mm团聚体以自然休闲最多，其次是农作物，最后是苎麻，分别是57.13g、49.30g、 30.21g,自然休闲和农作物分别比苎麻高89.1％和63.2％。达极显著差异。 《0.053mm团聚体以农作物为最多，其次是农作物，最后是苎麻，分别是 20.19g、17.54g、10.51g,农作物和自然休闲分别比苎麻高92.1％和66.9％。达显著差异。水稳性团聚体以》2mm、1-2mm和1-0.25mm团聚体为水稳性大团聚体，以0.25-0.053mm团聚体为水稳性微团聚体。苎麻的水稳性大团聚体为151.68g,比自然休闲和农作物的117.7g、121.14g高出28.7％、25.2％，达显著差异。种植苎麻有利于红壤旱地＞0.25mm土壤水稳团聚体的增加，尤其是＞1mm的土壤水稳团聚体；同时，也能显著降低＜0.25mm的微小团聚体。水稳性大团聚体为主要固定有机碳的团聚体。大部分有机碳固定在水稳性大团聚体中，在上述分析中苎麻的水稳性大团聚体极显著高于自然休闲和农作物。苎麻的固碳能力由此可见显著高于自然休闲和农作物。
[0043]
表2不同利用方式湿筛法各粒级团聚体数量比较
[0044][0045]
p》0.05) 2.2种植苎麻对土壤有机碳及生化指标的影响
[0046]
通过对土壤的有机碳进行分析可知，苎麻的有机碳极显著高于自然休闲和农作物两个对照，达86.5％(与自然休闲比)和53.3％(与农作物比)。
[0047]
通过对土壤的ph值进行分析可知，苎麻的ph值高于自然休闲，苎麻的ph值为6.25，偏中性，而自然休闲的ph值为5.96，偏酸性。苎麻的ph 值低于农作物，苎麻的ph值为6.25，偏中性，而农作物的ph值为6.78，偏碱性。
[0048]
通过对土壤速效养分分析可知，苎麻与自然休闲、农作物之间土壤速效磷含量差异比较达到极显著差异，从改良速效磷来看，苎麻的有效磷含量优于其他两种对照，达到86.6％(与自然休闲比)和53.3％(与农作物比)。苎麻与自然休闲和农作物土壤速效钾含量差异比较达显著差异，从改良速效钾来看，苎麻的有效钾含量优于其他两种对照，达到416％(与自然休闲比)和54.7％(与农作物比)。苎麻与自然休闲和农作物土壤速效氮含量差异比较达极显著差异，从改良速效氮来看，苎麻的有效氮含量优于其他两种对照，达到88.7％(与自然休闲比)和22.4％(与农作物比)。
[0049]
通过对不同对照的全氮、全磷、全钾进行分析可知，苎麻与其他对照之间的土壤全
量养分含量差异达到显著差异，其改良全氮以苎麻处理最好，然后依次是农作物、自然休闲。改良全磷以苎麻处理效果最好，然后依次是农作物、自然休闲。改良全钾以自然休闲效果最好，然后其次是农作物、苎麻。
[0050]
表3不同处理土壤生化指标测定结果比较
[0051][0052][0053]
(p》0.05)
[0054]
结论：从土壤团聚体数量上来看，种植苎麻土壤含0.25-0.5mm,0.5-1mm 1-2mm,＞2mm以上的水稳性大团聚体总量上，种植苎麻显著高于种植农作物和自然休闲，水稳性大团聚体为固定有机碳的优势团聚体，通过测定有机碳和土壤的物理特性，种植苎麻改良改良物理性状没有显著差异，种植苎麻土壤有机碳含量显著高于自然休闲和种植农作物，苎麻固碳效应明显。由此说明，通过检测土壤中＞0.25mm以上大团聚体数量能评估苎麻在固碳效应能力，简单、便捷、成本低廉。
[0055]
本实施例的一个具体应用为：将取土钻垂直打入地面采集剖面土样表层土，依照土钻的刻度以30cm进行取样，称量样品鲜重，并计算土壤容重，待风干后研磨过筛后，用于测定团聚体，采用湿筛法测定水稳性团聚体，待土样风干后，混匀过2mm筛，称取200g进行湿筛。将土样倒入套筛(1、 0.5、0.25mm、0.053mm)顶层，然后以30次/min的频率和4cm的振幅上下震动套筛30min，然后将套筛缓慢提出水面，分别收集各筛网上的水稳性团聚体，并待＜0.053mm粒级团聚体充分沉降后回收洗进铝盒中，在烘箱内 50℃烘干后称量，获得各粒级水稳性团聚体所占的比例，然后将烘干后的团聚体研磨过100目筛并用重铬酸钾容量(外加热)法测定有机碳含量，然后通过土壤团聚体数量上分析、计算、评估，比较苎麻和其他作物的生物固碳效应。
[0056]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合
适的方式结合。
[0057]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。